Трёхфазные счётчики электрической энергии: разновидности, подключение

При использовании данного метода учет электроэнергии во все три фазы осуществляется через специально разработанный понижающий прибор, известный как трансформатор тока. Внедрение трансформаторов тока позволяет с легкостью организовать процесс учета в цепях, где протекают значительные токи и распространяются высокие мощности (подробная схема подключения будет представлена ниже).

Трехфазные счетчики и схемы их подключения

Несмотря на то что трехфазные электросети в частные дома не устанавливаются часто, в некоторых случаях, при наличии большого запланированного потребления электроэнергии, можно получить соответствующее разрешение. С одной стороны, это предоставляет возможность подключения мощных приборов к трехфазной цепи, а также позволяет использовать провода с меньшим сечением, что может привести к экономии материалов. С другой стороны, такая схема значительно усложняет организацию электрической сети — она требует более детального распределения потребителей по группам, поскольку далеко не вся нагрузка является трехфазной. Использование обычных бытовых электрических приборов в трехфазной сети может привести к перекосу фаз, который необходимо избегать для обеспечения оптимальной работы всей системы. Более того, схема подключения трехфазного счетчика несравненно сложнее, чем однопроводного, что создает дополнительные трудности. В любом случае, как и в других аспектах, отсутствие явных преимуществ без недостатков невозможно.

Тип счетчика, а иногда и его конкретная модель, обычно указаны в проекте электрификации. Хотя случаи, когда вам могут предложить выбрать желаемый трехфазный счетчик, довольно редки, рекомендуется все же разбираться в этом вопросе. Трехфазные счетчики могут быть разных типов — для подключения с тремя или четырьмя проводами. Первые используются в случаях, когда нулевой провод отсутствует; разобраться в этом довольно просто.

Следующим шагом является выбор необходимого типа счетчика:

Трехфазные счетчики прямого включения. Это наиболее простой в использовании вариант подключения, так как они подключаются непосредственно к электрической сети. Мощность подключенной нагрузки в таких случаях не должна превышать 60 кВт, а ток — 100 А. Можно использовать провода с сечением 15 мм², но не более 25 мм², что ограничивает их область применения. Поэтому такие счетчики в основном устанавливаются в жилых домах или квартирах, а также на небольших предприятиях.

Выбор типа трехфазного счетчика зависит от потребления тока

В большинстве случаев вам не придется делать выбор, так как тип счетчика, как правило, также указывается в проекте. Для частных жилых домов чаще всего выбирают прямые или полукосвенные подключения, тогда как в квартирах в большинстве случаев используется прямое подключение. Прямое подключение проще в реализации — оно заключается просто в заведении проводов на клеммы, а для считывания показаний достаточно их просто списывать. При установке полукосвенного счетчика требуется использование трансформаторов тока (ТТ) или трансформаторов напряжения (выбор зависит от конкретного проекта), а также рекомендуется подключение через специальную испытательную коробку. Для размещения всех этих устройств в электрическом щите также необходимо предусмотреть дополнительное пространство. Важно помнить, что при расчете показаний необходимо учитывать коэффициент трансформации для каждой фазы. Это означает, что показания нужно будет умножать на соответствующий коэффициент для получения реального значения потребляемой электроэнергии.

Принцип работы счетчика

Однофазные и трехфазные счетчики основаны на одном и том же принципе работы. Основное различие заключается в том, что в трехфазной системе 380 вольт учет ведется отдельно по каждой из фаз, а затем полученные данные суммируются. Для того чтобы понять принцип работы счетчика на одну фазу, необходимо рассмотреть его устройство, после чего и устройство трехфазного счетчика станет понятным. Ниже представлена блок-схема современного прибора с прямым подключением.

Клеммы для подключения проводов обычно располагаются в указанном на рисунке порядке, но лучше всего перепроверить информацию в паспорте конкретного счетчика, так как различные модели могут иметь различия в размещении клемм и других компонентов.

Электронные модели

Электронные счетчики электроэнергии могут использоваться как в сетях переменного, так и в сетях постоянного тока. Постоянное напряжение чаще используется на предприятиях, поэтому для квартир и частных домов это не столь критично. При сравнении с электромеханическими моделями, электронные гораздо меньше по размерам, поскольку в них значительно меньше крупных компонентов. Кроме того, они отличаются большей надежностью, так как в их конструкции отсутствуют движущиеся механические части. Еще один важный плюс электронных моделей заключается в том, что они могут учитывать как активную, так и реактивную нагрузки, что включает в себя сумму индуктивной и емкостной составляющей.

Трансформатор напряжения подключается между фазным и нулевым проводами, а трансформатор тока применяют в разрыве фазного проводника. Полученные данные передаются на преобразователь, где они преобразуются в частотные сигналы и поступают в микроконтроллер. В этом устройстве данные расшифровываются и сохраняются в оперативной памяти (ОЗУ). Параллельно, микропроцессор управляет электронным реле и дисплеем, отображающим текущие показания.

Блок-схема электронного счетчика электроэнергии

Данные в ОЗУ остаются сохраненными в течение длительного времени, и записи ведутся в виде журнала. В этом журнале фиксируется расход электроэнергии по датам и времени, что позволяет произвести анализ потребления энергии в нужный период. В некоторых модификациях электронные трехфазные счетчики могут также передавать информацию о расходе электроэнергии через специальный канал связи. Этот канал может быть подключен к домашнему компьютеру или системе «умный дом», что обеспечивает удобный доступ к данным о потреблении энергии и управление ими. При правильных настройках счетчик может автоматически передавать данные в абонентскую службу для проведения расчетов.

Еще одной важной функцией электронных устройств является возможность многотарифного учета. Если имеется несколько тарифных сеток, которые зависят от времени суток, то величина потребляемой электроэнергии в разные временные интервалы записывается в различные ячейки памяти. При снятии показаний данные суммируются и умножаются на соответствующий тариф, что позволяет существенно сэкономить на счетах за электроэнергию.

Электромеханические или индукционные

Учет электроэнергии в индукционных счетчиках строится на отслеживании характеристик переменного магнитного поля. Поэтому такие устройства могут работать только с переменным током.

Устройство индукционного электромеханического счетчика

Ключевым компонентом индукционного трехфазного счетчика является специально сконструированный магнитопровод, который имеет прорезь. В эту прорезь вставляется край диска, который закреплен на оси. Через одну из катушек магнитопровода проходит ток, вторая катушка подключается параллельно первой. Механический счетчик, отсчитывающий повороты диска, подключен к плоскости диска с помощью шестеренок.

Принцип работы трехфазного счетчика электроэнергии

Примером таких счетчиков могут быть модели марки «Нева», которые имеют конструктивное исполнение, позволяющее устанавливать их с использованием трех винтов или на DIN-рейке. Корпуса этих приборов выполнены из прочных негорючих материалов, что обеспечивает защиту устройства от пыли, влаги, механических ударов и других внешних воздействий. Защита от несанкционированного вскрытия практически невозможна, так как конструкция устройства затрудняет доступ к внутренним механическим компонентам.

Для предотвращения вмешательства третьих лиц все выходы пломбируются. При покупке устройства рекомендуется проверить наличие всех пломб и защитных элементов, так как в противном случае электросчетчик может оказаться непригодным для эксплуатации и продемонстрировать неверные показания.

При монтаже трехфазных счетчиков необходимо учитывать наличие нулевого провода. Если в сети присутствует нулевой проводник, используют четырехпроводную модель счетчика; если его нет — то трехпроводную. В большинстве случаев трехфазные счетчики электроэнергии позволяют снимать показания как удаленно, с помощью программных интерфейсов, так и непосредственно с табло прибора. Для обмена данными у них имеется встроенный инфракрасный порт, позволяющий передавать информацию в специальное устройство. Погрешность измерений этих приборов соответствует классам точности 1 и 0,5, что обеспечивает достаточно высокий уровень надежности.

Трехфазный счетчик электроэнергии можно использовать как в быту, так и на промышленных, энергетических предприятиях. Средняя наработка на отказ составляет 210-280 тысяч часов, а срок службы прибора может достигать 30 лет.

Подключение трехфазного счетчика

Трехфазный счетчик разрешено устанавливать в местах, защищенных от воздействия окружающей среды. К таким местам относятся специальные шкафы, щитки, стойки и выделенные помещения. После распаковки устройства требуется провести наружный осмотр, чтобы убедиться в отсутствии физических повреждений, наличии пломб со знаком поверки, а также клейма ОТК в техническом паспорте. В последнем также обычно присутствует подробная схема подключения устройства.

Схема включения счетчиков НЕВА 301, НЕВА 303, НЕВА 306 через трансформаторы тока

Схема включения счетчиков НЕВА 301 непосредственно в сеть

Схема включения счетчиков НЕВА МТЗХХ

По принципу подключения существует три основные схемы для трехфазных счетчиков:

• Прямое включение. Эти приборы устанавливаются непосредственно в сеть с напряжением 380 В с использованием медного или алюминиевого кабеля. Пропускная мощность таких счетчиков составляет 60 кВт, а максимальный ток не должен превышать 100 А. Для подключения счетчика провода очищаются от изоляции и фиксируются к автоматическому выключателю трехфазного типа. Фазные жилы соединяются с параллельными клеммами, после чего подключается нулевой проводник.
• Полукосвенное включение. Эти счетчики подходят для более мощных сетей. Подключение таких счетчиков к трехфазной сети осуществляется с помощью трансформаторов. Расчет потребляемой электроэнергии производится путем умножения показаний прибора на коэффициент трансформации. Здесь могут применяться различные схемы подключения: с использованием испытательных клеммных коробок, по принципу звезды или по 10-проводной схеме, совмещая цепи тока и напряжения.
• Косвенное включение. Трехфазный счетчик электроэнергии устанавливается через трансформаторы на высоковольтных линиях, когда показатели нагрузки превышают номинальные значения. Чаще всего такие приборы используются на крупных предприятиях, заводах и в других промышленных производственных условиях. Данный способ подключения значительно сложнее прямого подключения и требует обширных профессиональных электротехнических знаний. Все подключения должны выполнять квалифицированные специалисты, имеющие разрешение на проведение таких работ. После завершения подключения счетчики пломбируются, и их эксплуатация допускается только после проверки надзорными инстанциями.

Если устройство подключено правильно, при подаче питания на лицевой панели загорится индикатор, а на счетном механизме начнут изменяться показания. После завершения подключения трансформаторов и устройства учета их следует закрыть защитными крышками.

Трехфазный однотарифный счетчик НЕВА 306 1S0 230V 5(60) А

Трехфазный многотарифный счетчик НЕВА МТ 314 1.0 AR E4BSR29

Порядок подключения однофазного счетчика

Однофазные электросчетчики (обычно имеющие 2 или 3 жилы для 220 В) получили более широкое применение, чем трехфазные. Их используют как в многоквартирных, так и в малоэтажных домах, а также на объектах малого бизнеса, таких как торговые павильоны и ларьки. Схема подключения однофазного счетчика весьма проста и не требует глубоких знаний в области электротехники. У такого прибора имеется 4 вывода для подключения:

• Контакт 1 — фаза вводного кабеля (обычно красного цвета, но в случае сомнений лучше протестировать, используя индикаторную отвертку — на фазном проводе должен загораться индикатор);
• Контакт 2 — нагрузка (фаза к потребителям, то есть к сети квартиры или дома);
• Контакт 3 — нулевой провод от ввода;
• Контакт 4 — нейтраль от нагрузки (например, от автоматов).

Таким образом, первую и вторую клеммы подключают к фазным проводам — сначала фазу нагрузки, затем — фазу входа. Также аналогично подсоединяются нулевые провода к третьей и четвертой клеммам: сначала от потребителей, затем от ввода. Для подключения проводов нужно очистить их на длину 1,7-2 см (точное значение лучше уточнить в сопроводительных документах). Данный показатель должен соблюдаться строго — очищенный провод не должен торчать из корпуса так же, как и изоляция не должна помещаться под зажимом. На многожильные провода устанавливаются наконечники, которые выбираются в зависимости от величины номинального тока и толщины проводов.

При внимательном взгляде на схему становится очевидным, что во входное устройство автоматического защиты (УЗО) и автомат заходят 2 провода, что подразумевает двухконтактные устройства. Это обеспечивает возможность размыкания цепей фазы и нуля, в то время как автоматы нагрузки обычно являются однополюсными.

Как подключить трехфазный счетчик

Трехфазные счетчики в основном устанавливают на объектах с нагрузкой потребителей более 12 кВт (более 60 А) и при использовании электрического оборудования, ориентированного на работу в трехфазной сети. Эти счетчики рассчитаны на напряжение 380 В и имеют более сложную схему подключения в сравнении с однофазными, но, тем не менее, строятся по схожим принципам. Главное отличие состоит в числе выводов: существует 8 контактов вместо 4:

• 1 — вход 1-й фазы A от вводного кабеля;
• 2 — выход 1-й фазы A на нагрузку;
• 3 — вход 2-й фазы B от вводного кабеля;
• 4 — выход 2-й фазы B на нагрузку;
• 5 — вход 3-й фазы C от вводного кабеля;
• 6 — выход 3-й фазы C на нагрузку;
• 7 — вход нуля N от вводного кабеля;
• 8 — выход нуля N на нагрузку.

Согласно представленной схеме, провода одного цвета из внешней сети соединяются с клеммами №1, 3, 5, 7, тогда как провода аналогичного цвета из внутренней сети подключаются к клеммам №2, 4, 6, 8. Для безопасного подключения входной кабель рекомендуется подсоединять через четырехполюсный вводной автомат. Каждая группа потребителей должна оснащаться отдельным однополюсным автоматом, что позволяет при необходимости отключить эту группу от нагрузки.

Подключение с трансформатором

Схема подключения, о которой идет речь, применима к трехфазным счетчикам, устанавливаемым для учета потребления небольшого количества трехфазных потребителей. Монтаж ведется, как и в случае с однофазным электросчетчиком, в разрыв питающих проводов. Для контроля более мощных потребителей трехфазной сети дополнительно необходимо устанавливать измерительные трансформаторы тока. Для такого подключения используются счетчики, имеющие не 8, а 11 выводов: добавляются 3 перемычки для клемм 1, 4 и 7.

Важно помнить, что независимо от схемы подключения работы с электрооборудованием лучше доверить организациям и специалистам, обладающим соответствующими лицензиями. С электросчетчиками могут работать только компетентные лица, имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей.

Косвенный способ подключения счетчиков

Установка трехфазного счетчика косвенным способом имеет несколько вариантов подключения, включая последовательное подключение проводов тройками, звездой и с помощью клеммной коробки. При использовании схемы тройками провода на счетчике распределяются следующим образом: первый, второй и третий провод – для фазы A; четвертый, пятый и шестой – для фазы B; седьмой, восьмой и девятый – для фазы C, и оставшиеся два провода – это вход и выход нулевого проводника.
При использовании схемы звезды необходимо соединить вместе однополярные выходы вторичной обмотки (первая тройка проводов), остальные три провода направить к счетчику, при этом токовые обмотки тоже соединяются вместе.
Подключение с использованием клеммной коробки считается более сложным и требует применения испытательных колодок. Данный вариант лучше доверить профессионалам.

Электронные устройства

Современный электронный учет электроэнергии организуется несколько иначе и предоставляет ряд преимуществ, среди которых можно выделить:

• Высокая точность снятия показаний, которая значительно превышает аналогичные показатели индукционных приборов;
• Возможность эксплуатации в многотарифном режиме, что удобно для пользователей;
• Предоставление возможности автоматического снятия показаний, что значительно упрощает процесс.

Трехфазный электронный счетчик работает по принципу подсчета числа импульсов, вырабатываемых встроенным в него электронным устройством. Частота этих импульсов зависит от величины протекающего тока (внешний вид устройства покажем ниже).

Внешний вид электронного прибора

Перед тем как подключить трехфазный счетчик любым способом, крайне важно ознакомиться с условиями, согласно которым, в соответствии с действующими нормативами, его монтаж является допустимым.

Согласно основным положениям ПУЭ, современные электронные приборы трехфазного типа подключаются к сети по схемам, которые также подходят и для индукционных счетчиков. На контактной панели электронного устройства входные и выходные контакты размещены точно так же, как и на всех других типах трехфазных счетчиков.

Защитные и переходные устройства

Любой трехфазный счетчик электроэнергии, который подключается к высоковольтным сетям через трансформаторы тока, должен быть защищен от перенапряжений, нередко возникающих в линиях энергоснабжения. С этой целью последовательно с ним устанавливаются специальные устройства, позволяющие ограничивать напряжение, возникающее в линии в аварийной ситуации. Эти устройства могут иметь различные наименования, но наиболее распространенным является УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений).

Это устройство по своему принципу функционирования напоминает защитный автомат, однако оно срабатывает не при перегрузке по току, а выступает в качестве ограничителя напряжения на участке питающей линии, в которой установлен трехфазный счетчик.

Ниже представлена схема, согласно которой производится монтаж этого устройства в цепи защищаемого им оборудования.

Схема включения ОИН (УЗИП)

Перед тем как установить трехфазный счетчик в питающую цепь, специалисты советуют воспользоваться еще одним специальным устройством, которое подключается к клеммнику самого счетчика.

Это устройство, известное как ИКК (индикаторная клеммная коробка), позволяет коммутировать подключение удобным для пользователя способом благодаря наличию множества перемычек. Внешний вид этого устройства и схема его подключения к цепям питания показаны на следующем фото.

Как видно на этом фото, использование ИКК существенно упрощает монтаж и демонтаж счетчика любого типа, что оказывается очень удобным, например, при проведении ремонта.

Дополнительная информация. При необходимости такая панель может быть использована для подключения внешних измерительных приборов для дальнейшего учета показаний.

Дополнительная установка ИКК осуществляется путем его параллельного подключения к существующей клеммной колодке.

В заключение отметим, что описанные ранее схемы подключения счетчиков выбираются в зависимости от условий эксплуатации и характера действующей электрической сети. Для обеспечения правильного подсоединения крайне важно учитывать все факторы, влияющие на функционирование конкретного счетчика, включая его класс и особенности механизма снятия показаний.