Ведутся два вида учета электроэнергии: расчетный, учитывающий количество выработанной или отпущенной потребителю электроэнергии для денежного расчета за нее, и технический (контрольный) — для расчетов на предприятиях между цехами, на электростанциях, отдельных ТП и др.
Учет активной энергии позволяет контролировать и соблюдать лимит электроэнергии: посменный, суточный, месячный и квартальный. При этом появляется возможность установить нормы расхода электроэнергии на выпускаемую продукцию в кВт-ч (млн руб. СМР) заводами железобетонных конструкций, деревообрабатывающими предприятиями, механическими заводами, высокопроизводительными бетонными и растворными узлами и т. п.
Учет активной энергии позволяет контролировать и позволяет определить количество выработанной электроэнергии, степень ее использования и соблюдение норм расхода топлива. Перерасход топлива свидетельствует в большинстве случаев о неисправностях двигателя и длительной работе станции на холостом ходу, т. е. без электрической нагрузки.
Учет реактивной энергии позволяет определить количество реактивной электроэнергии, полученной потребителем от электроснабжающей организации, и установить контроль за режимом работы компенсирующего устройства.
Учет расхода электроэнергий позволяет осуществлять контроль за соблюдением организацией или предприятием заданных режимов ее потребления и балансом. На строительстве при договорной мощности от 100 кВ-А и выше рекомендуется вести учет активной и реактивной энергии. Таким образом, при мощности уже свыше 100 кВ-А появляется возможность контролировать величину коэффициента мощности электроустановок площадки и принимать меры по соблюдению требуемой энергосистемой.
Счетчики для расчета с энергоснабжающей организацией следует располагать на границе раздела сетей (по балансовой принадлежности) между электроснабжающей организацией и потребителем. По согласованию с энергоснабжающей организацией приборы учета электроэнергии могут быть установлены не у ТП, а на строительной площадке, если она находится в пределах до 100 м и даже более. В этом случае энергосистема может потребовать дополнительно к оплате стоимости потребленной электроэнергии оплату потерь ее в отходящей линии.
Электросчетчики представляют собой электроизмерительные приборы индукционной системы. При низкой температуре воздуха увеличиваются их минусовые погрешности, вследствие чего часть потребляемой электроэнергии не учитывается. Поэтому, согласно ПУЭ, при температуре 0 °C и ниже в местах установки счетчиков должен обеспечиваться их электрообогрев. По желанию заказчика счетчики могут быть изготовлены со стопором обратного хода (требуется при наличии компенсирующих устройств).
В электроустановках строительных площадок применяют преимущественно универсальные электросчетчики на ток 5 А, присоединяемые через трансформаторы тока. Такой счетчик можно использовать с устанавливаемым трансформатором, имеющим любой коэффициент трансформации. Действительный расход электроэнергии определяется умножением показания счетчика на коэффициент трансформации. В сетях напряжением свыше 380 В счетчики присоединяют только через трансформаторы тока и напряжения. Для организации расчетного учета надо применять трансформаторы класса точности 0,5, т. е. с допустимой погрешностью не более 0,5%. Для технического учета допускается использование трансформаторов тока и напряжения класса точности 1,0.
С уменьшением нагрузки погрешности трансформаторов тока, как правило, возрастают и при нагрузке 20% номинальной могут достигнуть удвоенной величины. При эксплуатации трансформаторов тока нельзя забывать о том, что при нормальной работе ток во вторичной обмотке трансформатора имеет направление, противоположное току в первичной обмотке, и поэтому размагничивает сердечник. Если вторичную цепь трансформатора разомкнуть, то ток во вторичной обмотке исчезнет, т. е. не будет оказывать размагничивающего действия. Ток в первичной обмотке создаст в сердечнике сильное магнитное поле, которое вызовет в витках вторичной обмотки большую электродвижущую силу, опасную для обслуживающего персонала. Трансформатор при этом начинает сильно гудеть и нагреваться. Следовательно, нельзя допускать разрыва вторичной цепи трансформатора тока при наличии тока в первичной. В нормальных условиях трансформаторы тока, замкнутые на небольшие сопротивления токовых обмоток измерительных приборов, работают в режиме, близком к короткому замыканию.
В зависимости от сопротивления вторичной цепи напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока составляет 2—10 В. При увеличении магнитной индукции в 15—20 раз напряжение вторичной обмотки возрастает до 30—200 В, что в общем-то не опасно для изоляции вторичной обмотки, однако фактически, как показывают осциллограммы, всплески волны напряжений могут достигать нескольких тысяч вольт, представляя серьезную опасность и для персонала. Другим неприятным последствием размыкания вторичной обмотки трансформатора тока является изменение магнитных свойств железа, что значительно увеличивает погрешности трансформатора.
При необходимости отсоединения приборов в рабочем состоянии трансформатора надо вначале замкнуть накоротко его вторичную обмотку и только после этого произвести их отсоединение.
Фактическая нагрузка счетчиков, работающих с трансформаторами тока, не должна длительно превосходить 110% номинального тока трансформатора, если его класс точности 0,5.
Прежде чем включить счетчик, нужно проверить сопротивление изоляции обмоток трансформатора тока и определить порядок чередования фаз в сети фазоуказателем. При подключении электросчетчиков направление вращения двигателей машин и механизмов площадки должно быть сохранено, иначе говоря должен быть соблюден прежний порядок чередования фаз.
Нормальному действию приборов учета электроэнергии способствуют: бережная доставка их к месту монтажа, правильная установка и монтаж в строгом соответствии с принятой схемой. При организации учета двумя электросчетчиками, т. е. активной и реактивной энергии, присоединение счетчика реактивной энергии производится на тех же элементах, что и активного (рис. 40). Каждый счетчик должен иметь на винтах, крепящих его кожух, пломбы с клеймом государственного поверителя, а на зажимной крышке — пломбы энергоснабжающей организации. Не допускается установка электросчетчиков в помещениях, где по производственным условиям температура может часто превышать 40 °C, а также в помещениях с агрессивными средами.
Электросчетчики надо размещать в специальных шкафах (пунктах), запирающихся на замки, с окошком на уровне циферблата.
Рис. 40. Схема учета активной и реактивной энергии в трехфазной четырехпроводной сети
Конструкция и размеры шкафа должны обеспечивать удобный доступ к счетчикам и трансформаторам тока при необходимости их замены. Уклон счетчиков допускается не более 1°. Конструкция и крепление должны предусматривать установку счетчиков с лицевой стороны. В электропроводке схемы учета электроэнергии не допускаются пайки, сечение и длина проводов в цепях напряжения счетчиков должны приниматься такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения. Провода цепей следует выводить на самостоятельные сборки зажимов. Зажимы должны обеспечивать возможность замыкания накоротко вторичных цепей трансформаторов тока, отключение токовых цепей счетчика и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене или проверке.
Для безопасности обслуживания должна предусматриваться возможность отключения всех фаз счетчика установленным от него на расстоянии не более 10 м коммутационным аппаратом или предохранителями. По условиям строительных площадок наиболее целесообразно организовывать учет электроэнергии в инвентарных многооборачиваемых пунктах установки электросчетчиков. Примером является предложенный автором пункт прислонного типа (рис. 41). Такие пункты изготавливает опытный завод электротехнических изделий треста Электромонтаж-55 Главленинградстроя.
Описываемый пункт представляет собой сварной шкаф, разделенный на две ячейки с двумя дверцами. В верхней ячейке установлены электросчетчики, а в нижней — рубильник, три трансформатора тока и три предохранителя. В пункте предусматривается кабельный ввод —кабель от источника электроэнергии присоединяется к неподвижной части рубильника, а отходящий — к выходу предохранителей. Каждая ячейка запирается на свой замок.
Рис. 41. Инвентарный пункт установки электросчетчиков наружного применения на строительстве жилого дома
Рубильник позволяет произвести отключение, когда нужно отсоединить для ремонта или проверки трансформаторы тока, отремонтировать предохранители или заменить их перегоревшие плавкие вставки, произвести ремонтные работы на отходящем кабеле 0,38 кВ. В случае необходимости ремонта питающего кабеля 0,38 кВ отключение надо осуществить на источнике электроэнергии. Для заземления (зануления) на боковой стенке пункта шкафного типа имеется специальный болт. В пункте предусмотрена механическая блокировка рубильника с дверцей, не позволяющая открывать ее при включенном рубильнике. В пункте применяются только трехфазные электросчетчики активной и реактивной энергии.
В отношении экономических предпосылок при организации учета электроэнергии на площадках трехфазными универсальными электросчетчиками возможна следующая рекомендация. С началом строительства объекта обычно такие счетчики приобретает генеральный подрядчик и устанавливает их на площадке для временного учета расхода электроэнергии. К моменту завершения электромонтажных работ на объекте заказчик выдает счетчики организации, осуществляющей электромонтажные работы, для установки их в помещении ГРЩ возводимого объекта. В обоих случаях электроснабжающая организация принимает счетчики на свой баланс. В данном вопросе можно ввести следующий порядок, согласно которому генеральный подрядчик получает у заказчика трехфазные счетчики для коммерческих расчетов и временно устанавливает их в пункте учета площадки, а по завершении работ на объекте их переставляют на ГРЩ согласно проекту постоянного электроснабжения. При этом строительная организация не будет нести затрат на электросчетчики.
Следует обратить внимание на то, что показания счетчика будут неправильными, если при установке его соединения будут выполнены с нарушением схемы или без учета необходимости соблюдения чередования фаз. Отклонения от нормальной схемы не всегда приводят к погрешностям в показаниях; например, если поменять местами провода и на первичной и на вторичной сторонах трансформатора тока, правильность учета не нарушится.
Погрешности в показаниях возникают в основном из-за нарушений целости проводов схемы или обмоток счетчиков, при коротких замыканиях в цепях тока или напряжения, если применен не универсальный счетчик (т. е. не на ток 5 А).
Погрешности возникают также при организации учета электроэнергии с применением трехфазного трансформатора напряжения; например, из трех междуфазных напряжений одно измерение дает нуль, а два других — 100 В. Причинами погрешностей этих показаний являются: подключение одной и той же фазы к двум зажимам параллельных обмоток электросчетчика; перегорание вставки предохранителя или обрыв провода на стоpoнe низкого напряжения одной из фаз трансформатора. Бывает, что из трех измерений междуфазных напряжений две дают 30—50 В, а третье 100 В; это обычно связано с перегоранием вставки предохранителя или обрывом провода средней фазы на стороне низкого напряжения трансформатора напряжения, а также с возможным перегоранием вставки предохранителя в одной из фаз на стороне высокого напряжения трансформатора.
Бывают случаи, когда при симметричной нагрузке токи в последовательных обмотках счетчика отсутствуют либо они малы и не соответствуют первичному току нагрузки. Возможными причинами погрешностей показаний могут оказаться: наличие второго заземления во вторичных цепях трансформатора тока; шунтирование последовательной цепи счетчика проводом или обмоткой какого-либо прибора; неисправность обмоток трансформатора тока. Иногда при равенстве междуфазных напряжений и наличии токов в последовательных обмотках диск счетчика не вращается; это может произойти из-за перекрещивания проводов, идущих к последовательным обмоткам фаз А и С, или затирания диска.
