Maksimal effekt og anvendelsesscenarier for forskellige tilslutningsmetoder

Trefasede AC-energimålere er vigtigt udstyr i strømmålingssystemet. Den øvre grænse for deres målte effekt er ikke en fast værdi, men er direkte bestemt af tilslutningsmetoden. Der er tre hovedtyper: direkte forbindelsestype, ekstern strømtransformator (CT) type og spændingstransformator (VT) + strømtransformator (CT) kombinationstype. På grund af forskelle i strukturelt design, tilpasset spændingsniveau og belastningskarakteristika har de forskellige maksimale effektområder og anvendelsesscenarier.

Denne artikel vil udførligt analysere kerneegenskaberne for forskellige typer elmålere ud fra fire dimensioner: princip, beregningslogik, øvre grænse for måleområde og scenarietilpasning.

Direkte-Trefase-Tilslutnings AC-elektricitetsmåler

Tilslutningsprincip og strømberegningslogik

Direkte-elektricitetsmålere kræver ikke yderligere strømtransformatorer. Strøm flyder direkte gennem den interne strømspole, og spændingen er direkte forbundet til den interne spændingsspole, hvilket gør dem velegnede til strømforsyningssystemer med lav-spænding (f.eks. nominel spænding 380V). Deres maksimale effekt bestemmes af deres nominelle strøm, og kerneberegningsformlen er:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ

Hvor: Uₙ=380V (nominel netspænding for lav-spændingssystemet), Iₙₘₐₓ er den maksimale nominelle strøm for elmåleren, og cosφ er effektfaktoren (normalt 0,8 for industrielle belastninger og 1 for rene resistive belastninger).

Øvre grænse for maksimal effekt

Tager man UBS direkte-tilslutning tre-faset AC energimåler som et eksempel (gælder for tre-vekselstrøms opladningsbunker og andre scenarier), er dens maksimale nominelle strøm almindeligvis 0,25-5 (65) A (værdien i parentes er den maksimalt tilladte strøm). Ved at bruge en spænding på 380V som eksempel laves følgende beregninger:

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

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

Nogle få producenter tilbyder produkter med en maksimalt tilladt strømstyrke på 120A, svarende til en maksimal effekt på cirka 79kW, men den maksimale understøttede effekt af mainstream-produkter er koncentreret i 20-70kW-området.

Gældende scenarier

På grund af elimineringen af ​​behovet for strømtransformatorer, nem installation, lave omkostninger og rækkeviddetilpasning til lave-effektbelastninger, bruges direkte-tilslutningsenergimålere hovedsageligt til:

• Tre-fasemåling i boligsamfund (såsom villaer og rækkehuse);
• Små kommercielle belastninger såsom små butikker og dagligvarebutikker;
• Udstyr med lav-spænding, lav-effekt i laboratorier og små værksteder (såsom små værktøjsmaskiner og ventilationsudstyr);
• Lokal måling af-lavspændingsdistribution i kontorbygninger.

Ekstern strømtransformator (CT) type tre-faset AC-energimåler

Tilslutningsprincip og strømberegningslogik

Kernedesignet for denne type energimåler er "lille strømmåling + stor strømudvidelse": selve energimålerens mærkestrøm er kun 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (UBS-specifikation), og den faktisk målte strøm bestemmes af den primære strøm af den eksterne CT. CT'ens funktion er at konvertere den store strøm i ledningen til en lille strøm (såsom 5A) input til energimåleren i henhold til et fast transformationsforhold. Derfor afhænger den maksimale effektgrænse af den primære strømspecifikation for CT'en, og beregningsformlen er:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ

Hvor: Uₙ=380V (lavspænding/middelspænding lavspændingsside), I₁ er den maksimale nominelle strøm på primærsiden af ​​CT'en, og cosφ tages som 0,8-1.

Maksimal effektgrænser

De primære strømspecifikationer for CT'er dækker et bredt område, fra 50A til 3000A, med tilsvarende maksimal effekt, der stiger trinvist:

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

I teorien, så længe CT-specifikationerne matcher, kan denne type energimåler understøtte middel- og højeffektmålinger på 20kW-2MW, hvilket gør den til det almindelige valg til industrielle scenarier.

Gældende scenarier

Med rækkevidden udvidet med CT'en kan energimåleren tilpasses til mellem- og lavspændingssider samt lavspændingshøje-effektbelastninger. Det bruges hovedsageligt i:

• Små og mellemstore-fabriksværksteder (såsom bearbejdning, tekstil- og elektronikfremstilling);
• Hovedstrømfordelingsmåling i kommercielle komplekser og kontorbygninger;
• Afgreningskredsløb til høj-effektudstyr såsom centralt klimaanlæg og elevatorer i store supermarkeder og hoteller;
• Lav-strømdistributionssystemer i township-transformatorstationer og industriparker.

Spændingstransformator (VT) + strømtransformer (CT) kombineret tre-faset AC-energimåler

Tilslutningsprincip og strømberegningslogik

Denne type energimåler er specielt designet til-højspændingsstrømdistributionssystemer (10kV, 35kV, 110kV osv.). Det kræver både VT og CT at konvertere højspændingen og højstrømmen til standardværdier, som energimåleren kan modstå (100V spænding, 5A strøm). Den maksimale effekt bestemmes af systemets nominelle spænding og CT'ens primære strøm, beregnet ved hjælp af følgende formel:

▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ

Hvor: Uₛ er den nominelle linjespænding for høj-spændingssystemet, I₁ er den maksimale nominelle strøm på den primære side af CT'en, og cosφ tages som 0,8-1.

Maksimal effektgrænse

Spændingsniveauet og CT-specifikationerne for et-højspændingssystem bestemmer dets maksimale 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 praktiske applikationer kan den maksimale understøttede effekt af denne type energimåler strække sig fra 5MW til over 500MW, hvilket fuldt ud dækker kravene til høj-højspænding og høj-effektmåling.

Gældende scenarier

Som en kernemåleenhed i højspændingsstrømdistributionssystemer-er dens applikationer meget koncentreret i:

• Måling af net-tilsluttet elektricitet fra store kraftværker og vandkraftværker;
• Måling af hovedledninger i regionale understationer og-højspændingsdistributionsnetværk;
• Høj-produktionslinjer i tunge industrier såsom stål, kemikalier og ikke-jernholdige metaller;
• Høj-udgangsmåling af nye energikraftværker (vindkraft, solcelle).

Oversigt

Kort sagt vinder den direkte forbindelsestype med hensyn til bekvemmelighed og økonomi, den eksterne CT-type vinder med hensyn til fleksibelt måleområde, og kombinationstypen VT+CT er stærk i højspændings- og højeffekttilpasning.