Цепи напряжения счетчика электроэнергии

Схемы включения прямоточных электросчётчиков и ошибки в них

Учитывать – значит знать!

Рассматриваются схемы включения прямоточных одно-и-трёхфазных электросчётчиков. Приводятся рекомендуемые изготовителями схемы, как традиционные, так и непривычные. Описываются приводящие к снижению электропотребления возможные ошибки, способы их обнаружения. Даются векторные диаграммы и разъяснения, помогающие выявлению ошибок.

Содержание

1. Общие сведения

Изложенные сведения распространяются на схемы включения одно-и-трёхфазных счётчиков. В том числе счётчиков непосредственного включения, а также присоединяемых через измерительные трансформаторы тока или измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Информация справедлива при потреблении электроэнергии. В случае генерации – тоже, но векторы токов и соответствующие углы изменятся на 180 градусов.

1.1. Электрическая схема

Электрическая схема – это документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи (п. 4.1 ГОСТ |1|). В общем случае для схем включения счётчиков электроэнергии (изделие) основными составными частями являются:

• сам электросчётчик;
• измерительные трансформаторы (тока и напряжения – при их наличии);
• электрическая сеть;
• соединительные провода;
• иногда дополнительные сборки зажимов.

В зарисовке рассматриваются только силовые схемы – присоединения к одноимённым клеммам счётчиков. Силовыми считают те клеммы, на которые подаются токи и напряжения от сети и к которым присоединяется нагрузка. Кроме них могут быть и маломощные, интерфейсные контакты – схемы с ними не рассматриваются.

Существует три разновидности схем:

1. С прямоточными счётчиками, здесь счётчик подключается между сетью и нагрузкой (токовые цепи последовательно, а цепи напряжения параллельно) без дополнительных устройств.
2. Со счётчиками полукосвенного включения – токовые цепи счётчика присоединяются к сети через измерительные трансформаторы тока.
3. Со счётчиками косвенного включения – токовые цепи счётчика присоединяются к сети через измерительные трансформаторы тока, а цепи напряжения — через измерительные трансформаторы напряжения.

Соответственно и сами счётчики часто называют прямоточными, полукосвенными и косвенными. Многие прямоточные счётчики могут взаимозаменяться с полукосвенными. Однако, из-за низкой чувствительности первых и малых максимальных токов вторых, это не всегда целесообразно.

Схемы электроустановок обычно изображаются однолинейными, здесь фазные и нулевой (часто и защитный) провода отображаются одной линией. Для схем включения счётчиков применяют принципиальные электрические схемы – с отображением:

• каждого фазного и нулевого (защитного) провода;
• номеров контактов счётчика, к которым присоединяется электрическая сеть и нагрузка;
• обозначений контактов измерительных трансформаторов (при их наличии);
• обозначений клемм дополнительных сборок зажимов (при их наличии).

На принципиальных схемах могут, кроме основных, силовых, цепей отображаться и вспомогательные, интерфейсные, цепи/провода.

В статических (электронных) счётчиках отсутствуют обмотки (катушки индуктивности) напряжений и токов. Но многие изготовители счётчиков на схемах указывают эти обмотки так же, как и для индукционных счётчиков. Для электронных счётчиков примем такие же обозначения и термины.

Индукционные счётчики, проигрывая статическим по большинству параметров, имеют очевидное достоинство – бОльшую устойчивость к воздействию молний и перенапряжений.

Подробно о параметрах и особенностях одно-и-трёхфазных счётчиков, их стоимостях и критериях для выбора изложено в зарисовке Однофазный или трёхфазный – как выбрать электросчётчик

О согласованном по токам выборе автоматического выключателя, счётчика и кабеля см. Счётчик, автомат, кабель: выбор по току

1.2.Требования к схемам включения электросчётчиков

Счётчики электроэнергии должны включаться (присоединяться) к электросети и к нагрузке по рекомендуемым фирмами-изготовителями счётчиков схемам. Схемы приводятся:

• в руководствах по эксплуатации;
• в паспортах;
• на клеммных крышках или на лицевых панелях счётчиков;
• у малогабаритных счётчиков – на боковой поверхности.

Допускается отличающаяся от рекомендаций фирм схема, но только если:

1. Имеется лист проекта с принципиальной электрической схемой или схемой учёта;
2. На этом листе указаны должности, ФИО и дата согласования схемы представителями потребителя, энергосбытовой и энергоснабжающей организации;
3. Имеется документ/письмо фирмы-изготовителя о допустимости применения схемы. Даже при выполнении указанных условий, имеется риск проигрыша энергоснабжающей организацией дела в суде. Потребитель может ссылаться на свою некомпетентность в вопросах учёта электроэнергии и доказывать, что энергосбытовая и энергоснабжающая организации приняли схему, отличающуюся от рекомендуемой изготовителем..

При включении и эксплуатации счётчиков должны также выполняться указания:

• ГОСТов;
• «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ);
• «Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок» (ПОТЭЭ);
• «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП).

Актуальные требования предъявляют документы, утверждаемые и периодически обновляемые Постановлениями правительства РФ. Например, п. 145 |3| возлагает на собственника прибора учёта обязанности по сохранности и целостности самого прибора, а также пломб и знаков визуального контроля. Нарушение считается «безучётным потреблением».

В п. 81(12) |9| перечислены признаки непригодности прибора для учёта:

1. Неотображение результатов измерений.
2. Нарушение контрольных пломб и (или) знаков поверки.
3. Механическое повреждение.
4. Превышение допустимой погрешности.
5. Истечение межповерочного интервала поверки.

1.3. Ошибки в схемах включения прямоточных электросчётчиков

Ошибками в схемах будем называть отклонения от рекомендаций фирм-изготовителей счётчиков. Почти все ошибки приводят к уменьшению учитываемой счётчиками электроэнергии. Поэтому обнаружить их можно сравнением мощности на входе счётчика, истинной, и учитываемой счётчиком, учтённой. Учтённая (учитываемая), как правило, меньше. Есть исключения. Например, при обратном токе однонаправленные приборы иногда ведут верный учёт.

Измеряется истинная мощность только специализированными внешними приборами. Учтённая – определяется программами, называемыми обычно конфигураторами. Не для всех счётчиков эти программы имеются. Но для всех учитываемая мощность может быть рассчитана. Для этого нужно выполнить подсчёт количества оборотов диска за определенное время и учесть постоянную счётчика. Для электронных счётчиков — аналогично. Но здесь нужно регистрировать количество периодов импульсов.

Неравенство истинной и учтенной мощностей не всегда позволяет точно определить ошибку в схеме. Но если такое неравенство имеется, то нужно предпринять и другие способы для выявления ошибки. Конечно, ошибок может быть и несколько сразу. Тогда их выявляют и устраняют, как правило, одну за одной.

Следует подчеркнуть, что фиксировать нужно именно мощность, учтенную счётчиком, а не мощность в нагрузке – при некоторых ошибках, шунтировании токов, например, мощность в нагрузке и истинная могут быть примерно равными.

Учтённая мощность может быть меньше истинной и при отсутствии ошибок в схеме. Основные причины такого неравенства:

1. Счётчик неисправный. Следует его проверить (поверить, выполнить калибровку) с применением образцового счётчика, или специализированного внешнего прибора. В крайнем случае – заведомо исправного электронного счётчика с высоким классом точности.
2. На счётчик оказывается воздействие внешним магнитным полем.
3. Счётчик находится под воздействием встроенного дополнительного устройства, которое дистанционно управляется внешним пультом.

1.4. Активная мощность. Суммирование фазных мощностей

Активная однофазная мощность равна произведению напряжения, тока (подаваемых на счётчик) и косинуса угла между ними: Р=U*I*cosφ. Практически все ошибки и воздействия приводят к уменьшению одного, двух или трёх этих сомножителей.

О зависимости величины пропускаемой счётчиком мощности от его максимального тока см. Однофазный или трёхфазный – как выбрать электросчётчик

В трёхфазных счётчиках общая (суммарная) активная мощность равна сумме мощностей в каждой фазе. При подаче на каждую из фаз счётчика напряжения и тока от одной и той же, одноимённой, фазы сети даже при реактивных нагрузках угол между напряжением и током на каждой фазе счётчика не более 90 градусов. При этом косинус этого угла положителен и активная мощность положительная – потребляемая. Если же на двух-трёх фазах счётчика напряжение и ток неодноимённые, то углы будут больше 90 градусов, их косинусы отрицательные, активные мощности на этих фазах будут отрицательными, а суммарная мощность может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Суммирование активных мощностей каждой фазы в трёхфазных счётчика выполняется двумя способами:

• «с учетом знака» – в двунаправленных счётчиках, которые учитывают раздельно потребляемую и генерируемую мощность/энергию;
• «по модулю» – в однонаправленных счётчиках, которые учитывают только потребляемую мощность/энергию. Изготовители счётчиков утверждают, что такое суммирование позволяет исключить недоучет при обратных токах. Нужно иметь в виду, что это справедливо только при отсутствии на фазах счётчика неодноимённости напряжения и тока.

1.5. Требования к соотношениям активных и реактивных нагрузок

По действующим нормативам |2| в зависимости от уровня напряжения в точке поставки, максимальное значение коэффициента реактивной мощности (тангенса угла) равно 0,35…0,5. Соответствующий коэффициент мощности cosφ≈0,946…0,891. Этим значениям соответствуют углы между напряжением и током 19…27 градусов (по модулю).

По п. 1а приложения №3 |3| при отсутствии данных о величине коэффициента мощности в договоре энергоснабжения (купли-продажи) принимается cosφ=0,9. Ему соответствует угол примерно 27 градусов. Нагрузки, обеспечивающие нормированные углы не более 40 градусов, будем в дальнейшем считать активно-реактивными. Можно также их назвать почти активными – здесь легко определить принадлежность векторов тока вектору напряжению. Схемы счётчиков, кроме оговоренных случаев, рассматриваются при активно-реактивных нагрузках.

Активными или чисто активными будем считать нагрузки, при которых углы не более 1…3 градусов. Подразумевается, что указанные углы справедливы только для верных схем включения.

2.Схемы включения однофазных прямоточных электросчётчиков

Включение однофазных электросчётчиков с трансформаторами тока применяется крайне редко. Счётчиков для таких присоединений тоже очень мало. Из отечественных производителей выпускает их только Нижегородский завод имени Фрунзе – «локомотивный» прибор учёта.

Поэтому рассматриваются только схемы включения однофазных прямоточных электросчётчиков.

2.1. Наиболее распространенные схемы включения однофазных электросчётчик

Клеммная (силовая, контактная) колодка (коробка, панель, плата) большинства однофазных счётчиков содержит четыре силовых клеммы. Каждая силовая клемма (контакт) имеет два комплекта зажимов, нижний и верхний. Между началами обмоток тока и напряжения имеется внутренняя перемычка. У таких счётчиков следует подавать:

• на левую крайнюю силовую клемму фазное напряжение Фг от генератора/сети;
• от второй слева клеммы фазу Фн на нагрузку (через токовую обмотку счётчика);
• на две правые силовые клеммы, соединённые параллельно, нулевой провод 0г от генератора и (обычно, от крайней правой) «нуль» 0н на нагрузку.

Назовём такую схему типовой. В ней назначения контактов кратко:

• левая пара для фазных проводов;
• правая пара для нейтрали.

В некоторых приборах для нулевого провода имеется только одна клемма.

В технической документации по 1-фазным счётчикам встречаются аналоги обозначений:

, 220 В, 230 В, L, L1;

0: нуль, ноль, нейтраль, N, РЕN.

К счётчикам с типовой схемой присоединения и идущей подряд нумерацией силовых клемм слева-направо 1, 2, 3, 4 относятся счётчики производства:

• Инкотекс типов Меркурий 201, 202, 203, 206 и 208;
• Нижегородского завода им. Фрунзе, НЗИФ, типов СЭО-1.20, СЭО-1.21, Маяк 101, 102 и 103;
• Тайпит типов Нева 101, 103, 104, 106, МТ 12х;
• Матрица типа NP-71;
• Миландр типов Милур 104, 107;
• Каскад типа Каскад-1-МТ;
• ЛэндисГир типа ZCX100Px.

Здесь фазные провода от сети Фг и на нагрузку Фн присоединяются к клеммам 1 и 2, соответственно. Нейтральные провода от сети 0г и на нагрузку 0н – к клеммам 3 и 4, соответственно (рис 1).

Рис. 1. Типовая схема включения большинства однофазных счётчиков

2.2. Типовая схема при нестандартной нумерации клемм счётчика Меркурий-200.02

Нумерация силовых клемм слева-направо 6, 7, 8, 9. Фазные провода от сети Фг и на нагрузку Фн присоединяются к клеммам 6 и 7, соответственно. Нейтральные провода от сети 0г и на нагрузку 0н – к клеммам 8 и 9, соответственно (рис 2). Контакты 1…5 интерфейсные – на схеме не показаны.

Рис. 2. Схема включения счётчика производства Инкотекс типа Меркурий-200.02

2.3. Типовая схема при нестандартной нумерации клемм счётчиков типа СЕ-102М и СЕ-208

Нумерация клемм 1, 3, 4, 6 (изготовитель Энергомера обычно изображает только клеммную панель). Фазные провода от сети Фг и на нагрузку Фн присоединяются к клеммам 1 и 3, соответственно. Нейтральные провода от сети 0г и на нагрузку 0н – к клеммам 4 и 6, соответственно, между последними установлена внутренняя перемычка (рис 3).

Рис. 3. Схемы включения счётчиков производства Энергомера типов СЕ-102М и СЕ-208

2.4. Схема счётчиков СЭБ-2А.07 с токовым шунтом, СЭБ-2А.08 и СЭО-1.15

Силовые клеммы 1, 3, 4. Фазные провода от сети и на нагрузку присоединяются к клеммам 1 и 3, соответственно. Нулевые провода (от сети и к нагрузке) присоединяются к одному и тому же контакту 4. Эту схему можно тоже отнести к разновидности типовой – с одной клеммой для присоединения двух проводов нейтрали и нестандартной нумерацией клемм (рис 4).

Рис. 4. Схемы включения счётчиков производства НЗИФ типов СЭБ-2А.07 с токовым шунтом, СЭБ-2А.08 и СЭО-1.15

2.5. Нетиповые схемы включения однофазных электросчётчиков

Подавляющее большинство схем однофазных счётчиков соответствуют рассмотренным выше (рис. 1…4). Однако имеются и другие, некоторые достаточно своеобразные. Ниже приведено несколько характерных примеров.

2.5.1. Схемы счётчиков СЭБ-1ТМ.02М внутренней установки, СЭБ-2А.07 с токовым трансформатором и СЭБ-2.А.05

Реле управления нагрузкой имеется только у прибора СЭБ-1ТМ.02М, у двух других — отсутствует.

Силовые клеммы 1, 2, 3, 4. Между клеммами 1 и 2, а также между парой 4 устанавливаются внешние перемычки. Фазные провода от сети и на нагрузку присоединены к клеммам 1(2) и 3, соответственно. Нулевые провода от сети и на нагрузку – к клеммам 4 (рис 5).

Рис. 5. Схемы включения счётчиков производства НЗИФ типов СЭБ-1ТМ.02М внутренней установки, СЭБ-2.А.05 и СЭБ-2А.07 с токовым трансформатором

Как видно из двух последних примеров (рис. 4 и 5) для однотипных счётчиков СЭБ-2А.07 и контактные панели, и схемы присоединения различны. Они зависят от исполнения датчиков тока – шунт или трансформатор.

2.5.2. Схемы счётчиков типа СЕ-101, СЕ-102

На клемму 2 ничего не подаётся. У счётчика СЕ-102 с типом корпуса R8 исполнения «OKPQZ» эта клемма вовсе отсутствует, см. пример на рис. 7. Между парой контактов справа, 4-5(6), установлена внутренняя перемычка. Фазные провода от сети и на нагрузку присоединены к клеммам 1 и 3, соответственно. Нулевые провода от сети и на нагрузку – к клеммам 4 и 5 (6), соответственно (рис 6).

Рис. 6. Схемы включения счётчиков производства Энергомера типов СЕ-101 и СЕ-102

2.5.3. Схемы счётчиков типа СЕ-102 с типом корпуса R8 исполнения «OKPQZ»

Клемма 2 отсутствует. Фазный провода от сети присоединён к клемме 1. Нейтральные провода от сети и на нагрузку – к клеммам 4 и 5. Клеммы 6 и 8, 9 и 11 попарно соединены и к ним подключено реле управления нагрузкой. Между контактами 3 и 6 установлена внешняя перемычка. От контакта 8 фаза подаётся к неотключаемой нагрузке, от контакта 11 – к отключаемой (рис 7).

Рис. 7. Схема включения счётчиков производства Энергомера типа СЕ-102 с корпусом R8 исполнения «OKPQZ»

2.5.4. Схемы счётчиков типа СЕ-201

Счётчик СЕ 201.1 учитывает энергию по каналу фазного провода и снабжён одним датчиком тока. Прибор СЕ 201 – двумя датчиками и учитывает энергию по тому из двух каналов, в котором ток больше.

У счётчиков обеих разновидностей фазные провода от генератора Фг и на нагрузку Фн подсоединяются, как и в типовой схеме (две левые силовые клеммы 1 и 3). Нейтральный провод от сети 0г присоединён ко второй справа клемме 4.

Отличаются схемы присоединением провода 0н. Для счётчика с одним датчиком тока к нагрузке нужно подключать нулевой провод от клеммы 4 (вторая справа) – рис. 8а. Для счётчика с двумя датчиками тока по нулевому проводу должен протекать только ток от датчика в этом проводе и к нагрузке нужно подключать нулевой провод от клеммы 6 (крайняя правая) – рис. 8б.

Рис. 8а. Схема включения счётчиков производства Энергомера типа СЕ-201.1 с одним датчиком тока Рис. 8б. Схема включения счётчиков производства Энергомера типа СЕ-201 с двумя датчиками тока

2.5.5. Схемы счётчиков типов Нева МТ 11х

Следует отметить одну из особенностей схем счётчиков на примере типа Нева МТ11х (прежних выпусков) производства Тайпит. Такое может встретиться и у других производителей. В соответствии с приложением Б |5| эти счётчики подключаются по типовой схеме и нумерация их силовых клемм тоже типовая (1, 2, 3, 4 слева-направо).

Однако, на клеммной колодке совсем другое количество клемм и их нумерация: 1, 2, 3, 4, 5, 6 слева-направо. Схема на клеммной крышке соответствует клеммной колодке. К клеммам 2 и 5 ничего не присоединяется. Гальваническая связь между клеммами 2, 5, а также между этими клеммами и всеми остальными отсутствует. Фазные провода от сети и на нагрузку присоединяются к клеммам 1 и 3, соответственно. Нейтральные провода от сети и на нагрузку присоединяются к клеммам 4 и 6, соответственно – рис. 9.

Специалисты фирмы Тайпит объясняют, что клеммы 2, 5 не используются и уже спроектирована клеммная колодка со стандартными нумерацией клемм и схемой.

Рис. 9. Схема включения счётчиков прежних выпусков производства Тайпит типов Нева МТ 11х

2.6. Схемы включения малогабаритных электросчётчиков

Некоторые фирмы выпускают малогабаритные (компактные) счётчики – в частности АВВ и Тайпит (счётчики Нева-102 и Нева-105). Внешний вид и размеры этих приборов, как и у одномодульных автоматических выключателей. Счётчики легко устанавливаются в любой щиток вместе с УЗО и автоматами защиты – рис 10.

Рис. 10. Внешний вид однофазных счётчиков «С-11» (фирма АВВ) и «Нева-102», «Нева-105» (фирма Тайпит)

Очевидно, что у малогабаритных счётчиков схемы отличаются от типовых. Для примера приведена схема включения счётчиков Нева. Здесь провода Фг и Фн присоединены к нижним клеммам 1 и 3, соответственно. Провода 0г и 0н – к верхним клеммам 4 и 6, соответственно. На клеммах 20 и 21 – импульсы телеметрии, см. |6|, рис 11.

Рис. 11. Схема включения малогабаритных счётчиков Нева-102 и Нева-105

3. Распространённые ошибки в схемах включения однофазных электросчётчиков

Неравенство учитываемой и истинной мощностей свидетельствует об ошибках. А его определение – способ выявления ошибок. Этот универсальный приём можно применять всегда при любых ошибках – по умолчанию, поэтому ниже он не указывается. Описываются другие методы, визуальные и инструментальные, позволяющие уточнить конкретную ошибку.

Для наглядности показаны примеры для типовых схем, как наиболее распространённых. Для нетиповых – ошибки аналогичны.

3.1. Шунтирование токовой цепи счётчика

Осуществляется закорачиванием с помощью перемычки контактов, к которым присоединена токовая цепь:

Встречаются случаи шунтирования заменой диэлектрической крепежной пластины между указанными контактами. Пластина может быть такой же по виду, но металлической или фольгированной с внутренней стороны.

Недоучет электроэнергии вызван снижением величины тока, поступающего в счётчик, (рис 12).

Рис. 12. Шунтирование токовой цепи в типовой схеме однофазных счётчиков

Обнаружение ошибки:
Визуально: наличие перемычки, в т.ч. замена крепежной диэлектрической пластины токопроводящей. Дополнительные провода, присоединенные к клеммам 1, 2 (рис. 1, 12) и аналогичным клеммам в других схемах.
Инструментально: только в статических счётчиках, у которых величина тока выводится на ЖКИ или считывается конфигуратором. Сравнение и анализ (измеряемых одновременно) величин тока, поступающего на счётчик от генератора, и учтенного в самом счётчике. Ток в последнем будет ниже.

3.2. Создание обратного тока

Осуществляется заменой проводов Фг и Фн, присоединенных к началу и концу токовой цепи (обмотки) счётчика, соответственно. Иногда применяется термин «замена входа с выходом»). Недоучёт вызван изменением направления тока относительно направления при верной схеме (рис 13).

Рис. 13. Создание обратного тока в типовой схеме однофазных счётчиков

Обнаружение ошибки инструментально:

• проверкой наличия напряжения однополюсным указателем на проводе, снятом с левой крайней клеммы. Напряжение на этом проводе будет отсутствовать, а на соседней справа клемме (или других клеммах справа) – присутствовать. Напряжение можно проверить и вольтметром, тестером, мультиметром, двухполюсным указателем;
• снятием векторной диаграммы счётчика. Угол между векторами напряжения и тока при почти активно-реактивной нагрузке будет примерно 180±40 градусов. Снятие ВД возможно при наличии соответствующих конфигураторов. Они для некоторых счётчиков имеются, например Schetchik_ART производства НЗИФ. При отсутствии конфигуратора следует измерить угол между напряжением и током на входе счётчика с помощью специализированного внешнего прибора.

3.3. Снятие напряжения с цепи напряжения счётчика

Напряжение снимается с цепи (обмотки напряжения) отключением внутренней или внешней перемычки.

Внутренние перемычки снимаются путём откручивания замыкающего винта между началами обмоток тока и напряжения. Для этого необходимы снятие фирменной (заводской) пломбы, вскрытие счётчика и доступ к его «внутренностям» (рис. 14).

Рис. 14. Снятие внутренней перемычки в типовой схеме включения однофазных счётчиков

Внешнюю перемычку иногда просто отключают. Но её снятие может быть и закамуфлировано. Перемычка на месте, однако, вместо токопроводящей она диэлектрическая, имеющая аналогичную форму и похожий цвет. Встречается также наличие перемычки при отсутствии снятой изоляции на её конце, а также нарушение целостности токопровода-перемычки при ненарушенной его изоляции – рис. 15.

Рис. 15. Снятие внешней перемычки на примере схем включения счётчиков производства НЗИФ

Обнаружение ошибки:
Визуально:
А) у счётчиков с внутренними перемычками нарушена пломба крышки счётчика;
Б) у счётчиков с внешними перемычками (между клеммами 1 и 2 в примере на рис. 15):

• отсутствует перемычка;
• установлена диэлектрическая перемычка (формой и цветом может быть похожа на штатную);
• установлен провод с неснятой на концах изоляцией;
• установлен разорванный провод с ненарушенной изоляцией.

Инструментально:

• у счётчиков с внутренними перемычками обнаружение возможно проверкой целостности соединения начала цепей тока и напряжения. Выявление выполняется только при вскрытом корпусе счётчика;
• проверкой наличия напряжения на начале цепи напряжения (клемма 2 на рис. 15) – напряжения не будет.

4. Схемы включения трёхфазных прямоточных электросчётчиков

4.1. Обозначение проводов трёхфазной сети

Согласно ГОСТ |7| после 01.01.2011 должна применяться следующая маркировка проводов:

• фаза 1 (L1) — коричневый цвет;
• фаза 2 (L2) — чёрный цвет;
• фаза 3 (L3) — серый цвет;
• нуль (N) — синий цвет;
• земля (PE) — желто-зеленый цвет,

здесь L – первая буква слов Line – линия, или Lead – токопровод, или Live – под напряжением.

Однако, мы для фаз 1, 2, 3 сети будем использовать прежние обозначения А, В, С. Эта маркировка применяется большинством фирменных конфигураторов при считывании векторных диаграмм. Такие же обозначения рекомендуются п. 1.1.30 ПУЭ |8|.

Подключаемые к сети провода будут иметь приставку г, генератор: Аг, Вг, Сг, 0г. Подключаемые к нагрузке – приставку н, нагрузка: Ан, Вн, Сн, 0н.

4.2. Счётчики с парами силовых клемм

Это одна из самых простых схем. Здесь на колодке имеется три ПАРЫ фазных клемм и одна-две клеммы для нулевого провода. На левые клеммы каждой пары подаются напряжения/токи от фаз сети. Начала цепей тока и напряжения счётчиков связаны внутренними перемычками. К правым клеммам в каждой паре присоединяются фазные нагрузки.

Для примера приведена схема счётчика Нева МТ 32х (аналогичная схема у счётчиков МИР С-04), нумерация слева-направо 1, 2 (фаза 1 счётчика), 3, 4 (фаза 2 счётчика), 5, 6 (фаза 3 счётчика), 7, 8. Между «нулевыми» клеммами 7 и 8 устанавливается внешняя перемычка (в некоторых счётчиках перемычка внутренняя). Кроме «нулевых» проводов к одной из этих клемм присоединяется средняя точка цепей напряжения счётчика (рис. 16).

Рис. 16. Схемы прямоточных трёхфазных счётчиков производства Тайпит типа Нева МТ 32х

Нумерация клемм бывает иной, например, слева-направо у прямоточных счётчиков производства:

• АВВ типа DeltaPlus и DeltaMax – 1, 3, 4, 6, 7, 9, 11;
• ЭльстерМетроника типа А1800 – 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12;
• Миландр типов Милур 305 и 307 – 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11.

Но схемы включения аналогичные – напряжения/токи от фаз сети поступают на левую клемму каждой пары. На нагрузку – от правой клеммы каждой пары. Нейтраль и средняя точка цепей напряжения счётчика присоединены к правой крайней клемме (или двум крайним справа клеммам).

4.3. Счётчики с тройками силовых клемм

Это более распространённая схема. Здесь на клеммной панели не три пары, а три ТРОЙКИ контактов (не считая «нулевых» контактов — их количество 1 или 2). Схема применяется для прямоточных счётчиков производства:

• Инкотекс типа Меркурий 233, 234;
• НЗИФ типа СЭТ-4ТМ, ПСЧ-3ТМ.05, ПСЧ-4ТМ.05, ПСЧ-3АРТ.07;
• Энергомера типа СЕ-301, 302, 303 304;
• Тайпит типа Нева МТ 31х;
• МЗЭП типа СТЭ561;
• ЛэндисГир типа ZMD400хТ при расположении клемм в соответствии с DIN.

На левые клеммы каждой тройки подаются напряжения/токи от фаз сети. К правым клеммам каждой тройки присоединяются фазные нагрузки. Между левой и средней клеммами каждой тройки устанавливаются внешние перемычки. Нумерация клемм слева-направо 1, 2, 3 (фаза 1 счётчика); 4, 5, 6 (фаза 2 счётчика); 7, 8, 9 (фаза 3 счётчика); 10, 11 (клеммы нейтрали и средней точки цепей напряжения счётчика) – рис. 17.

Рис. 17. Схема большинства прямоточных трёхфазных счётчиков

При снятии внешних перемычек такие прямоточные счётчики можно включать и совместно с трансформаторами тока. Поэтому их ещё называют универсальными. Недостаток такого включения – при малых токовых нагрузках возможен недоучет электроэнергии из-за худшей чувствительности прямоточных счётчиков.

4.4. Нетиповые схемы включения трёхфазных прямоточных электросчётчиков

В отличие от рассмотренных выше счётчиков, у которых силовые клеммы расположены в один ряд, имеются и другие конструкции клеммных панелей. На них силовые контакты расположены в 2 ряда. Рассмотрим примеры схем включения таких счётчиков.

4.4.1. Схемы счётчиков типа Меркурий-230

В нижнем ряду нумерация клемм слева-направо 1…8. Первые три пары – фазные, последняя пара – «нулевая».

Нумерация контактов верхнего ряда слева-направо 9…16. В верхнем ряду левый контакт в каждой из трёх левых пар – начало токовой цепи, правый контакт – начало цепи напряжения. Между этими началами в каждой паре устанавливаются внешние перемычки. Пара правых контактов – «нулевая». Контакты верхнего ряда по виду и размерам аналогичны интерфейсным (присоединять можно только провода диаметром около 1 мм).

Таким образом, напряжения/токи от фаз сети Аг, Вг, Сг подаются на токовые клеммы счётчика 1(9), 3(11), 5(13). Напряжения на обмотки напряжения – через перемычки между клеммами 9-10, 11-12 и 13-14). С клемм 2, 4, 6 напряжения/токи поступают на нагрузку. Нуль от сети присоединяется к клемме 7, нуль на нагрузку поступает с клеммы 8 (можно и наоборот). С клеммами 7 (8, 15, 16) соединена средняя точка обмоток напряжения счётчика – рис. 18.

Рис. 18. Схемы счётчиков производства Инкотекс типа Меркурий-230 (АМ, ART)

4.4.2. Схема счётчиков типа ПСЧ-3АР.06Т

Схема аналогична предыдущей за исключением нумерации контактов верхнего ряда – левые 6 контактов нумеруются парами; нулевые контакты в этом ряду отсутствуют (рис. 19).

Рис. 19. Схема счётчика производства НЗИФ типа ПСЧ-3АР.06Т

5. Распространенные ошибки в схемах включения трёхфазных прямоточных электросчётчиков

Основные ошибки в схемах в однофазных и трёхфазных счётчиков примерно одинаковы. Но в последних бывают и специфические. Например, неодноимённость напряжений и токов. Однако для 3-фазных имеются мощные инструменты – программы-конфигураторы, считывающие векторные диаграммы. Если же программы отсутствуют, то для построения ВД применяют специализированные внешние приборы. Ими же можно измерять углы напряжение-ток однофазных счётчиков.

5.1. Шунтирование токовых цепей

Возможно в одной, двух или во всех трёх фазах счётчика. Выполняется установкой перемычек между клеммами счётчика:

Обнаружение:
Визуально: по наличию перемычек между указанными клеммами.
Инструментально: сравнением (измеряемых одновременно в каждой фазе) величин тока в проводе, подходящем к счётчику от сети, и учитываемого самим счётчиком. Последний ток (выводится на ЖКИ, или считывается конфигуратором) будет меньше.

5.2. Создание обратного тока

Возможно в одной, двух или во всех трёх фазах счётчика. Выполняется «заменой входа с выходом»:

• напряжение/ток от генератора присоединяются к четным клеммам 2, 4, 6. А нагрузку – подаются от нечетных клемм 1, 3, 5 (рис. 16, 18, 19);
• аналогично меняются провода вход-выход на клеммах 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9 (рис. 17).

Обнаружение инструментально:

• измерением напряжений – напряжения будут отсутствовать на проводах, ОТСОЕДИНЕННЫХ с входных клемм напряжения счётчика:

• 1, 3, 5 на рис. 16, 18, 19;
• 1, 4, 7 на рис. 17;

• снятием векторной диаграммы, или её построением на основе измеренных углов между напряжениями, а также напряжениями и токами на фазах счётчика. В одной…трёх фазах вектор тока будет обратным, примерно в 180±40 градусах от вектора напряжения. При активных нагрузках – в 180±3 градусах.

5.2.1. Определение обратного тока считыванием векторных диаграмм

На рис. 20 приведены векторные диаграммы счётчика Меркурий-230ART при активных симметричных нагрузках. Они сняты ПО «Конфигуратор трёхфазных счетчиков «Меркурий» (опция «Монитор»).

В указанном счётчике суммирование мощностей выполняется с учётом их знаков. Однако конфигуратор в таблице монитора знаки коэффициентов мощности и самих мощностей не отображает.

Основные отличия при обратном токе в фазе 1 счётчика (рис. 20а) [от верной схемы (рис. 20б)]. Прописью выделена информация при ошибочной, в квадратных скобках – при верной схеме:

• вектор тока в фазе 1 счётчика, жёлтого цвета, расположен под углом около 180 градусов относительно вектора напряжения UА в той же фазе. [При верной схеме векторы напряжения и тока в каждой фазе почти совпадают];
• в таблице Монитора суммарный коэффициент мощности примерно втрое меньше коэффициентов в каждой фазе. [Коэффициенты мощности суммарный и в каждой фазе равны или близки к 1];
• суммарная активная мощность приблизительно равна мощности в одной фазе за счёт отрицательной мощности в фазе 1: -540,98+524,9+536,46=520,38. [Суммарная мощность втрое превышает мощность каждой фазы и равна сумме мощностей трёх фаз: 543,27+534,62+537,82=1615,71].

Рис. 20а. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и обратном токе в фазе 1 (жёлтый вектор тока)

Рис. 20б. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и верной схеме

5.3. Снятие напряжения с фаз счётчика

При снятии напряжения со всех трёх фаз счётчики не работают. Поэтому обычно снимается напряжение с одной-двух фаз удалением внешних перемычек между контактами:

• 1-2, 4-5, 7-8 на рис. 17;
• 9-10, 11-12, 13-14 на рис. 18;
• между парами контактов 9, 10, 11 на рис. 19.

В некоторых типах счётчиков при отсутствии напряжения на определённой фазе могут не работать интерфейсы. Могут не сниматься векторные диаграммы и т.п. Это служит косвенным доказательством ошибки с напряжением.

В счётчиках с внутренними перемычками ошибка тоже возможна. Но практически не встречается из-за необходимости вскрытия корпуса.

Имеются случаи, когда перемычки на месте, но напряжение не подается из-за отсутствия снятия изоляции на концах перемычек, или нарушения целостности токопровода, в т.ч. при целой его изоляции.

Обнаружение:
Визуально: по отсутствию внешних перемычек между контактами, где перемычки должны быть в соответствии со схемой изготовителя. Иногда перемычки на месте, однако, с их концов не снята изоляция, или же нарушена целостность провода-перемычки. Поэтому требуется также инструментальная проверка.
Инструментально:

• проверкой гальванической связи – гальваническая связь отсутствует между контактами, где она должна быть;
• измерением напряжений – напряжения будут отсутствовать на одной-двух из трёх клемм:

• 2, 5, 8 на рис. 17;
• 10, 12, 14 на рис. 18;
• правых клемм пар 9, 10, 11 на рис. 19.

• снятием векторной диаграммы. В таблице с ВД (в описании ВД) – величина снятого напряжения на порядок меньше номинальной (или близка к нулю). Зачастую отсутствуют углы между снятым напряжением и присутствующими напряжениями на фазах счётчика. Сами векторы напряжения не всегда информативны – в зависимости от конфигуратора:

• вектор снятого напряжения может отсутствовать;
• может почти совпадать с другим вектором напряжения;
• могут отображаться и все три вектора под углами около 120 градусов, как и в верной схеме.

5.3.1. Выявление снятого напряжения векторными диаграммами

На рис. 21 приведены векторные диаграммы счётчика Меркурий-230ART при активных нагрузках. Здесь основные отличия при снятом напряжении с фазы 1 счётчика (рис. 21а) [от верной схемы (рис. 21б)]:

• величина напряжения в таблице Монитора на фазе 1 счётчика равна 19,04 В и на порядок меньше напряжений на двух других фазах. [При верной схеме напряжения на всех фазах примерно равны номинальному 220 В];
• угол между напряжением и током на фазе 1 около 138 градусов резко отличается от углов в других фазах, равных по модулю примерно 0 градусов. [Угол в фазе 1 примерно такой, как и в других фазах];
• в таблице величины «Угол м-ду ф. 1 и 2 гр.» и «Угол м-ду ф. 1 и 3 гр.» отсутствуют. [Углы между векторами напряжений сверху вниз примерно 120, 240, 120 градусов – основной признак наличия напряжений близких к номинальной величине и их верного чередования].

Рис. 21а. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и снятом напряжении на фазе 1 Рис. 21б. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и верной схеме

5.4. Подача на фазу счётчика напряжения и тока от разных фаз сети

Иногда такие ошибки называют «расфазировкой». Термин «фаза» многозначен – это:

• фаза сети (замкнутый контур, по которому протекает ток, включая счётчик и нагрузку);
• фаза счётчика;
• расхождение по времени/углу между током и напряжением.

Поэтому более подходящим является название неодноимённость напряжения и тока на фазе счётчика. Для краткости далее будет применяться термин «неодноимённость». Очевидно, что неодноимённость может быть на двух или трёх фазах счётчика. Недоучет возникает из-за:

• отрицательных активных потребляемых мощностей в двух или трёх фазах счётчика;
• меньшего коэффициента мощности для углов 120 градусов, чем для 0 градусов, при активных нагрузках.

Возможностей неодноимённости немало. Векторных диаграмм для них – 10 вариантов.

Неодноимённость чаще встречается в счётчиках с внешними перемычками. В приборах с внутренними перемычками тоже возможна, но реже – из-за необходимости вскрытия корпуса. Для примера: на рис. 17 выполняется установкой перемычек (взамен штатных) между клеммами 1-5, 2-4; или 1-5, 2-7, 4-8. Возможны и другие варианты. Аналогично и для других схем.

Обнаружение ошибки:
Визуально: установленные перемычки не соответствуют рекомендуемой изготовителем счётчика схеме. Кроме того, поскольку многие счётчики комплектуются внешними перемычками «заводского» изготовления (в виде небольших шин), то их отсутствие, или замена шин на провода тоже свидетельствует о нарушении схемы.
Инструментально:

• проверкой гальванической связи. Она отсутствует между контактами, где должна быть (1-2, 4-5, 7-8 рис. 17). Но имеется между контактами, где её быть не должно. Одни из вариантов ошибок для схемы на рис. 17 – с помощью перемычек связаны контакты 1-5, 2-4; или 1-5, 2-7, 4-8.
• на векторной диаграмме углы между напряжением и током по модулю на двух-трёх фазах примерно 120±40 градусов.

5.4.1. Векторные диаграммы при неодноимённости тока и напряжения

На рис. 22 приведены векторные диаграммы счётчика Меркурий-230ART при активных нагрузках. Здесь основные отличия при одноимённых напряжении и токе только на фазе 3 счётчика (рис. 22а) [от верной схемы (рис. 22б)]:

• только одна пара одноцветных, красных, векторов, соответствующих напряжению и току на фазе 3. на двух других фазах вектора не одноимённые. [При верной схеме вектора напряжений и токов на каждой фазе близки или совпадают друг с другом, образуя три пары одного цвета];
• углы между напряжениями и токами на фазах 1 и 2 около 118 и 242 градусов резко отличаются от угла в фазе 3, равному по модулю примерно 0 градусов. [Углы во всех фазах примерно равны и близки по модулю к 0 градусов];
• суммарная активная мощность меньше мощности в фазе 3 (поскольку мощности в фазах 1 и 2 отрицательные). [Активные мощности в каждой фазе положительные].

Рис. 22а. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и одноимённых напряжении и токе только на фазе 3 (пара красных векторов)

Рис. 22б. Векторные диаграммы счётчика Меркурий-230 ART при активных нагрузках и верной схеме

6. Заключение

1. Схемы включений должны соответствовать рекомендациям фирм-изготовителей, ГОСТов, ПУЭ и других действующих нормативов. Актуальные требования к учёту электроэнергии содержатся в соответствующих документах, утверждаемых Постановлениями правительства РФ.
2. Сравнение истинной и учтённой мощности позволяет выявить схемную ошибку. Но нужно применять и другие, визуальные и инструментальные, способы её конкретизации.
3. По нормативам реактивная нагрузка не должна превышать величин, при которых углы между фазными напряжениями и токами больше 27 градусов. В зарисовке для активно-реактивных нагрузок приняты углы до 40 градусов.
4. У большинства однофазных счётчиков 4 силовых клеммы: левая пара для фазных проводов, правая – для нейтрали. Однако некоторые счётчики должны включаться совсем не по типовому. Поэтому нужно всегда уделять внимание рекомендациям изготовителей. Самые «честные» схемы нанесены на крышки клеммных панелей.
5. Силовые клеммные панели части трёхфазных приборов учёта содержат (считая слева) три пары фазных контактов. На левый контакт в каждой паре подаётся фаза сети, к правому присоединяется нагрузка.
6. Панели большинства счётчиков имеют три тройки клемм. Напряжение генератора подключается на левую клемму тройки, нагрузка – к правой. Между левой и средней устанавливается внешняя перемычка.
7. Трёхфазные приборы бывают и с другими, в 2 ряда, панелями. Поэтому для каждого типа счётчика фирмы-производители рекомендуют присущие только им схемы.
8. Справа на панелях всех разновидностей трёхфазных счётчиков есть одна-две клеммы для нейтрали. Здесь объединяются нейтраль сети и средняя точка цепей напряжения прибора. Отсюда нейтраль подаётся на нагрузку.
9. Основные инструментальные приёмы проверок:

• измерение сопротивлений;
• измерения или считывания с ЖКИ напряжений, токов и углов между ними;
• построение на основе измеренных параметров векторных диаграмм;
• определение истинной мощности на входе счётчика;
• снятие учитываемых счётчиком параметров и векторных диаграмм с помощью конфигураторов.

Ознакомление с изложенным материалом и его применение поможет Вам добиться справедливого учёта электроэнергии и адекватной её оплаты.

7. Литература

1. ГОСТ 2.702-2011. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем.
2. Порядок расчёта значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, утверждённый Приказом Минэнерго РФ от 23.06.2015 № 380.
3. Основные положения функционирования розничных рынков электрической энергии, утвержденные постановлением Правительства РФ от 04.05.2012 №442 (ред. от 19.03.2019).
4. Руководство по эксплуатации САНТ.411152.059 РЭ. Счётчик электрической энергии однофазный СЕ201.
5. Руководство по эксплуатации ТАСВ.411152.005.002 РЭ. Рев. 4. Счётчики электрической энергии однофазные многотарифные НеваМТ1.
6. Паспорт ТАСВ.411152.001 ПС Рев. 6. Счётчики электрической энергии электронные однофазные Нева 1.
7. ГОСТ Р 50462-2009. Базовые принципы и принципы безопасности для интерфейса «человек-машина», выполнение и идентификация. Идентификация посредством цветов и буквенно-цифровых обозначений.
8. Правила устройства электроустановок. Изд. 7.
9. Правила предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов, утверждённые постановлением Правительства РФ от 06.05.2011 № 354 (ред. от 13.07.2019).

Если есть вопросы, замечания, пожелания – пишите, пожалуйста.

И пусть Ваши схемы и знания всегда будут верными! ☺

Источник