Три{0}}лічильники електроенергії змінного струму є важливим обладнанням у системі вимірювання електроенергії. Верхня межа їх вимірюваної потужності не є фіксованим значенням, а безпосередньо визначається способом підключення. Існує три основних типи: тип прямого підключення, тип зовнішнього трансформатора струму (CT) і тип комбінації трансформатора напруги (VT) + трансформатор струму (CT). Через відмінності в структурній конструкції, адаптованому рівні напруги та характеристиках навантаження вони мають різні діапазони максимальної потужності та сценарії застосування.
У цій статті буде детально проаналізовано основні характеристики різних типів лічильників електроенергії за чотирма параметрами: принцип, логіка розрахунку, верхня межа діапазону вимірювання та адаптація сценарію.
Трифазний лічильник електроенергії змінного струму прямого-з’єднання-
Принцип підключення та логіка розрахунку потужності
Лічильники електроенергії-з прямим підключенням не потребують додаткових трансформаторів струму. Струм проходить безпосередньо через внутрішню котушку струму, а напруга безпосередньо підключається до внутрішньої котушки напруги, що робить їх придатними для -систем розподілу електроенергії низької напруги (наприклад, номінальна напруга 380 В). Їх максимальна потужність визначається їх номінальним струмом, а формула розрахунку сердечника:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ
Де: Uₙ=380V (номінальна мережева напруга низько{1}}системи напруги), Iₙₘₐₓ – максимальний номінальний струм лічильника електроенергії, а cosφ – коефіцієнт потужності (зазвичай 0,8 для промислових навантажень і 1 для чисто резистивних навантажень).
Верхня межа максимальної потужності
Взявши для прикладу три-лічильник електроенергії змінного струму з прямим-з’єднанням UBS (застосовується до три{2}}станцій зарядки змінного струму та інших сценаріїв), його максимальний номінальний струм зазвичай становить 0,25-5 (65) А (значення в дужках — це максимально допустимий струм). На прикладі напруги 380 В зроблені наступні розрахунки:
Коли cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380В×65A×0,8≈34,45кВт;
Коли cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380В×65A×1≈42,9кВт.
Кілька виробників пропонують продукти з максимально допустимим струмом 120 А, що відповідає максимальній потужності приблизно 79 кВт, але максимальна підтримувана потужність основних продуктів зосереджена в діапазоні 20-70 кВт.
Застосовні сценарії
Через усунення потреби в трансформаторах струму, простоту встановлення, низьку вартість і адаптованість діапазону до низьких-потужних навантажень, лічильники електроенергії з прямим-підключенням переважно використовуються для:
- Три{0}}облік у житлових будинках (таких як вілли та таунхауси);
- Невеликі комерційні вантажі, такі як невеликі магазини та магазини;
- Обладнання низької-напруги,-потужності в лабораторіях і невеликих майстернях (наприклад, малі верстати та вентиляційне обладнання);
- Місцеве -розподільче відгалуження низьковольтного обліку в офісних будівлях.
Три{0}}лічильник енергії змінного струму типу зовнішнього трансформатора струму
Принцип підключення та логіка розрахунку потужності
Основною конструкцією цього типу лічильника енергії є «вимірювання малого струму + розширення великого струму»: номінальний струм самого лічильника енергії становить лише 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (специфікація UBS), а фактично виміряний струм визначається первинним струмом зовнішнього ТТ. Функція ТТ полягає в тому, щоб перетворювати великий струм в лінії в малий струм (наприклад, 5 А), який надходить на лічильник електроенергії, відповідно до фіксованого коефіцієнта трансформації. Таким чином, максимальна межа потужності залежить від специфікації первинного струму ТТ, а формула розрахунку така:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ
Де: Uₙ=380V (низька напруга/середня напруга з боку низької напруги), I₁ – це максимальний номінальний струм первинної сторони трансформатора струму, а cosφ приймається рівним 0,8-1.
Обмеження максимальної потужності
Специфікації первинного струму трансформаторів струму охоплюють широкий діапазон від 50 А до 3000 А з відповідною максимальною потужністю, що збільшується ступінчасто:
- Малий ТТ (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5 кВт;
- Середній струм струму (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106 кВт;
- Великий ТТ (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530 кВт;
- Над-великий КТ (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590 кВт (1,59 МВт).
Теоретично, якщо специфікації CT збігаються, цей тип лічильника енергії може підтримувати вимірювання середньої та високої потужності від 20 кВт до 2 МВт, що робить його основним вибором для промислових сценаріїв.
Застосовні сценарії
Завдяки розширенню діапазону за допомогою трансформатора струму, лічильник електроенергії можна адаптувати до сторін середньої та низької напруги, а також до навантажень низької напруги високої-потужності. В основному використовується в:
- Малі та середні-фабричні цехи (такі як механічне виробництво, виробництво текстилю та електроніки);
- Облік магістральної електроенергії в торгових комплексах та офісних будівлях;
- Розгалуження для-потужного обладнання, наприклад центрального кондиціонування повітря та ліфтів у великих супермаркетах і готелях;
- -Системи розподілу електроенергії низької напруги на міських підстанціях і промислових парках.
Трансформатор напруги (VT) + трансформатор струму (CT) Комбінований три-фазний лічильник енергії змінного струму
Принцип підключення та логіка розрахунку потужності
Цей тип лічильника електроенергії розроблено спеціально для високо{0}}систем розподілу електроенергії (10 кВ, 35 кВ, 110 кВ тощо). Він вимагає як VT, так і CT для перетворення високої напруги та високого струму до стандартних значень, які може витримати лічильник енергії (напруга 100 В, струм 5 А). Максимальна потужність визначається номінальною напругою системи та первинним струмом трансформатора струму, розрахованим за такою формулою:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ
Де: Uₛ – це номінальна напруга мережі високої{0}}системи напруги, I₁ – максимальний номінальний струм на первинній стороні трансформатора струму, а cosφ приймається рівним 0,8-1.
Обмеження максимальної потужності
Рівень напруги та специфікації трансформатора струму високовольтної-системи визначають її максимальну потужність:
- Система 10 кВ + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10 кВ × 600 A × 0,8 ≈ 8,3 МВт;
- Система 35 кВ + ТТ 1000/5 A: Pₘₐₓ=√3 × 35 кВ × 1000 A × 0,8 ≈ 48,5 МВт;
- Система 110 кВ + CT 3000/5 A: Pₘₐₓ=√3 × 110 кВ × 3000 A × 0,8 ≈ 474 МВт.
У практичних застосуваннях максимальна підтримувана потужність цього типу лічильника енергії може розширюватися від 5 МВт до понад 500 МВт, повністю задовольняючи вимоги до високої-напруги та високої-потужності.
Застосовні сценарії
Як основний вимірювальний пристрій у системах розподілу електроенергії високої{0}}напруги, його застосування зосереджено в:
- Вимірювання підключеної-електроенергії від великих електростанцій і гідроелектростанцій;
- Облік магістральних ліній у районних підстанціях та-розподільних мережах високої напруги;
- Виробничі лінії-високої напруги у важкій промисловості, як-от сталеливарна, хімічна та-кольорові метали;
- Вимірювання-вихідної напруги нових енергетичних установок (вітрогенераторів, фотоелектричних).
Резюме
| Спосіб підключення | Максимальний підтримуваний діапазон потужності | Основні сценарії застосування | Основні міркування щодо вибору |
|---|---|---|---|
| Пряме підключення | 20-70 кВт | Низько{0}}напруга малих навантажень (житлові приміщення, невеликі комерційні приміщення, лабораторії) | Відповідність номінальному струму навантаження; не вимагає додаткового обладнання |
| Зовнішнє підключення КТ | 50кВт-2МВт | Середні та великі навантаження на низьку-напругу / середню-низьку-напругу (заводи, комерційні комплекси) | Виберіть коефіцієнт КТ відповідно до струму навантаження |
| Комбіноване підключення VT + CT | 5 МВт-500 МВт+ | Висока-напруга над-високої потужності (електростанції, підстанції, важка промисловість) | Відповідність системної напруги та коефіцієнта трансформатора струму; відповідати-вимогам ізоляції високої напруги |
Коротше кажучи, тип прямого підключення виграє з точки зору зручності та економії, тип зовнішнього CT виграє з точки зору гнучкого діапазону вимірювання, а тип комбінації VT+CT є сильним у адаптації до високої напруги та потужності.