Maksymalna moc i scenariusze zastosowań dla różnych metod połączenia

Trójfazowe liczniki energii prądu przemiennego-są ważnym sprzętem w systemie pomiaru energii. Górna granica ich mierzonej mocy nie jest wartością stałą, ale jest bezpośrednio określona metodą połączenia. Istnieją trzy główne typy: typ połączenia bezpośredniego, typ zewnętrznego przekładnika prądowego (CT) i typ kombinacji przekładnika napięciowego (VT) + przekładnik prądowy (CT). Ze względu na różnice w konstrukcji konstrukcyjnej, dostosowanym poziomie napięcia i charakterystyce obciążenia, mają one różne zakresy mocy maksymalnej i scenariusze zastosowań.

W artykule kompleksowo przeanalizuję podstawowe cechy różnych typów liczników energii elektrycznej w czterech wymiarach: zasada działania, logika obliczeniowa, górna granica zakresu pomiarowego i adaptacja scenariuszowa.

Bezpośrednie-połączenie trójfazowe-licznik prądu przemiennego

Zasada połączenia i logika obliczania mocy

Liczniki energii elektrycznej-z bezpośrednim podłączeniem nie wymagają dodatkowych przekładników prądowych. Prąd przepływa bezpośrednio przez wewnętrzną cewkę prądową, a napięcie jest bezpośrednio podłączone do wewnętrznej cewki napięciowej, dzięki czemu nadają się do systemów dystrybucji energii o niskim-napięciem (np. napięcie znamionowe 380 V). Ich maksymalną moc określa prąd znamionowy, a podstawowy wzór obliczeniowy wygląda następująco:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ

Gdzie: Uₙ=380V (znamionowe napięcie sieciowe systemu-niskiego napięcia), Iₙₘₐₓ to maksymalny prąd znamionowy licznika energii elektrycznej, a cosφ to współczynnik mocy (zwykle 0,8 dla obciążeń przemysłowych i 1 dla obciążeń czysto rezystancyjnych).

Górna granica mocy maksymalnej

Biorąc za przykład trójfazowy licznik energii prądu przemiennego z-połączeniem UBS (mający zastosowanie do trójfazowych- stosów ładowania prądem przemiennym i innych scenariuszy), jego maksymalny prąd znamionowy wynosi zwykle 0,25–5 (65) A (wartość w nawiasach to maksymalny dopuszczalny prąd). Na przykładzie napięcia 380 V przeprowadza się następujące obliczenia:

Gdy cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×0,8≈34,45kW;

Gdy cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42,9kW.

Kilku producentów oferuje produkty o maksymalnym dopuszczalnym prądzie 120A, co odpowiada maksymalnej mocy około 79kW, ale maksymalna obsługiwana moc głównych produktów koncentruje się w przedziale 20-70kW.

Obowiązujące scenariusze

Ze względu na eliminację przekładników prądowych, łatwość instalacji, niski koszt i możliwość dostosowania zasięgu do obciążeń o małej-mocy, liczniki energii-z podłączeniem bezpośrednim są używane głównie do:

• Pomiary-trójfazowe we wspólnotach mieszkaniowych (takich jak wille i kamienice);
• Małe ładunki komercyjne, takie jak małe sklepy i sklepy ogólnospożywcze;
• Sprzęt niskiego-napięcia i małej mocy-w laboratoriach i małych warsztatach (taki jak małe obrabiarki i sprzęt wentylacyjny);
• Lokalne pomiary w gałęziach dystrybucji niskiego napięcia-w budynkach biurowych.

Zewnętrzny przekładnik prądowy (CT) trójfazowy licznik energii prądu przemiennego-

Zasada połączenia i logika obliczania mocy

Podstawową konstrukcją tego typu licznika energii jest „mały pomiar prądu + duże rozszerzenie prądu”: prąd znamionowy samego licznika energii wynosi tylko 0,01–0,05 (6) A/1 (6) A (specyfikacja UBS), a faktycznie zmierzony prąd jest określony przez prąd pierwotny zewnętrznego przekładnika prądowego. Zadaniem przekładnika prądowego jest przekształcanie dużego prądu w linii na mały prąd (np. 5 A) wejściowy do licznika energii zgodnie ze stałym współczynnikiem transformacji. Dlatego maksymalny limit mocy zależy od specyfikacji prądu pierwotnego przekładnika prądowego, a wzór obliczeniowy jest następujący:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ

Gdzie: Uₙ=380V (strona niskiego napięcia/średniego napięcia), I₁ to maksymalny prąd znamionowy strony pierwotnej przekładnika prądowego, a cosφ przyjmuje się jako 0,8-1.

Maksymalne ograniczenia mocy

Specyfikacje prądu pierwotnego przekładników prądowych obejmują szeroki zakres, od 50 A do 3000 A, przy odpowiadającej im maksymalnej mocy rosnącej w sposób stopniowy:

• Mały przekładnik prądowy (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5kW;
• Średni przekładnik prądowy (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106kW;
• Duży przekładnik prądowy (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530kW;
• Bardzo-duży przekładnik prądowy (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590kW (1,59MW).

Teoretycznie, o ile specyfikacje przekładników prądowych są zgodne, ten typ licznika energii może obsługiwać pomiary średniej i dużej mocy w zakresie 20 kW–2 MW, co czyni go głównym wyborem w scenariuszach przemysłowych.

Obowiązujące scenariusze

Dzięki rozszerzonemu zakresowi przekładnika prądowego licznik energii można dostosować do obciążeń średniego i niskiego napięcia, a także obciążeń niskonapięciowych i wysoko-mocowych. Stosowany jest głównie w:

• Małe i średnie-warsztaty fabryczne (takie jak obróbka skrawaniem, produkcja tekstyliów i elektroniki);
• Pomiary głównej dystrybucji energii w kompleksach handlowych i budynkach biurowych;
• Obwody odgałęzione urządzeń-o dużej mocy, takich jak centralna klimatyzacja i windy w dużych supermarketach i hotelach;
• Systemy dystrybucji energii niskiego-napięcia w podstacjach miejskich i parkach przemysłowych.

Transformator napięciowy (VT) + przekładnik prądowy (CT) Trójfazowy licznik energii prądu przemiennego-

Zasada połączenia i logika obliczania mocy

Ten typ licznika energii jest specjalnie zaprojektowany do-systemów dystrybucji energii wysokiego napięcia (10 kV, 35 kV, 110 kV itp.). Wymaga zarówno VT, jak i CT, aby przekształcić wysokie napięcie i wysoki prąd na standardowe wartości, które licznik energii może wytrzymać (napięcie 100 V, prąd 5 A). Moc maksymalną określa się na podstawie napięcia znamionowego systemu i prądu pierwotnego przekładnika prądowego, obliczonego według następującego wzoru:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ

Gdzie: Uₛ to znamionowe napięcie sieciowe systemu-wysokiego napięcia, I₁ to maksymalny prąd znamionowy po stronie pierwotnej przekładnika prądowego, a cosφ przyjmuje się jako 0,8-1.

Maksymalny limit mocy

Poziom napięcia i specyfikacje przekładników prądowych systemu-wysokiego napięcia określają jego maksymalną pojemność:

• System 10kV + przekładnik prądowy 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3MW;
• System 35 kV + przekładnik prądowy 1000/5 A: Pₘₐₓ=√3 × 35kV × 1000A × 0,8 ≈ 48,5MW;
• Układ 110 kV + przekładnik prądowy 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110kV × 3000A × 0,8 ≈ 474MW.

W praktycznych zastosowaniach maksymalna moc obsługiwana przez tego typu liczniki energii może wynosić od 5 MW do ponad 500 MW, w pełni pokrywając wymagania dotyczące pomiaru wysokiego-napięcia i{3}}mocy.

Obowiązujące scenariusze

Jako podstawowe urządzenie pomiarowe w systemach dystrybucji energii-wysokiego napięcia, jego zastosowania skupiają się głównie w:

• Pomiar-podłączonej do sieci energii elektrycznej z dużych elektrowni i elektrowni wodnych;
• Pomiary głównych linii w regionalnych podstacjach i sieciach dystrybucyjnych wysokiego-napięcia;
• Linie produkcyjne-wysokonapięciowego w przemyśle ciężkim, takim jak stal, chemikalia i-metale nieżelazne;
• Pomiar-wysokiego napięcia wyjściowego nowych elektrowni (energia wiatrowa, fotowoltaika).

Streszczenie

Krótko mówiąc, typ połączenia bezpośredniego wygrywa pod względem wygody i oszczędności, zewnętrzny typ przekładnika prądowego wygrywa pod względem elastycznego zakresu pomiarowego, a typ kombinacji VT + CT ma duże możliwości w zakresie adaptacji wysokiego napięcia i dużej mocy.