Приборы учета электрической энергии и системы учета электроэнергии

Электрическая энергия учитывается с помощью измерительных устройств, называемых электрическими счетчиками
Счетчик (электрический) – интегрирующий прибор, измеряющий электрическую энергию

Классификация и технические характеристики счетчиков

По виду измеряемой энергии
Существуют электрические счетчики, измеряющие активную энергию и мощность, и счетчики, измеряющие реактивную энергию и мощность.

По конструктивному исполнению различают счетчики индукционные и электронные.
Счетчик индукционный – счетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала, обычно на диск, по которому текут токи индуцированные магнитным потоком катушки.

Электронный счетчик – счетчик, в котором ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой электрической энергии.

ОДНОФАЗНЫЕ
ТРЕХФАЗНЫЕ
По типу сети

Однофазные счетчики применяются для учета электроэнергии у потребителей, питание которых осуществляется однофазным током
(в основном, бытовых).

Для учета электроэнергии трехфазного тока применяются трехфазные счетчики.

Трехфазные счетчики можно классифицировать следующим образом.
ПО РОДУ ИЗМЕРЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ
АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ
РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Трехпроводные счетчики, работающие в сети без нулевого провода
Четырехпроводные счетчики, работающие в сети с нулевым проводом

Счетчики косвенного включения, включаются в сеть через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Область применения — сети выше 1 кВ.
По подключению к электрической сети
Счетчики непосредственного включения
Счетчики косвенного включения
Счетчики полукосвенного включения
Счетчики непосредственного включения (прямого включения), включаются в сеть без измерительных трансформаторов. Такие счетчики выпускаются для сетей 0,4/0,23 кВ на токи до 100 А.
Счетчики полукосвенного включения, своими токовыми обмотками включаются через трансформаторы тока. Обмотки напряжения включаются непосредственно в сеть. Область применения — сети до 1 кВ.

Счетчики косвенного включения изготовляются двух типов.
Трансформаторные счетчики — предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие определенные наперед заданные коэффициенты трансформации. Эти счетчики имеют десятичный пересчетный коэффициент (10n).
Трансформаторные универсальные счетчики — предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации. Для универсальных счетчиков пересчетный коэффициент определяется по коэффициентам трансформации установленных измерительных трансформаторов.

ТИП СЧЕТЧИКА
Тип счетчика – конкретная конструкция счетчика, изготавливаемого конкретным изготовителем.
Тип счетчика имеет:
а) одинаковые метрологические характеристики;
б) единое конструктивное исполнение;
в) одно и тоже отношение максимального тока к номинальному.
Тип счетчика может иметь несколько значений номинального тока и номинального напряжения

Все типы счетчиков должны соответствовать определенным техническим требованиям, изложенным в ГОСТ - ах и других нормативных документах.
Технические требования к счетчикам могут быть общими для всех видов и типов и отдельными в зависимости от вида, типа и других особенностей счетчика.

Класс точности электрического счетчика
– число, равное пределу допускаемой погрешности, выраженной в процентах, для всех расчетных значений, заданных техническими требованиями при коэффициенте мощности равном единице при испытании счетчика в нормальных условиях заданных стандартами.

Погрешность счетчика - величина, полученная как частное от деления разности между энергией учтенной счетчиком и истинным значением энергии, на истинное значение энергии

По точности учета электроэнергии счетчики активной энергии изготавливаются следующих классов точности: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0.
В нормативной литературе приводятся пределы допускаемой систематической относительной погрешности в зависимости от значения тока в процентах от номинального, коэффициента мощности, класса точности счетчика.

Класс точности устанавливается для условий работы, называемых нормальными.
К ним относятся:
прямое чередование фаз;
равномерность и симметричность нагрузок по фазам;
синусоидальность тока и напряжения (коэффициент линейных искажений не более 5%);
номинальная частота (50 Гц±0,5%);
номинальное напряжение (±1%); номинальная нагрузка;
cosφ=l (для счетчиков активной энергии) и sinφ=l (для счетчиков реактивной энергии);
температура окружающего воздуха 20°± 3°С (для счетчиков внутренней установки);
отсутствие внешних магнитных полей (индукция не более 0,5 мТл);
вертикальное положение счетчика.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЧЕТЧИКА
Номинальный ток счетчика – значение тока, являющееся исходным при установлении метрологических требований стандартов
Максимальный ток счетчика – максимальное значение тока, указанное на щитке счетчика, при котором счетчик еще удовлетворяет требованиям стандарта

Номинальное напряжение счетчика – напряжение, на которое он рассчитан для включения в электрическую сеть.
Например, для индукционных счетчиков номинальные токи могут быть от 0,2 до 100А; максимальные токи от 125 до 1000% от номинального; номинальное напряжение от 57,7 до 660В

Счетчики трансформаторного включения имеют номинальные токи от 1 до 10А, номинальное напряжение линейное 100В, фазное 57,7В. Номинальное напряжение счетчиков трансформаторного включения определяется номинальным напряжением вторичной обмотки трансформаторов напряжения, которое, как правило, равно 100В

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА
Порог чувствительности – наименьшее нормируемое значение тока, при котором имеет место непрерывное вращение диска индукционного счетчика при номинальных значениях напряжения и частоты и коэффициента мощности равного единицы.
Например, для однофазных счетчиков класса точности 2,0 порог чувствительности равен 0,5% номинального тока.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА
Самоход счетчика – движение диска индукционного счетчика под действием напряжения, поданного на зажимы параллельной цепи, и при отсутствии тока в последовательной цепи.
При напряжении от 80 до 100% от номинального при отсутствии тока в последовательной цепи диск счетчика не должен совершать более одного оборота.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА
Номинальное число оборотов счетчика – число оборотов подвижной части индукционного счетчика в минуту при номинальном напряжении и номинальном токе и коэффициенте мощности равном единице

Емкость учета счетного механизма – время, в течение которого счетный механизм способен считать измеренную энергию при максимальном токе, номинальном напряжении и коэффициенте мощности равном единице без повторного прохождения через нулевое значение.

Допустимое изменение частоты для счетчика, при которой он сохраняет класс точности, составляет ±5% от номинальной.

Влияющие величина на счетчик
- любая величина, обычно внешняя, по отношению к счетчику, которая может оказать влияние на его рабочие характеристики.
Влияющие величины: электромагнитные помехи, несинусоидальность тока, частота тока, температура окружающей среды, рабочее положение счетчика, другие причины.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СЧЕТЧИКАМ
по температуре окружающей среды;
по относительной влажности;
по габаритам, установочным размерам, массе;
по установке;
по потребляемой мощности;
по средней наработке до отказа;
сроку службы до первого КР;
другие.

Маркировка счетчика
название или фирменный знак завода изготовителя;
обозначение типа счетчика;
число фаз и число проводов цепи, для которой счетчик предназначен (например: однофазная двухпроводная, трехфазная трехпроводная, трехфазная четырехпроводная);

Маркировка счетчика
номинальное напряжение (например: двухэлементный счетчик для работы в трехфазной трехпроводной цепи – 3х120В; трехэлементный счетчик для работы в трехфазной четырехпроводной сети – 3х230/400);

Маркировка счетчика
номинальный и максимальный токи. Для счетчиков непосредственного включения, например, 10 - 40А или 10(40)А. Для трансформаторных счетчиков номинальный вторичный ток трансформатора, к которому счетчик подключается (например, 5А)

Счетчики допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета: трансформаторные и трансформаторные универсальные—120%; счетчики прямого включения — 200% и более (в зависимости от типа).

Маркировка счетчика
постоянная счетчика. Для электронного счетчика – Х, кВтч / имп. или Х имп/кВтч. Для индукционного счетчика – 1кВтч = А оборотов диска или один оборот =А кВтч.;
Постоянная электронного счетчика – значение, выражающее соотношение между энергией, учитываемой счетчиком, и числом импульсов на выходе. Постоянная счетчика выражается либо в импульсах на кВтч (имп/кВтч), либо в Втч на импульс (Втч/имп).
класс точности;
другие данные.

В зависимости от назначения счетчику присваивается условное обозначение. В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают:
С—счетчик;
О — однофазный;
А - активной энергии;
Р — реактивной энергии;
У — универсальный (по ГОСТ 6570-96 обозначение У - со вторичным или смешанным счетным механизмом (универсальный);
3 или 4 для трех- или четырехпроводной сети.
Пример обозначения:
СА4У — трехфазный трансформаторный универсальный четырехпроводный счетчик активной энергии.
Если на табличке счетчика поставлена буква М, это значит, что счетчик предназначен для работы и при отрицательных температурах (-15° — +25°С).

Счетчики активной и реактивной энергии, снабженные дополнительными устройствами, относятся к счетчикам специального назначения. Перечислим некоторые из них.
Двухтарифные счетчики — применяются для учета электроэнергии, тариф на которую изменяется в зависимости от времени суток.
Счетчики с предварительной оплатой — применяются для учета электроэнергии бытовых потребителей, живущих в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах.
Счетчики с указателем максимальной нагрузки — применяются для расчетов с потребителями по двухставочному тарифу (за израсходованную электроэнергию и максимальную нагрузку).
Телеизмерительные счетчики — служат для учета электроэнергии и дистанционной передачи показаний
К счетчикам специального назначения относятся и образцовые счетчики, предназначенные для поверки счетчиков общего назначения.

Номинальное напряжение счетчиков прямого и полукосвенного включения должно соответствовать номинальному напряжению сети, а счетчиков косвенного включения — вторичному номинальному напряжению трансформаторов напряжения.
Точно так же номинальный ток счетчика косвенного или полукосвенного включения должен соответствовать вторичному номинальному току трансформатора тока (5 или 1 А). Счетчики допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета: трансформаторные и трансформаторные универсальные—120%; счетчики прямого включения — 200% и более (в зависимости от типа).

Передаточное число счетчика — это число оборотов его диска, соответствующее единице измеряемой энергий. Например, 1 кВт·ч равен 450 оборотам диска. Передаточное число указывается на табличке счетчика.
Постоянная счетчика — это значение энергии, которое он измеряет за 1 оборот диска. Если передаточное число N имеет размерность «оборот на киловатт-час», то его постоянная С, Вт·с/обор определится по выражению