Как подключить трансформатор тока к счетчику

Не во всех случаях есть возможность измерять израсходованную электроэнергию с помощью простого подключения устройства учёта, то есть счётчика, в сеть. В электрических цепях с переменным напряжением 0,4 кВ (380 Вольт), силой тока больше чем 100 Ампер и с потреблением мощности соответственно больше 60 кВт применяется подключение трёхфазного электросчётчика через измерительный трансформатор тока. Такое подключение называется косвенным и только оно даёт точные показатели при измерении таких мощностей. Для начала перед рассмотрением самих схем соединения, нужно разобраться в принципе работы измерительного трансформатора.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Принцип измерительного и обычного трансформатора тока (ТТ) не имеют различия кроме точности передачи тока во вторичной обмотке. Не измерительные ТТ применяются в цепях токовой релейной защиты, однако, в любом случае принцип их работы одинаков. По первичной обмотке, включенной последовательно в линию, будет протекать электрический ток такой же, как и в нагрузке. Иногда, это зависит от конструкции ТТ, первичной обмоткой может служить алюминиевая или медная шина, идущая от источника энергии, к потребителю. За счёт прохождения тока и наличия магнитопровода во вторичной обмотке возникает тоже ток но уже меньшей величины, который уже можно измерять с помощью обычных измерительных приборов, или же счётчиков. При расчете израсходованной электроэнергии нужно учитывать коэффициент, определяющий окончательную величину затрат. Фазный ток, протекающий по линии, будет в разы больше чем ток вторичной обмотки, и зависит он от коэффициента трансформации.

Таким образом, данная манипуляция и установленный трансформатор тока обеспечивает не только возможность измерять большие тока, но и способствуют безопасности проведения таких измерений.

Интересным является тот факт что все ТТ выдают при определённом номинале, на который он рассчитан в первичной обмотке, всего лишь 5 Ампер во вторичной. Например, если номинальный ток первичной обмотки будет 100А, то во вторичной будет 5 А. Если оборудование более мощное и выбирается измерительный трансформатор 500А, то всё равно коэффициент трансформации выбран таким образом, что во вторичной обмотке будет опять-таки 5 Ампер. Поэтому выбор счётчика здесь очевиден и несложен, главное, чтоб он был рассчитан на 5 Ампер. Вся ответственность лежит на выборе именно измерительного трансформатора. Ещё один важный фактор работы такой цепочки это частота переменного напряжения, она должна быть строго 50 Гц. Это стандартная величина частоты, которая чётко контролируется компанией поставщиком электроэнергии и её отклонение недопустимо для работы любого, применяемого в странах постсоветского пространства стандартного электрооборудования. По всей плане эта частота регламентируется другими величинами.

Одной из важных особенностей ТТ является также невозможность работы его без нагрузки, а когда это необходимо какими-либо мероприятиями, то стоит закоротить концы вторичной обмотки, чтобы не было пробоя.

Схема подключения к трёхфазной цепи

Существует несколько схем предназначенных для подключения счетчика через трансформаторы тока, вот самая распространённая из них

Как видно, измерительный трансформатор имеет клеммы, которые обозначены Л1 и Л2. Л1 обязательно подключается к источнику электроэнергии, а Л2 к нагрузке. Перепутывать их и переставлять местами нельзя.

А также имеются и клеммы идущие непосредственные на подключение непосредственно к счётчику, они обозначены как И1 и И2. Для цепей измерительного трансформатора рекомендуется использовать провода с сечением не меньше 2,5 мм2. Желательно иметь и выполнять монтаж соответствующего цвета проводами, для упрощения их коммутации. Стандартная раскраска жил и токоведущих шин:

• Жёлтый — это фаза А;
• Зелёный — В;
• Красный — С;
• Синий проводник или чёрный обозначает земляной или нулевой провод.

При монтаже лучше использовать клеммные коробки для соединения, чтобы было легче в случае неисправности производить диагностику или замену какого-либо узла или элемента. Это связано с тем что сами счётчики пломбируются.

Схема подключения соединенных ТТ звездой также применяется в электроустановках, как видно вторичная обмотка подлежит заземлению. Это делается для того, чтобы обезопасить, и устройства учета, и персонал обслуживающий их от возможного появления, в результате пробоя во вторичных цепях, высокого напряжения.

Недостатки такого подключения

1. Ни в коем случае в трёхфазной цепи нельзя использовать трансформаторы с разными коэффициентами трансформации, подключаемые к одному и тому же счётчику.
2. Существенный недостаток, который был замечен при применении устаревших индукционных электросчётчиков. При низких показателях тока в первичной цепи его вращающийся механизм может оставаться без движения, а значить не учитывать электроэнергию. Такой эффект получается из-за того, что сам индукционный прибор имеет значительное потребление и возникающий в его цепи ток уходил в его электромагнитный поток. С цифровыми современными приборами учёта такая ситуация невозможна.

Как подключить через ТТ счётчик в однофазной цепи

Очень редко появляется необходимость подключать счетчик через трансформаторы тока в однофазных сетях, так как токи в них не достигают больших величин. Но всё же если такая необходимость есть нужно воспользоваться схемой, приведённой ниже.

На рисунке «а» изображено обычное прямое подключение счётчика, на рисунке «б» через измерительный ТТ. Катушки напряжения в этих схемах подключены идентично, а вот токовые цепи подключаются через трансформатор тока. В таком случае производится гальваническая развязка, за счёт которой и возможно данное подключение.

В любом случае измерение затраченной электроэнергии необходимо, так как только так можно законно покупать этот вид продукции.

Электросчетчик, который стоит в подъезде, своими обмотками умножает ток на напряжение, и получается мощность, с которой квартирные электроприборы расходуют энергию. А ток и напряжение счетчик измеряет, будучи включенным в нашу питающую сеть. Только такое не всегда разумно, например, в высоковольтных сетях нашей энергосистемы. В них показания снимают косвенным способом

Косвенное измерение на электрической линии состоит в том, что сама питающая сеть электроэнергия через прибор не пропускается, а с нее снимается индуктивным способом вторичное электричество. Для измерения в счетчике используются две обмотки — обмотка измерения тока и обмотка измерения напряжения. В одном приборе действие этих обмоток и дает произведение тока и напряжения, то есть мощность.

Способов отбора этих измерительные токов/напряжений из первичной сети несколько, отсюда и несколько схем подключения счетчиков.

Во всех этих конфигурациях задействуются измерительные трансформаторы.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы могут быть по крайней мере двух разных видов:

• трансформатор напряжения;
• трансформатор тока.

Конструктивно по своему действию, а также режимам работы они прямо противоположны друг другу.

Трансформатор напряжения — это устройство, подобное обычным силовым трансформаторам, которые используются всюду для подключения нагрузки к питающей линии переменного тока. Так как в линиях электропитания напряжение выбрано для уменьшения потерь при передаче энергии, то такие трансформаторы обычно обладают понижающим действием: в электроприборах для хорошего потребления энергии нужно не высокое напряжение, а определенный номинальный ток. Поэтому напряжение снижают, ток при этом увеличивается.

Включается в одну фазу или три однофазных, рассчитанных на подключение к трехфазному счетчику электроэнергии

Отличие измерительных трансформаторов напряжения от силовых трансформаторов состоит в том, что при измерении ток, поступающий в счетчик, нужен только для того, чтобы вызвать действие в измерительной обмотке прибора, которая регистрирует напряжение. Он не должен быть большим, и его малой величины добиваются высоким сопротивлением измерительной обмотки.

Как мы знаем из лабораторных работ по физике, чтобы измерить напряжение, вольтметр подключается к участку цепи, где происходит измерение падения напряжения, параллельно. А для того, чтобы само измерение влияло на результаты как можно меньше, надо, чтобы сопротивление прибора было максимально возможным. То есть, когда

Характерной особенностью обоих этих трансформаторов напряжения — и силового, и измерительного — является то, что если разомкнуть вторичную цепь, в которой работают нагрузки, силовая или измерительная, то трагедии не будет. Трансформатор перейдет в режим холостого хода, на клеммах будет не очень большое напряжение (номинал вторичной обмотки трансформатора), а ток ХХ будет нулевым.

С трансформаторами тока (тт) все наоборот.

Если мерить ток в цепи, то амперметр включается в схему последовательно. И чтобы он не оказывал влияния на ток — и свои же собственные показания — сопротивление его должно быть как можно меньше. То есть на месте измерителя тока схема «должна чувствовать» просто кусок провода почти без сопротивления.

Измерительный трансформатор позволяет прибору не включаться в схему, по которой течет измеряемый ток. Он снимает с токонесущей шины электричество индуктивно, своей вторичной обмоткой, при этом ток значительно уменьшается — масштабируется в меньшую сторону, до мыслимых величин, чтобы можно было провести измерение, не сжигая измерителя.

А что произойдет при этом с напряжением во вторичной обмотке? Если вторичную, измерительную цепь разорвать, то на месте разрыва получится напряжение… Правильно, огромной величины — оно станет «масштабировано» в другую сторону — увеличения. А от разрыва цепи энергии деваться будет некуда и она начнет разогревать магнитный сердечник трансформатора до запредельных величин. Все, будет авария!

И получается, если трансформатор напряжения боится короткого замыкания, то трансформатор тока наоборот, боится разрыва. А во время нормальной работы напряжение все «разряжается» через «почти нулевую» обмотку прибора. И обмотка эта делается так, чтобы ее сопротивление было как можно меньше. Это как бы шунт, «почти» короткозамкнутая цепь вторичной обмотки. Ток в ней будет не таким уж и большим, вполне приемлемым для измерений и безопасным.

Принцип работы трансформаторов тока (ТТ)

Измерительный трансформатор (трансформатор тока, ТТ) в принципе работает, как и обычный трансформатор. За исключение одного — он всегда включен и в отношении напряжения работает как повышающий. Ток же он понижает согласно коэффициенту трансформации (w2/w1)

Схема подключения электросчетчика

Индукционные счетчики производят действие умножения остроумно сконструированной конфигурацией магнитных потоков от двух обмоток и одного магнита, вместе вращающих измерительный диск.

Несмотря на разницу в принципах работы, действие приборов сходно, поэтому на схемах подключения они обозначаются одинаково — в виде двух перпендикулярных друг другу измерительных обмоток.

В трехфазных сетях подключаемый трехфазный счетчик рисуют на схемах подключения как три однофазных, которые подключаются каждый двумя обмотками к своей отдельной фазе. Способ снятия напряжения — трансформаторный или прямой — зависит от выбранной конфигурации подключения.

Предпочтение в конфигурации зависит от сетей, которые они обслуживают, их токов, напряжений. Отсюда получаются некоторые выгоды каждой конфигурации в конкретном случае.

Подключение счетчика через трансформаторы тока

Самая простая схема подключения трансформаторов тока

На этой схеме показано подключение трансформатора тока каждой фазной шины к клеммам счетчика. С помощью перемычек Л1-И1 (на ТТ) достигается совмещение шин: фазные шины подаются на обмотки напряжения счетчика (на счетчике для этого также установлены перемычки между контактами 1-2, 4-5 и 7-8) которые другим полюсом идут на нулевую шину линии.

Таким образом, счетчик через трансформаторы тока получает масштабированный ток для измерения. Обмотки тока счетчика подсоединены к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а на обмотки напряжения счетчика заводятся фазы линии, подключение их другим проводом через клемму 10 к нулевой шине реализует подключение типа звезда.

Подключить трансформатор тока можно и иначе

В данной схеме вторые контакты обмоток — токовой и напряжения — подключены к контакту 10 счетчика (перемычка между 3, 6, 9 и 10 контактами), присоединенного к нулю линии.

Приведенные схемы подключения используются, когда ведут учет электроэнергии в низковольтных сетях 380/220 В. Для высоковольтных сетей используются как ТТ, так и трансформаторы напряжения.

В данной схеме к счетчику подводятся только вторичные обмотки измерительных трансформаторов. Таким образом, подключение электросчетчика выполнено при полном схемном разделении с линией, от ее опасного тока и напряжения. В данной схеме использованы 6 измерительных трансформаторов, но бывают схемы и с другим числом трансформаторов тока, как и трансформаторов напряжения.

Приборы используют в сетях 380 В для создания работоспособной системы с высоким потреблением энергии. Подключение электросчетчика через трансформаторы тока производят не напрямую, что позволяет измерять показатели, превышающие допустимые.

ТТ для электросчетчиков

Принцип работы заключается в создании электричества во вторичной цепи благодаря прохождению электрических зарядов через обмотку трансформатора. Последняя подключается последовательно, благодаря чему начинает работать электромагнитная индукция, создающая электрические заряды.

Важно! Счетчик работает с повышенным током нагрузки благодаря трансформатору: устройство преобразует электричество, позволяя снять показания при мощности, превышающей допустимую.

Большинство преобразователей рассчитано на рабочую частоту 50 Гц с номинальным током 5 А. Устройство преобразовывает первичный заряд в безопасный для работы измерителя. Для получения реального результата требуется умножить показания счетчика на коэффициент трансформации. Это позволяет использовать прибор с низкой номинальной мощностью.

Устройство обладает недостатком: измерительный ток может быть ниже стартового — тогда показания не будут сняты. Подобный эффект имеет место при установке старых счетчиков, потребляющих электроэнергию. Современные модели используют электричество для работы, но в минимальных количествах.

Провод, использующийся для обмотки вторичной токовой цепи, должен иметь площадь более 2,5 мм² в поперечном сечении. Подключение происходит через опломбированный клеммник. Он позволяет:

• сменить неисправное устройство, не останавливая подачу электричества к потребителям;
• произвести технический осмотр.

Соединения выполняются маркированными проводниками. Каждый выход обозначается отдельным цветом, что облегчает будущий ремонт.

Перед подключением необходимо ознакомиться с паспортом, в котором указаны все необходимые сведения.

Подключение измерительного прибора через ТТ

При включении преобразователя обязательно соблюдение полярности. На картинках, представленных ниже, входные клеммы обозначены как Л1 и Л2, а измерительные — как И1 и И2. Обязательно использование проводника, подходящего к системе по допустимой нагрузке.

Существует две основных схемы. В паспорте устройства указана рекомендуемая. Большинство приборов не рассчитано на прямое включение.

К одному устройству запрещается подключать несколько преобразователей с разными коэффициентами.

Схематичные варианты монтажа

Схемы подключения трехфазных счетчиков через трансформаторы тока представлены на картинках:

• Семипроводная опасна для цепи, поскольку оба проводника связаны под общим напряжением.

• Десятипроводная отличается отсутствием связи между цепями, что делает систему безопаснее.

Большинство трехфазных счетчиков подключают по второй схеме, если система не требует иного.

Переходная испытательная коробка для электросчетчиков

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока при использовании испытательной коробки показано на схеме ниже. Согласно пункту 1.5.23 ПУЭ, она используется при использовании образцового электросчетчика. Наличие коробки позволяет производить манипуляции над системой без снятия нагрузки на сеть. Могут быть произведены:

• шунтирование;
• отключение проводников;
• включение нового прибора без предварительного отключения;
• пофазное снятие напряжения.

В основе схемы лежит десятипроводной тип подключения. Отличие заключается в размещении испытательной коробки между ТТ и счетчиком, а также усложнении монтажа.

Выбор трансформатора

Чтобы выбрать устройство, нужно ознакомиться с пунктом 1.5.17 ПУЭ. В нем указано, что расход вторичной обмотки не должен падать ниже 40% от номинального при максимальной загруженности, ниже 5% при минимальной. Необходимо создать правильную последовательность фаз A, B, C. Для определения используют фазометр.

Важно! Обращают внимание на U и I. Первое число должно быть равно напряжению или превышать его, второе, соответственно силу тока.

Вместо трехфазного электросчетчика можно установить три однофазных. К каждому потребуется отдельный преобразователь, что многократно усложняет монтаж.

Для чего используют

Трансформаторы применяют для защиты от перегорания. Трёх фазные счетчики пропускают низкий номинальный ток. Поэтому нельзя измерить энергопотребление системы с десятикратной и большей нагрузкой. Преобразователь позволяет вычислить потребление электричества, затем умножить на коэффициент и получить реальный расход. Умножив на стоимость, человек получает счет за электрическую энергию.

Расчеты нагрузки

В пункте 1.5.1 ПУЭ описаны нормативы, которым должны соответствовать электросчетчик и трансформаторы тока. Описаны нормативные расчетные мощности.

Измерение по нагрузке схоже со следующим(в качестве примера взят ТТ с коэффициентом 200/5, система потребляет 140(14) ампер):

• номинальная:
• 140/40 = 3,5.
• 0,05*200/5 = 2.
• минимальная:
• 14/40 = 0,35.
• 5*0,05 = 0,25.
• 25%:
• 140*0,25/40 = 0,875.
• 0,05 А умножают на отношение номинального к минимальному: 0,05*140/14 = 0,5.

Первые числа должны быть соответственно больше вторых.

Важно! Вычисления производятся в амперах. Выполнение условия из пункта 4 означает допустимость использования ТТ.

Выбирая преобразователь, следует учитывать следующие факторы:

1. Определяя размеры проводки, учитывают класс точности ТТ. Для 0.5 допустимая потеря напряжения составляет четверть процента, для 1.0 — половина процента. В технических электросчетчиках допускается падение напряжения на величину до 1,5%.
2. В АИИС КУЭ используют высокоточные устройства класса S. ТТ подобного типа способны снимать точные показания при низком уровне тока.
3. Для технического учета и для счетчиков с классом точности 2.0 нужны ТТ с показателем 1.0. В остальных случаях рекомендуют устанавливать ТТ с классом точности 0.5 или менее.
4. Прибор с повышенным коэффициентом используется, если максимальный показатель системы не падает ниже 40% от номинального, указанного на устройстве.
5. Во время расчета потребления электроэнергии учитывают площадь сечения проводки, расчетную мощность и коэффициент преобразователя.