УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПРАВИЛЬНОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЧЕТЧИКОВ Советский патент 1938 года по МПК G01R11/24 

В технической литературе и, в частности, на страницах советских электротехнических журналов были описаны различные способы проверки правильности включения трехфазных электрических счетчиков. Наиболее простые из этих способов требуют от проверяющего лица выполнения операций в помещении высокого напряжения, что бывает не всегда возможно. Другие способы допускают проверку исключительно на стороне низкого напряжения, однако, являются более сложными, так как требуют многочисленных операций с несколькими. приборами (в том числе ваттметрами), снятия векторных диаграмм и т.д. Кроме того, предложенные способы не предусматривают проверки заземления измерительных трансформаторов, гарантирующей безопасность прикасающегося к счетчику обслуживающего персонала в случае пробоя обмоток трансформаторов. Наконец, способы эти касаются только проверки включения счетчиков для учета активной энергии и питающих их измерительных трансформаторов, между тем как в настоящее время в большинстве случаев на практике требуется проверять правильность включения целой установки для учета электрической энергии, в которой, помимо счетчика по схеме Арона и измерительных трансформаторов, имеются еще счетчик реактивной энергии по Бергтольду, распределительная клеммная панель и система проводников, связывающая ее с указанными приборами и аппаратами.

Предлагаемое устройство позволяет производить проверку со стороны низкого напряжения как правильности включения счетчиков, так и исправности заземлений вторичных обмоток трансформаторов. Устройство состоит из распределительного щита, снабженного измерительным прибором и рядом переключателей, позволяющих осуществлять необходимые видоизменения схемы включения счетчиков. Сущность изобретения состоит в том, что примененный в устройстве измерительный прибор типа амперметра снабжен двумя независимыми и одинаковыми обмотками, предназначенными для включения каждой из них последовательно в цепь одной из тоновых обмоток счетчика. В цепи этих обмоток включены переключатели, позволяющие замыкать их накоротко или присоединять к испытуемым заземлениям.

Схемы включения, необходимые для пояснения действия устройства и порядка пользования им, приведены на прилагаемом чертеже. На фиг. 1 изображена обычная схема включения счетчиков, на фиг. 2 и 3 - схема включения и внешний вид предлагаемого устройства, а на фиг. 4 - относящаяся к разбираемому вопросу векторная диаграмма.

Как уже сказано, фиг. 1 изображает обычную схему включения активного и реактивного трехфазных электрических счетчиков, питаемых от трансформаторов тока и напряжения. На чертеже приняты следующие обозначения: ИР - счетчик реактивной энергии типа И.Р., И - счетчик активной энергии типа И., РД - распределительная клеммная панель, ТТ - трансформаторы тока, ТН - трансформатор напряжения, Т - приемник (силовой трансформатор), ТП - трубчатые предохранители, и ПП - плавкие предохранители.

На фиг. 2 показана схема предлагаемого устройства, причем в верхней части фигуры изображена распределительная панель РД, к клеммам которой присоединены провода от устройства, согласно изобретению.

На фиг. 2 и 3 имеются следующие обозначения: П₁, П₂, П₃, П₄ и ВП - переключатели, КС - катушка самоиндукции, C₁ и С₂ - активные сопротивления, I₁, III₃, 1₁, 1₃, 3₁ и 3₃ - штепсельные гнезда, ВА - вольтамперметр, снабженный двумя токовыми обмотками А₁ и А₃, одной обмоткой напряжения В и соответственно этому двумя шкалами (ампер и вольт).

Такой вольтамперметр легко изготовить из обыкновенного электромагнитного вольтметра на 140 V путем дополнительной навивки на его катушку двух токовых обмоток. Площадь поперечного сечения проволоки этих обмоток должна быть рассчитана на кратковременное прохождение тока силою в 2,5 А. Число витков этих обмоток необходимо выбрать таким, чтобы максимальное отклонение стрелки при прохождении тока по одной из них достигало приблизительно 60% полного отклонения. При измерении токов, превосходящих 2,5 А, следует пользоваться боковыми гнездами, показанными на фиг. 2 пунктиром, вставляя в них две специальные вилки, внутри которых помещены шунты, позволяющие расширить предел измерения вдвое. Переключатель П₃ должен быть сконструирован так, чтобы ни при каких обстоятельствах не могло произойти размыкание переключаемых им цепей. В частности, в среднем положении переключателя обе щетки последнего должны перекрывать одновременно по два нижних контакта.

При пользовании устройством обозначенные на фиг. 3 зажимы I, II, III, 2, 1, 1′, 3, 3′ надлежит присоединить к соответствующим контактам распределительной панели счетчиков. Два проводника от трансформаторов (или трансформатора, если применен трехфазный трансформатор) напряжения, присоединенные к контактам I и III распределительной панели РД, нужно отключить от этих контактов и присоединить к зажимам I′ и III′ устройства. К зажиму «земля» должен быть присоединен провод от заземления. Наконец, на панели РД должны быть разомкнуты перемычки 1, 1′ и 3, 3′. Когда все присоединения сделаны, приступают к самой проверке включения счетчиков. Для этого должны быть выполнены следующие операции.

1. Переключатель П₁ ставят в положение В (левое). Переключатель П₂ ставят в положение I-III (правое). Переключатель П₃ ставят в положение 1-3 (правое). Переключатель П₄ ставят в положение 0 (левое).

В гнезда I₁, III₁, 1₁ и 3₃ вставляют штепсели. Передвигая рукоятку переключателя ВП из нулевого положения последовательно в положения I-II, II-III и III-I убеждаются, что показания вольтамперметра по шкале вольт во всех этих трех положениях будут одинаковыми и близкими к нормальному (около 100 вольт). Это будет свидетельствовать об исправном состоянии и правильности соединения обмоток отдельных фаз трехфазного трансформатора напряжения в случае установки такового или же, при наличии двух однофазных трансформаторов напряжения, - об исправности обмоток этих трансформаторов и правильности их включения. Кроме того, это же обстоятельство укажет и наотсутствие обрыва в цепи трансформатора (трансформаторов) напряжения;

2) рукоятку переключателя ВП передвигают последовательно в положение I - земля, II - земля и III - земля. При трехфазном трансформаторе напряжения одинаковые показания вольтамперметра (около 60 вольт) в указанных положениях будут служить доказательством наличия необходимого заземления нулевой точки обмотки низкого напряжения этого трансформатора. В случае же двух однофазных трансформаторов напряжения и при наличии потребного заземления средней фазы их обмоток низкого напряжения вольтамперметр должен показать в положениях I - земля и III - земля полное линейное напряжение (около 100 вольт), а в положении II - земля - нуль;

3) переключатель П₁ ставят в положение Ф (правое) и при этом отмечают показание вольтамперметра. Затем, при том же положении переключателя П₁ переключатель П₂, переставляют в положение III-I (левое) и также отмечают новое показание вольтамперметра. Большее показание последнего в первом случае, нежели во втором, свидетельствует о правильности чередования фаз (соответственно контактам I, II и III распределительной панели) в проводниках вторичной цепи трансформатора (трансформаторов) напряжения;

4) переключатель П₁, переводят в положение В (левое), переключатель П₂ переводят в положение I-III (правое) и переключатель ВП переводят в нулевое положение.

Затем вынимают штепсель из гнезда 1₁; при этом замечают показание вольтамперметра (по шкале ампер). Далее гнездо 1₁ замыкают, вынимают штепсель из гнезда 3₁ и опять замечают показание вольтамперметра. Наконец, снова вынимают штепсель из гнезда 1₁ при одновременно вынутом штепселе из гнезда 3₁ и еще раз замечают показание вольтамперметра. Одинаковые показания последнего во всех трех случаях будут служить доказательством исправного состояния трансформаторов тока и отсутствия обрыва в их цепи, а также будут указывать на то, что токи в обоих трансформаторах тока направлены согласно, т.е. вторичные обмотки их не перевернуты одна относительно другой;

5) в гнездо 1₁ вставляют штепсель. Показания вольтамперметра от этого почти не изменяются. Затем другой штепсель вставляют в гнездо 3₃. Тогда стрелка вольтамперметра приближается к нулевому положению. Та же самая картина получается, если вставить сперва один штепсель в гнездо 3, а потом второй в гнездо 1₃. При вставлении обоих штепселей одновременно в гнезда 1₃ и 3₃ стрелка вольтамперметра также приближается к нулю. Описанные явления будут означать, что общий проводник вторичных цепей трансформаторов тока подведен к контакту 2 распределительной панели и заземлен, как это и должно быть;

6) внимательно осматривают правильность соединения обоих электросчетчиков с распределительной панелью и между собой;

7) переключатель П₄ переставляют в положение 3 (правое). Остальные переключатели оставляют в прежних положениях. Штепсели верхних гнезд (фиг. 3) должны быть вставлены в гнезда 3 и 1₃. Затем вынимают штепсель из гнезда 1. Вращение диска счетчика Активной энергии в ту или иную сторону (при правильном включении этого счетчика диск последнего будет всегда вращаться в прямом направлении) покажет, что первый элемент счетчика (левый на фиг. 1) исправен; отсутствует обрыв в цепи его тонкой обмотки, а толстая обмотка не за шунтирована. Кроме того, это же обстоятельство будет означать, что в механизме счетчика активной энергии нет грубых неисправностей: задевания диска или заедания червяка и зубчаток. Что касается счетчика реактивной энергии, то он при этом должен вращаться в сторону, обратную активному. Это будет свидетельствовать об отсутствии обрыва в цепи обмотки напряжения первого (левого на фиг. 1) элемента этого счетчика, а также о том, что правая последовательная обмотка этого элемента не за шунтирована, отсутствуют грубые неисправности в механизме счетчика реактивной энергии и, наконец, что момент вращения от воздействия на диск указанных его обмоток направлен верно;

8) переключатель П₃ переводят в положение III-I (левое). При этом диск счетчика реактивной энергии должен увеличить скорость вращения приблизительно вдвое, если левая последовательная обмотка первого элемента счетчика реактивной энергии не зашунтирована и обе последовательные его обмотки включены правильно одна по отношению к другой;

9) переключатель П₂ переставляют в положение III-I (левое). Вращение диска активного счетчика активной энергии в ту же сторону, что и при операции 7, покажет, что второй элемент счетчика (правый на фиг. 1) исправен и что относительное направление моментов вращения, создаваемых обоими его элементами, правильно. При этом счетчик реактивной энергии должен начать вращаться обратно, т.е. в прямом направлении. Это покажет, что правая токовая обмотка второго элемента счетчика (правого на фиг. 1) не зашунтирована, что в цепи его обмотки напряжения нет обрыва и что направление момента вращения второго элемента относительно направления момента вращения первого элемента правильно;

10) переключатель П₃ ставят в левое положение. При этом диск счетчика реактивной энергии должен увеличить скорость вращения приблизительно вдвое, если левая токовая обмотка второго элемента этого счетчика не зашунтирована и обе токовые обмотки указанного элемента включены правильно.

Все осуществляемые с помощью описываемого устройства включения счетчиков активной и реактивной энергии приведены в помещаемой ниже таблице (стр. 4 и 5), составленной на основании векторной диаграммы фиг. 4

Из этой таблицы следует, что включения 3, 4, 7, 8, 11 и 12, когда диски обоих счетчиков неподвижны (или крайне медленно вращаются), должны быть исключены из рассмотрения. Также исключаются включения 2, 5 и 9, когда диски обоих счетчиков или одного из них вращаются в обратную сторону. Таким образом, остаются лишь включения 1, 6 и 10, из которых только 1 является правильным. Вынимая из гнезд I и III поочередно штепсели, замечают направление вращения дисков обоих счетчиков, обусловливаемое каждым его элементом. В большинстве случаев практики бывает

В этих случаях каждый из четырех, элементов счетчиков будет вращать соответствующий диск в прямом направлении, что схематически можно изобразить так:

Указанная схема будет иметь место только при правильном включении счетчиков.

Значительно реже встречаются случаи, когда

Когда то при включении 1 (правильном) схема воздействия на диски элементов электрических счетчиков будет такова:

но при такую же схему дает неправильное включение 6 при верном направлении вращения дисков обоих счетчиков.

Точно так же при или включение счетчиков 1 (правильное) дает схему:

но та же схема получается и при включении 10 (неправильном), когда также при вращении дисков обоих счетчиков, в прямом направлении.

Чтобы отличить правильную схему включения счетчиков от неправильной в указанных редких случаях практики, необходимо знать, какое из двух нижеследующих неравенств имеет место:

Обычно, в виду столь резкой разницы в величине указанных пределов изменения коэфициента мощности, вопрос этот разрешается довольно легко по самому характеру нагрузки.

1. Устройство для проверки правильности включения электрических счетчиков в трехфазную сеть, выполненное в виде распределительного щита, предназначенного для включения между контролируемым счетчиком и сетью и снабженного измерительным прибором и рядом переключателей, дающих возможность получать различные необходимые видоизменения схемы включения счетчиков, отличающееся тем, что измерительный прибор по типу амперметра снабжен двумя независимыми и одинаковыми обмотками, предназначенными для включения каждой из них последовательно в цепь одной из токовых обмоток счетчика при помощи переключателя, дающего возможность замыкания накоротко или заземления любой из обмоток амперметра, с тою целью, чтобы можно было определить правильность включения исследуемого счетчика по суммарному отклонению измерительного прибора и характеру вращения счетчика при различных переключениях вторичных обмоток трансформаторов тока.