Алексеев А. А., Суворов А. А., Шелюг С. Н., Молчан О. Д., Исаков С. Г.
В настоящее время в составе систем учета электрической энергии на хозяйственных объектах Российской Федерации находятся в эксплуатации трехфазные и однофазные счетчики активной энергии и трехфазные счетчики реактивной энергии различных систем, типов и конструктивного исполнения [1,2]. По различным оценкам количество эксплуатируемых однофазных электросчетчиков составляет порядка 44 млн. шт. Подавляющее большинство находящихся в эксплуатации однофазных счетчиков активной энергии - это счетчики индукционной системы. Следующая по численности - группа электронных счетчиков. Также в эксплуатации находится небольшое количество сравнительно недавно появившихся на рынке цифровых однофазных счетчиков.
В современных условиях приобрела актуальность проблема коммерческой составляющей потерь электроэнергии, немалую долю которой занимают потери, вызванные неточным учетом электрической энергии и хищениями электрической энергии в сетях 0,4 (0,22) кВ. По оценкам специалистов потребление электроэнергии в коммунально-бытовом секторе экономики в различных регионах России достигает до 30% общего электропотребления и наблюдается тенденция увеличения доли бытового потребления, особенно в крупных населенных пунктах. По имеющимся данным [3] в коммунально-бытовом секторе потребление электроэнергии увеличилось за 8 лет с 1990 по 1998 г. на 21,5 млрд. кВт-ч (на 12,4%). Потребление электроэнергии на душу населения снизилось с 7255 кВт-ч/чел. в 1990 г. до 5501 кВт-ч/чел. в 1998 г.
Невысокая точность измерений электрической энергии связана в том числе и с тем, что поверка счетчиков производится в соответствии с требованиями ГОСТ 30207-94 (МЭК 1036-90) при практически синусоидальных формах кривых напряжения и тока, в то время как проводившиеся авторами измерения показателей качества электрической энергии показывают, что в бытовых сетях наблюдаются значительные искажения синусоидальности формы кривой тока и напряжения (до 60% и 15% соответственно). В связи с этим большое значение имеет точность измерений электрической энергии средствами учета в условиях искажения формы тока и напряжения, близких к реальной электромагнитной обстановке в сетях общего назначения.
Для оценки точности измерений электроэнергии при различных видах нагрузки были проведены сравнительные испытания однофазных счетчиков активной энергии. В испытаниях участвовали шесть групп электросчетчиков различных систем: СОИ-Е73С, СО-И449М1, COH-E73CD - индукционные счетчики;
электронные счетчики СЭТ1-1, ЦЭ6807Б-1; цифровые счетчики “Альфа” А100.
Каждая из групп содержала по три счетчика соответствующего типа, конструктивного исполнения и марки. Класс точности испытываемых индукционных и электронных счетчиков - 2,0; цифровых - 1,0.
Настоящая работа посвящена исследованию влияния искажений формы кривой тока и напряжения на точность учета. Испытания проводились шестью сериями. Условия и результаты испытаний I, II и III серий подробно описаны [4].
При проведении экспериментальных исследований использовалась активная нагрузка. В качестве переменных сопротивлений нагрузки применялись нагрузочные устройства с cos φ= 1. Все эксперименты производились при синусоидальном напряжении питания, соответствующем требованиям ГОСТ 13109-97. Регистрация показаний производилась при снятой нагрузке одновременно со всех групп счетчиков. Для оценки результатов, согласно [5 - 7], использовались средние по выборке значения энергии, учтенной счетчиками соответствующего типа. Точность учета оценивалась по относительному отклонению показаний электронных и цифровых счетчиков от соответствующих показаний счетчиков индукционной системы по следующему выражению:
где
- средние значения показаний тсчетчиков соответствующего типа.
Выбор счетчиков индукционной системы в качестве базовых обусловлен тем, что как у нас в стране, так и за рубежом основную массу счетчиков в бытовом секторе составляют индукционные, и, скорее всего, эта тенденция в ближайшие годы сохранится.
Серия испытаний IV.
Испытания проводились при практически синусоидальной кривой напряжения и гармонических искажениях формы кривой тока нагрузки (рис. 1), характерных для бытовой и офисной техники, снабженной, так называемыми, импульсными блоками питания (ИБП). В экспериментах использовались нагрузки мощностью 1800 и 3000 В А.
Рис. 1. Форма кривой тока в серии испытаний IV (К=20%)
Рис. 2. Форма кривой напряжения в серии испытаний V (Kv= 20%)
Отклонения средних показаний составили в зависимости от мощности нагрузки от 2,77 до 3,85% для электронных счетчиков и от 3,79 до 4,34% для цифровых счетчиков.
Серия испытаний V.
Испытания проводились при практически синусоидальной форме кривой тока и значительных искажениях кривой напряжения (рис. 2, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения составлял К=20%).
В данных условиях отклонения средних значений энергии не превышали 1,5% для электронных счетчиков и 1,75% для цифровых счетчиков.
Серия испытаний VI.
Испытания проводились при сочетаниях искаженной формы кривой напряжения и искаженной формы кривой тока. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения во всех опытах составлял К=20%. Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока варьировался от 3 до 55%. Формы кривых тока при различных коэффициентах искажения синусоидальности кривой тока показаны на рис. 3.
После обработки экспериментальной информации по серии испытаний VI были получены результаты, показывающие, что в условиях несинусоидальности напряжения при наличии гармонических искажений тока нагрузки относительные отклонения от средних показаний индукционных счетчиков, в зависимости от коэффициента искажения кривой тока, могут изменяться в пределах от 1,46% до 3,86% для группы счетчиков электронной системы, для цифровых электросчетчиков диапазон изменения отклонений показаний составляет от 1,73% до 4,33% соответственно. На рис. 4 приведена графическая иллюстрация результатов.
