Класс точности трансформаторов тока: требования для коммерческого учета, таблица

Общий принцип работы

По токовой катушке с определенным числом витков протекает ток, который преодолевает сопротивление в ней. Вокруг него формируется магнитный поток, изменяющийся со временем. Его колебания передаются на перпендикулярный магнитопровод. Такая компоновка позволяет уменьшить потери в процессе преобразования энергии.

За счет колебаний магнитного поля во вторичных обмотках возникает электродвижущая сила. Преодолевая сопротивление, уменьшенный ток течет по цепи к измерительным приборам. Напряжение пропорционально входной нагрузке и зависит от количества витков в первичной обмотке. В электромеханике это отношение называется коэффициентом трансформации.

Класс точности – это отклонение фактического значения от номинального.

1.5.35

При прокладке электрических проводов для подключения счетчиков с непосредственным подключением вблизи счетчиков необходимо оставлять концы проводов длиной не менее 120 мм. Изоляция или оболочка нулевого провода на протяжении 100 мм перед счетчиком должна иметь отличительный цвет.

1.5.19

Нагрузка на вторичные обмотки измерительных трансформаторов, к которым подключены счетчики, не должна превышать номинальных значений.

Сечение и длину проводов и кабелей в цепях напряжения измерителей положения необходимо выбирать так, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % от номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более не более 0,5 % при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается использовать отдельные кабели от трансформаторов напряжения к счетчикам.

Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков учета не должны превышать 1,5% от номинального напряжения.

1.5.39

На тепловых и атомных станциях с агрегатами (блоками), не оборудованными информационными или управляющими вычислительными машинами, в системе СН должны быть установлены стационарные или инвентарные переносные счетчики технического учета, обеспечивающие возможность расчета технико-экономических показателей. При этом установку счетчиков активного тока следует производить в цепях электродвигателей, питаемых от сборных шин главного выключателя напряжения (выше 1 кВ) для собственных нужд, и в цепях всех трансформаторов, питаемых от этих шин шины.

1.5.24

Трансформаторы напряжения, используемые только для измерения и защищенные предохранителями со стороны высокого напряжения, должны иметь контроль целостности предохранителей.

1.5.34

Сечения проводов и кабелей, присоединяемых к счетчикам, следует принимать в соответствии с 3.4.4 (см также 1.5.19).

1.5.23

Целевые цепи должны быть проложены к независимым клеммным блокам или секциям в общем ряду клемм. При отсутствии узлов с зажимами необходимо установить испытательные блоки.

Зажимы должны обеспечивать короткое замыкание вторичных цепей трансформаторов тока, отключение цепей тока счетчика и цепей напряжения каждой фазы счетчиков при их замене или поверке, а также включение образцового счетчика без отключения провода и кабели.

Конструкция узлов и распределительных коробок расчетных счетчиков должна обеспечивать возможность их герметизации.

Схемы подключения трансформаторов

От того, какая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока используется в данном случае, зависит надежность всей измерительной системы в целом. При выборе того или иного из них необходимо учитывать следующие требования:

• Запрещается включать счетчик через трансформаторы тока, если он предназначен для непосредственного подключения к сети учета;
• При непрямом подключении необходимо исследовать электрическую цепь и определить подходящую для нее модель трансформатора (по мощности и току);

Важно! Перед выбором трансформатора для каждой конкретной ситуации следует в первую очередь обратить внимание на коэффициент преобразования, который имеет разные значения для разных моделей.

• Перед выбором трансформатора тока для той или иной измерительной цепи необходимо внимательно изучить порядок контактов, к которым подключается трехфазный счетчик.

Далее будет рассмотрена конкретная схема подключения счетчика к трехфазной цепи (см рисунок ниже).

Так как общий принцип работы всех электросчетчиков одинаков, то и назначение клемм на них аналогично. Для фазы «А» это выглядит так:

• Контакт К1 нужен для подключения питающей линии и одного конца катушки напряжения трансформатора к счетчику;
• Клемма К2 предназначена для подключения нагрузки к этой фазной линии;
• Контакт К3 используется для подключения другого конца обмотки напряжения ТТ.

Аналогично к счетчику подключается вторая фаза «В» (через клеммы К4, К5 и К6), а также третья — «С» контактами К7, К8, К9.

Примечание! Клемма К10 является нормальным нулем, относительно нее на счетчик К1, К4 и К7 подаются фазные напряжения со следующими тремя обозначениями: «А», «В» и «С».

К недостаткам комбинированной схемы можно отнести большую погрешность при измерении потребляемого тока, а также невозможность обнаружения пробоя в обмотках трансформатора.

На практике чаще всего применяется более простая схема подключения электросчетчика, по которой осуществляется комбинированное подключение вторичных силовых цепей. Это работает следующим образом:

• Фазные провода подключаются к разъему питания счетчика от сетевого компьютера. Для упрощения схемы к ней подключается и другой вывод фазного напряжения;
• Вход фазы в катушку выбираем таким образом, чтобы он был и выходом первичной обмотки ТТ. В дальнейшем подключается к нагрузке через распределительные цепи;
• Начало вторичной обмотки трансформатора подключается к первому контакту катушки тока счетчика (одна из фаз);
• Конец катушки вторичного трансформатора соединен с концом токовой обмотки присоединенного счетного механизма.

Аналогично подключаются все остальные фазы.

Соединение и заземление вторичных обмоток счетчика выполняются в соответствии с требованиями ПУЭ (выполняются по схеме «звезда»).

1.5.27

Счетчики следует размещать в сухих, легкодоступных для обслуживания помещениях, в достаточно свободном и не тесном для работы месте с температурой не ниже 0°С в зимний период.

Счетчики общепромышленного исполнения не допускается устанавливать в помещениях, где в силу производственных условий температура часто может превышать +40°С, а также в помещениях с агрессивными средами.

Допускается размещение счетчиков в неотапливаемых помещениях и коридорах к распределительным устройствам электростанций и трансформаторных подстанций, а также в наружных шкафах. При этом их стационарное зимнее утепление должно обеспечиваться с помощью теплоизоляционных шкафов, вытяжек с подогревом воздуха внутри них электрической лампой или нагревательным элементом для обеспечения положительной температуры внутри вытяжки, но не выше +20 ° С.

Для чего используются

Различные типы приборных трансформаторов встречаются как в небольших агрегатах размером со спичечный коробок, так и в крупных электростанциях. Основное их назначение – понизить первичные токи и напряжения до значений, необходимых для измерительных приборов, реле защиты и автоматики. Использование понижающих катушек обеспечивает защиту цепи с более низким и более высоким номиналом, так как они отделены друг от друга.

Восстановители делятся по признакам действия и предназначены для:

• измерения. Они передают вторичный ток на приборы;
• защита силовых цепей;
• применения в лабораториях. Такие редукторы имеют высокий класс точности;
• реконверсии, они относятся к промежуточным инструментам.

Восстановители подразделяют по типу установки: наружные, внутренние, переносные и подвесные, а также по типу изоляционного материала, коэффициенту трансформации.

Измерение

Измерительный трансформатор необходим для понижения большого тока до сетевого напряжения и передачи его на измерительные блоки. Потребуются мощные установки для подключения стандартных устройств к высоковольтной сети. Производить инструменты таких размеров экономически не выгодно и нецелесообразно.

Использование понижающих трансформаторов позволяет использовать обычные измерительные приборы в штатном режиме, что расширяет область применения. Благодаря снижению напряжения они не требуют дальнейших доработок. Трансформатор отделяет высоковольтное сетевое напряжение от напряжения питания к приборам, что обеспечивает безопасность от использования. Точность учета электрической энергии зависит от их класса.

Защита

Помимо питания измерительных приборов, понижающие трансформаторы подают напряжение для систем защиты и автоматической блокировки. Так как в электросети происходят скачки напряжения и скачки напряжения, что вредно для высокоточного схемотехнического оборудования.

В электростанциях оборудование делится на силовое и вторичное, которые управляют процессами первичной цепи подключения устройств. Высоковольтное оборудование размещается на открытых площадках или объектах. Вторичное оборудование расположено на релейных планках внутри распределительных шкафов.

Промежуточным элементом для передачи информации между энергоблоками и средствами измерения, управления, контроля и защиты являются понижающие или измерительные трансформаторы. Они изолируют первичные и вторичные цепи от вредного воздействия блоков питания на чувствительные измерительные приборы, а также защищают обслуживающий персонал от повреждений.

1.5.38

При наличии в системе нескольких соединений с раздельным измерением тока на панелях счетчиков должна быть надпись о названиях соединений.

1.5.20

Для подключения расчетных счетчиков на ЛЭП 110 кВ и выше допускается установка дополнительных трансформаторов тока (при отсутствии вторичных обмоток для подключения счетчиков, для обеспечения работы счетчика в требуемом классе точности, по условиям нагрузки вторичных обмоток и др.). См также 1.5.18.

1.5.31

Конструкция и размеры шкафов, ниш, щитов и т п должны обеспечивать свободный доступ к клеммам счетчиков и трансформаторов тока. Кроме того, должна быть обеспечена возможность легкой замены счетчика и его установки с наклоном не более 1°. Конструкция крепления должна позволять устанавливать и снимать счетчик спереди.

1.5.21

Для шунтирующих выключателей 110 и 220 кВ со встроенными трансформаторами тока допускается снижение класса точности этих трансформаторов тока на одну ступень по сравнению с указанным в 1.5.16.

Для шунтирующего выключателя 110 кВ и шиносоединительного (перекрестного) выключателя 110 кВ, применяемых в качестве байпаса, с отдельными трансформаторами тока (имеющими не более трех вторичных обмоток) допускается включение силовых цепей счетчика совместно с схемы защиты при использовании трансформаторов среднего тока классом точности не выше 0,5; в этом случае допускается снижение класса точности трансформаторов тока на одну ступень.

Такое же включение счетчиков и снижение класса точности трансформаторов тока допускается для шиноподключительного (перекрестного) выключателя на напряжение 220 кВ, применяемого в качестве обходного, с отдельными трансформаторами тока и на напряжение 110-110 кВ. 220 кВ со встроенными трансформаторами тока.

Особенности подключения

При внимательном рассмотрении схемы подключения 3-х фазного счетчика через трансформатор обнаруживается, что он требует обязательного соблюдения полярности для включения обеих обмоток. Перед подключением через ТТ важно учесть следующие детали:

• На первичной обмотке имеется три пары вводных клемм, где один из контактов предназначен для подключения к соответствующему фазному проводу и обозначен буквой «Л1» (от второго контакта, обозначенного как «Л2», идет провод непосредственно к 3-фазной нагрузке);

• На измерительной катушке также имеются выводы, обозначенные соответственно как «И1» и «И2», к которым параллельно подключается обмотка фазосчетчика;
• Сечение кабеля, подключаемого к зажимам первичной обмотки, выбирают исходя из величины тока в нагрузке;
• Во вторичных цепях необходимо использовать проводник с рабочим сечением не менее 2,5 мм² (он идет непосредственно к счетчику).

Дополнительная информация. Специалисты рекомендуют организовывать подключение 3-х фазного ТТ специальными проводами с цветовой маркировкой, на концах которых нанесено обозначение.

Кроме того, подключение к счетчику вторичной обмотки очень часто организуется с помощью промежуточного хомута, на который надевается специальная пломба.

Также отметим, что наличие дополнительных контактов позволяет легко заменять и обслуживать 3-х фазный счетчик. При его использовании нельзя отключать энергию от потребителей при ремонтных манипуляциях.

Как рассчитать погрешность

Погрешность измерительных трансформаторов определяется их конструктивным назначением. На точность влияют геометрические размеры и формы магнитопроводов, количество витков и диаметр провода обмотки. Большое влияние оказывает и материал, из которого изготовлен магнитопровод.

Такие характеристики электромагнитных материалов при малых токах в первой обмотке имеют погрешность 1-5%, поэтому их точность очень низкая. Дизайнеры стремятся достичь класса в этом масштабе. Вместо конструкционной стали используются аморфные материалы.

Для расчета класса точности используются следующие формулы:

• ошибка в значении тока: (дельта)I = I2 — I1, где I2 — ток во вторичной обмотке, I2 — ток в цепи;
• ошибка угла сдвига: (альфа) = (альфа)2 – (альфа)1, где (альфа)2 = 180 градусов, (альфа)1 – фактический угол сдвига.

Ошибки угла и величины тока объясняют влияние напряжения намагничивания.

Каким требованиям должны соответствовать для коммерческого учета электроэнергии

Современные технологии позволяют производить трансформаторы от 6 до 10 кВ с количеством катушек до четырех. Каждая катушка имеет свой класс точности. Его выбирают исходя из области применения. Каждый предоставляет свой набор тестов.

Для промышленных измерительных приборов используются катушки класса 0,2S и 0,5S. Они обладают высокой проницаемостью магнитного поля. Буква «S» указывает на испытание трансформатора в пяти точках в диапазоне от 1 до 120 % от номинального напряжения.

Форма чека имеет вид 1х5х20х100х120. Для 1 класса; 0,5 и 0,2 тестирование проводится по четырем точкам 5х20х100х120% Три точки 50х100х120 используются для релейной и автоматической защиты. Такой трансформатор имеет класс с буквой «Z». Требования к классу точности представлены в ГОСТ 7746-2001.

1.5.41

Счетчики активного тока технического учета должны устанавливаться на подстанциях напряжением 35 кВ и выше в энергосистемах: на стороне среднего и низкого напряжения силовых трансформаторов; по каждой отходящей линии электропередачи 6 кВ и выше, находящейся на балансе энергосистемы.

Измерители реактивного тока для технических измерений следует устанавливать на стороне среднего и низкого напряжения силовых трансформаторов для подстанций 35 кВ и выше энергосистем.

Указанные требования к установке счетчиков электроэнергии подлежат выполнению по мере поставки счетчиков.

Читайте также: Что делать, если автоматический выключатель гудит, трещит или нагревается?

1.5.33

В проводке к отстойникам наличие паек не допускается.

1.5.40

В случае электростанций с перемычками (имеющих общий паропровод), на стороне генераторного напряжения высших трансформаторов техническая возможность установки (в условиях эксплуатации) активных электротехнических счетчиков, используемых для контроля правильности работы расчетных счетчиков генератора должны быть обеспечены.

Таблица допустимых погрешностей для коммерческого учета

Для коммерческих единиц измерения существует таблица погрешностей.

Учебный класс	Первичное напряжение в процентах от расчетного значения	Предел погрешности для тока в процентах	Предел угловой ошибки
0,2	5	0,75	тридцать
20	0,35	пятнадцать
100-120	0,2	10
0,5	5	1,5	90
20	0,75	45
100-120	0,5	тридцать

Требования к классу точности преобразователей — это диапазоны, в которые должны укладываться погрешности.По мере увеличения точности уменьшается разброс значений.

Отличие преобразователей с маркировкой «S» и без, например 0,5 и 0,5S, в том, что первый не нормирует ток ниже 5% от номинального.

1.5.42

На предприятиях должна быть обеспечена техническая возможность установки (в условиях эксплуатации) стационарных или переносных счетчиков для контроля за соблюдением лимитов потребления электроэнергии в цехах, поточных линиях, отдельных энергоемких агрегатах, для определения расхода электроэнергии на единицу продукции или полуфабрикатов. -готовый продукт.

Допускается установка технических счетчиков на вводе предприятия, если расчеты с этим предприятием осуществляются по счетчикам, установленным на подстанциях или электростанциях энергосистем.

Установка и снятие технических приборов учета на предприятиях не требует разрешения энергоснабжающей организации.

Преимущества использования высокоточных трансформаторов

Измерительные трансформаторы с высоким классом точности имеют ряд преимуществ:

• стойкость параметров измерения к намагничиванию при постоянном напряжении;
• высокий коэффициент электрического сопротивления используемых материалов;
• снижение потерь на вихревые токи и перемагничивания прутка;
• высокий запас по классу точности;

• долгий срок службы;
• уменьшение габаритов, материалов для изготовления, что сказывается на общем весе установки;
• высокая устойчивость к хищению электрической энергии.

1.5.28

Счетчики, предназначенные для учета электроэнергии, вырабатываемой генераторами электростанций, следует устанавливать в помещениях со средней температурой окружающего воздуха +15+25°С. При отсутствии таких помещений счетчики рекомендуется размещать в специальных шкафах, где в течение всего года должна поддерживаться заданная температура.

1.5.22

Для питания цепей учета могут применяться как однофазные, так и трехфазные трансформаторы напряжения, в том числе четырех- и пятиполюсные, используемые для контроля изоляции.

1.5.26

На станциях потребителей конструкция решеток и дверей в камеры установки предохранителей на стороне высокого напряжения трансформаторов напряжения, используемых для расчетного учета, должна обеспечивать возможность их опломбирования.

Рукоятки постов разъединителей трансформаторов напряжения, используемых для расчетных расчетов, должны иметь приспособления для опломбирования.

Подключаем электросчетчик через трансформатор: алгоритм и схема

Точные показания потребляемой мощности невозможны без правильного подключения счетчиков. На схему влияет тип оборудования, нагрузка потребителей. В бытовых линиях востребованы однофазные устройства, в промышленных – трехфазные. Измерения записываются для каждой из фаз питания. Устройства с более высокой пропускной способностью, чем потребитель, подключаются непосредственно к цепи. Дополнительная связь показана в случае непрямого подключения счетчика — через трансформаторы тока (ТТ).

1.5.37

Заземление (установка на нуль) счетчиков и трансформаторов тока должно выполняться в соответствии с требованиями главы 1.7. При этом заземляющие и нулевые защитные проводники от счетчиков и трансформаторов тока напряжением до 1 кВ до ближайшего оконечного устройства должны быть медными.

1.5.32

Кабели к счетчикам должны соответствовать требованиям, указанным в разделах 2.1 и 3.4.

1.5.17

Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если ток во вторичной обмотке трансформатора тока при максимальной нагрузке присоединения будет примерно не менее 40 % от номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.

1.5.30

В местах, где существует опасность механического повреждения счетчиков или их загрязнения, либо в местах, доступных для посторонних лиц (проходы, лестничные клетки и т п.), должен быть запираемый шкаф с окном на уровне циферблата счетчика. Аналогичные шкафы следует устанавливать и для совместного размещения счетчиков и трансформаторов тока при проведении измерений на стороне низкого напряжения (на вводе от потребителей).

Номинальный ток вторичной обмотки

Структура вторичной обмотки трансформаторов тока, которые рассчитаны на напряжение не более тысячи вольт, имеет некоторые отличия. На высоковольтном блоке устанавливают не менее двух вторичных обмоток.

Принцип их работы аналогичен работе повышающего трансформатора. Независимо от уровня мощности первичной обмотки номинальный ток вторичной обмотки обычно стабилен на уровне 5А.

Конструкция трансформатора тока

Номинальные значения вторичного тока «I2н» указаны в таблице паспорта, прилагаемого к устройству. Номинальные токи по вторичной обмотке равны единице или 5А, а другие показатели допускаются только в устройствах с первичными токами не более 4000А.

Однако допускается также изготовление современных блоков трансформаторов тока по индивидуальным заказам с номинальными токами вторичного типа на уровне 2,0А или 2,5А.

Существуют нормы и стандарты, согласно которым срок эксплуатации электросчетчика ограничен определенным периодом.

Инструкцию по установке однофазного счетчика смотрите здесь.

Варианты установки индукционного счетчика подробно рассмотрены в этом материале.

1.5.43

Технические средства измерений на предприятиях (счетчики и измерительные трансформаторы) должны находиться в ведении самих потребителей и должны соответствовать требованиям 1.5.13 (за исключением требования о пломбировке со стороны энергоснабжающей организации), 1.5.14 и 1.5. 15.

Разновидности трансформаторов тока

Выбирать устройство, подходящее для сетевого напряжения или конкретной работы, необходимо на основе классификации по различным критериям.

Назначение

Есть такие трансформеры:

• измерение – измерение параметров цепи;
• защитные — предотвращают перегрузку, выход оборудования из строя;
• промежуточные — подключаются к цепи с релейной защитой, уравнивающей токи в цепях дифференциальной защиты;
• лабораторные — отличаются высокой точностью.

Лабораторные модели имеют несколько коэффициентов преобразования.

Тип монтажа

Для частного дома и квартиры можно выбрать агрегат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на вводную изоляцию. Портативные модели используются для измерений и лабораторных испытаний.

Конструкция первичной обмотки

Различают колодные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, петлевой намоткой и восьмеркой) устройства.

Тип изоляции

Существуют следующие преобразователи:

• сухая изоляция – на литой эпоксидной основе, фарфоровой или бакелитовой;
• бумажно-масляные – стандартные или конденсаторные;
• газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким напряжением пробоя;
• компаунд — внутри находится наполнитель из термореактивной и термопластичной смолы.

Состав обладает высочайшей влагостойкостью.

В зависимости от количества ступеней трансформации могут быть выбраны одноступенчатые и каскадные модели. Вся линия имеет рабочее напряжение более 1000 В.

1.5.25

В случае нескольких шинных систем и каждый трансформатор напряжения подключен только к своей собственной шинной системе, должно быть предусмотрено устройство для переключения цепей счетчика на каждое подключение к трансформаторам напряжения соответствующих шинных систем.

1.5.36

Для безопасной установки и замены счетчиков в сетях напряжением до 380 В должна быть предусмотрена возможность отключения установленного перед ним счетчика на расстоянии не более 10 м с помощью блока выключателя или предохранителей. Сброс напряжения должен быть обеспечен для всех фаз, подключенных к счетчику.

Трансформаторы тока, используемые для подключения счетчиков на напряжение до 380 В, должны устанавливаться после подключения приборов в направлении тока.

1.5.29

Счетчики необходимо устанавливать в шкафах, камерах с комплектным распределительным устройством (КРУ, КРУП), на панелях, щитах, в нишах, на стенах с жесткой конструкцией.

Допускается установка счетчиков на деревянных, пластиковых или металлических щитах.

Высота от пола до распределительной коробки счетчика должна быть в пределах 0,8-1,7 м. Допускается высота менее 0,8 м, но не менее 0,4 м.

1.5.18

Присоединение токовых обмоток счетчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока следует, как правило, выполнять отдельно от цепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами.

Допускается соединение цепей тока, если их раздельное соединение требует установки дополнительных трансформаторов тока, а общее соединение не приводит к снижению класса точности и надежности цепей трансформаторов тока, используемых для учета, и обеспечивает необходимые свойства релейной защиты устройства.

Использование промежуточных трансформаторов тока для включения расчетных счетчиков запрещается (исключения см в 1.5.21).