Maximal effekt och tillämpningsscenarier för olika anslutningsmetoder

Tre-växelströmsmätare är viktig utrustning i effektmätningssystemet. Den övre gränsen för deras uppmätta effekt är inte ett fast värde, utan bestäms direkt av anslutningsmetoden. Det finns tre huvudtyper: direktanslutningstyp, extern strömtransformator (CT) typ och spänningstransformator (VT) + strömtransformator (CT) kombinationstyp. På grund av skillnader i strukturell design, anpassad spänningsnivå och belastningsegenskaper har de olika maximala effektområden och applikationsscenarier.

Den här artikeln kommer att utförligt analysera kärnegenskaperna hos olika typer av elmätare från fyra dimensioner: princip, beräkningslogik, övre gräns för mätområde och scenarioanpassning.

Direkt-Anslutning Trefas AC-elektricitetsmätare-

Anslutningsprincip och effektberäkningslogik

Elmätare för direkt-anslutning kräver inga ytterligare strömtransformatorer. Ström flyter direkt genom den interna strömspolen och spänningen är direkt ansluten till den interna spänningsspolen, vilket gör dem lämpliga för strömdistributionssystem med låg- (t.ex. märkspänning 380V). Deras maximala effekt bestäms av deras märkström, och kärnberäkningsformeln är:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ

Där: Uₙ=380V (märknätspänning för låg-spänningssystemet), Iₙₘₐₓ är elmätarens maximala märkström och cosφ är effektfaktorn (vanligtvis 0,8 för industriella belastningar och 1 för rena resistiva belastningar).

Övre gräns för maximal effekt

Om man tar UBS direkt-anslutning trefas AC-energimätare som ett exempel (gäller trefas AC-laddningshögar och andra scenarier), är dess maximala märkström vanligtvis 0,25-5 (65) A (värdet inom parentes är den högsta tillåtna strömmen). Med hjälp av en spänning på 380V som exempel görs följande beräkningar:

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

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

Ett fåtal tillverkare erbjuder produkter med en maximalt tillåten ström på 120A, motsvarande en maximal effekt på cirka 79kW, men den maximala stödda effekten för vanliga produkter är koncentrerad till 20-70kW-området.

Tillämpliga scenarier

På grund av eliminering av behovet av strömtransformatorer, enkel installation, låg kostnad och räckviddsanpassning till låga-effektbelastningar, används direkt-energimätare huvudsakligen för:

• Tre-mätning i bostadsområden (som villor och radhus);
• Små kommersiella laster som små butiker och närbutiker;
• Utrustning med låg-spänning, låg-effekt i laboratorier och små verkstäder (som små verktygsmaskiner och ventilationsutrustning);
• Lokal mätning av-lågspänningsdistributionsgrenar i kontorsbyggnader.

Extern strömtransformator (CT) typ tre-fas AC-energimätare

Anslutningsprincip och effektberäkningslogik

Kärndesignen för denna typ av energimätare är "liten strömmätning + stor strömförlängning": märkströmmen för själva energimätaren är endast 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (UBS-specifikation), och den faktiska uppmätta strömmen bestäms av primärströmmen för den externa CT:n. CT:ns funktion är att omvandla den stora strömmen i ledningen till en liten ström (som 5A) som matas in till energimätaren enligt ett fast transformationsförhållande. Därför beror den maximala effektgränsen på den primära strömspecifikationen för CT, och beräkningsformeln är:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ

Där: Uₙ=380V (lågspänning/medelspänning lågspänningssida), I₁ är den maximala märkströmmen för primärsidan av CT, och cosφ tas till 0,8-1.

Maximala effektgränser

De primära strömspecifikationerna för CT:er täcker ett brett område, från 50A till 3000A, med motsvarande maximal effekt som ökar stegvis:

• Liten CT (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5kW;
• Medium CT (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106kW;
• Stor CT (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530kW;
• Extra-stor CT (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590kW (1,59MW).

I teorin, så länge som CT-specifikationerna matchar, kan denna typ av energimätare stödja medel- och högeffektmätningar på 20kW-2MW, vilket gör den till det vanliga valet för industriella scenarier.

Tillämpliga scenarier

Med räckvidden utökad med CT kan energimätaren anpassas till medel- och lågspänningssidor, såväl som lågspänningar och hög-effektbelastning. Det används främst i:

• Små och medelstora-fabriksverkstäder (som bearbetning, textil- och elektroniktillverkning);
• Huvudströmfördelningsmätning i kommersiella komplex och kontorsbyggnader;
• Filialkretsar för hög-utrustning som central luftkonditionering och hissar i stora snabbköp och hotell;
• Låg-kraftdistributionssystem i township transformatorstationer och industriparker.

Spänningstransformator (VT) + strömtransformator (CT) kombinerad tre-fas AC-energimätare

Anslutningsprincip och effektberäkningslogik

Den här typen av energimätare är speciellt utformad för-högspänningsfördelningssystem (10kV, 35kV, 110kV, etc.). Det kräver både VT och CT för att omvandla den höga spänningen och den höga strömmen till standardvärden som energimätaren tål (100V spänning, 5A ström). Den maximala effekten bestäms av systemets märkspänning och CT:s primärström, beräknad med följande formel:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ

Där: Uₛ är märkspänningen för hög-spänningssystemet, I₁ är den maximala märkströmmen på primärsidan av CT:n och cosφ tas till 0,8-1.

Maximal effektgräns

Spänningsnivån och CT-specifikationerna för ett-högspänningssystem bestämmer dess maximala kapacitet:

• 10kV-system + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3MW;
• 35kV-system + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35kV × 1000A × 0,8 ≈ 48,5MW;
• 110kV-system + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110kV × 3000A × 0,8 ≈ 474MW.

I praktiska tillämpningar kan den maximala stödda effekten för denna typ av energimätare sträcka sig från 5MW till över 500MW, vilket helt täcker kraven för hög-, hög-effektmätning.

Tillämpliga scenarier

Som en kärnmätningsenhet i-högspänningssystem är dess tillämpningar mycket koncentrerade till:

• Mätning av nätansluten-el från stora kraftverk och vattenkraftverk;
• Mätning av huvudledningar i regionala transformatorstationer och-högspänningsdistributionsnät;
• Hög-produktionslinjer i tung industri som stål, kemikalier och icke-järnmetaller;
• Hög-effektmätning av nya energikraftverk (vindkraft, solceller).

Sammanfattning

Kort sagt vinner den direkta anslutningstypen vad gäller bekvämlighet och ekonomi, den externa CT-typen vinner vad gäller flexibelt mätområde och kombinationstypen VT+CT är stark i högspännings- och högeffektanpassning.