Měření elektrické energie –  e l e k t r o m ě r y

   Velkým výrobcem přístrojů pro měření elektrické práce, časových relé a měřících transformátorů je ZPA Křižík a.s. Prešov. Výroba elektroměrů začala v Křižíkových závodech v Praze v roce 1947. V padesátých letech byla celá výroba přesunuta do Prešova, kde sídlí dodnes. Zahájením výroby v novém závodě, kde byly zavedeny nové technologie výroby, kalibrace a výstupní kontroly, se podstatně zvýšila kvalita výrobků. V současné době je zahajována výroba nové typové řady EJ 92.., ET 42.. ZPA Křižík a.s. Prešov dodává elektroměry do mnoha zemí světa.

 Problematika měření
1. Součet naměřených spotřeb podružnými elektroměry nesouhlasí s hodnotou naměřenou energetickými závody.
    Největší chyba při rozúčtování energie vzniká nezapočítáním do spotřeby odběrného místa  
2. Samovolný chod elektroměru
3. Podezření na správnost registrace odběru v domácnostech
4. Podezření na správnost registrace odběru převodovými elektroměry.
    V závodech se montéři při instalaci převodového měření většinou dopouštějí těchto chyb:
5. Měření jednofázového odběru trojfázovým elektroměrem
6. Měření trojfázového odběru jednofázovým elektroměrem
7. Měření trojfázového odběru dvojsystémovým elektroměrem ET 31..
8. Měření odběru převodovým elektroměrem s proudovým převodem X/1A.
    Výpočet odečtové konstanty převod. elektroměru
    Převod MTP x Xs pro sekundární měření
    Převod MTP x MTN x Xs pro primární měření
    Speciální převodové elektroměry
9. Statické elektroměry - možnosti přenosu


Denně jsou pracovníci firmy dotazováni na způsob výpočtu konstant převodových elektroměrů, na rady, jak dojít k rozumným výsledkům měření v provozech s více podružnými elektroměry a podobně. Proto zde uvedu několik základních problémů, které v oblasti měření odběru elektrické energie mohou vzniknout.

1. Součet naměřených spotřeb podružnými elektroměry nesouhlasí s hodnotou naměřenou energetickými závody.
   U maloodběru je toto typický problém skupinového měření garáží, zahrádkářských a chatových osad.  Tady je třeba dodržet základní pravidla:
                        · Všechny podružné elektroměry musí být ověřeny a opatřeny plombou zkušebny.
                        · Nedopustit aby si jednotliví odběratelé elektroměry pro sebe opatřovali individuálně.
                        · Proudový rozsah měřidel musí odpovídat reálnému odběru měřícího, protože např. u garáží je většinou jediným spotřebičem jen žárovka.

Největší chyba při rozúčtování energie vzniká nezapočítáním do spotřeby odběrného místa
    
Vlastní spotřeba elektroměru. Podružný elektroměr je pro hlavní elektroměr taky spotřebičem. Odběr napěťové cívky, která je nepřetržitě pod napětím je kolem 5W (dle typu a výrobce). Je-li za elektroměrem EZ těchto podružných přístrojů (například u řadových garáží) instalováno 50 kusů, je jejich vlastní, roční spotřeba u jednofázových elektroměrů:

50 ks x 5 W x 24 hod. x 365 dní = 2160 kWh
u trojfázových:

50 ks x 15 W x 24 hod. x 365 dní = 6480 kWh

    Proto je nutné k ceně za elektrickou energii připočíst stálý poplatek za připojený elektroměr. Ten by měl být pro všechny stejný, pokud jsou použity stejné elektroměry (jedno či trojfázové).

    V závodech se stává největším problémem při různých transformacích a privatizacích podniků necitlivost měřící soupravy při podstatně sníženém odběru různých provozů, kde se z různých důvodů omezila nebo změnila výroba a tím podstatně poklesla i spotřeba el. energie. EZ na tuto skutečnost většinou reagují změnou měřících transformátorů (dále jen MTP) soupravy hlavního měření. V podniku však zůstávají na vnitřních měřících místech původní MTP. Vezmeme-li v úvahu, že nejnižší ověřovaná hodnota je 10% např. 10 kW je měřen přes MTP s převodem 100/5A je tento odběr stále pod hranicí přesné citlivosti elektroměru. Spotřeby mimo směnu, kdy je odběr ještě nižší pak taková měřící souprava nemusí registrovat vůbec. Je-li takových míst v závodě více musí se tyto nepřesnosti automaticky v součtech projevit. Pokud jsou tato měřená místa osazena elektroměry vysílacími, napomůže zvyšování počtu impulsů na otáčku. Jediným východiskem je výměna MTP na úroveň skutečného odběru.

2. Samovolný chod elektroměru
  
Pokud bychom chtěli daný elektroměr reklamovat pro tuto závadu, musíme nejdříve zjistit jestli je trojfázový elektroměr zapojen ve správném sledu fází, zkontrolovat zda má napěťově připojeny všechny tři fáze. Pak je u převodových elektroměrů nutno fyzicky odpojit vývody proudových vodičů. Stává se, že i když jsou odpojeny všechny spotřebiče, tečou elektroměrem proudy ztrát vzniklými špatným izolačním stavem vedení, indukcí dlouhých vedení apod.

3. Podezření na správnost registrace odběru v domácnostech
   Přijde-li vyšší účet za elektřinu, než na jaký jsme zvyklí, obyčejně padne první podezření ne správnost registrace spotřeby elektroměrem. Z praxe mohu zcela zodpovědně tvrdit (na základě výsledků přezkoušení reklamovaných přístrojů státní zkušebnou), že pokud je elektroměr uznán za vadný, odchylka od povolené chyby elektroměru nebývá vyšší než jedno, dvě procenta a to ještě většinou jen v jedné hladině zkoušky.
   Problém je třeba nejdříve hledat v používaných spotřebičích. Sečteme-li spotřeby zdánlivě nepatrných spotřebičů, které dnes nechybí skoro v žádné domácnosti, jako např. pohotovostní režim televizoru, videa, audio věže, k tomu přičteme několik wattů kompresorku a osvětlení akvária, dojdeme k výkonu kolem 70 W.
   Pak už jednoduchou matematikou dojdeme k roční spotřebě:
   70W x 24 hod x 365 dnů = 600 kWh
    Když toto číslo vynásobíme příslušnou sazbou za kWh dojdeme k zajímavým výsledkům.
    Toto však byly jen drobné spotřebiče. Do domácnosti přibude mrazák, výkonnější lednička. Pokud se nám podaří takový spotřebič umístit tak, že nedochází k žádanému ochlazování zadní stěny, je spotřeba tohoto spotřebiče mnohem vyšší, než jak je uvedeno v jeho technické dokumentaci. V těchto případech se už jedná o podstatně vyšší čísla, než v předchozím případě.

4. Podezření na správnost registrace odběru převodovými elektroměry.
  
U běžných i převodových měřících souprav prakticky není možná chyba zapojení, aby elektroměr registroval větší spotřebu než ve skutečnosti je. Konstrukce měřidla dovoluje rozregulování jen o několik procent. Brzdící magnet je proti samovolnému posunu jištěn jednak velmi silnou, ocelovou pružnou podložkou a jednak regulačním šroubením. Pro otočení tohoto šroubení je třeba použít poměrně velké síly.
   Za dobu mé dlouholeté praxe v cejchovně SME Ostrava, kde se ověřuje 80 000 elektroměrů ročně, mohu zodpovědně potvrdit, že se nenašel jediný elektroměr, který by nějakou vadou vykazoval násobek skutečné spotřeby, jak někteří odběratelé tvrdili.

  
V závodech se montéři při instalaci převodového měření většinou dopouštějí těchto chyb:
                               
            · Špatný sled fází
                                    · Nesouhlasí napěťová s proudovou fází v systému
                                    · Přehození směru toku proudu některé fáze (K, L)

    U primárních měření dvojsystémovými elektroměry je velmi nutné dodržet sled fází. Jalový elektroměr, takto špatně zapojené soupravy , funguje obráceně. U jalových elektroměrů musí stoprocentně fungovat zpětná brzda, protože elektroměr měřící překompenzovaný odběr má snahu opačného chodu. Pokud jsme si naprosto jisti, že jsme vše provedli správně, zbývá jen zkontrolovat správnost používané konstanty. Jestli chyba stále trvá, zbývá už jen podezření na mechanickou vadu přístroje. Elektroměr (i podružný) by se měl nechat v předepsaných termínech ověřit.Při takovém ověřování se v cejchovnách automaticky provádí kontrola a případná výměna mechanicky namáhaných částí.
                                     Cejchovní lhůta maloodběratelského měření je 10 let.
                                     Cejchovní lhůta u velkoodběru je 5 let.

5. Měření jednofázového odběru trojfázovým elektroměrem
  
Trojfázový elektroměr typu ET 41.. obsahuje tři samostatné měřící systémy působící na jeden společný otáčivý systém. Spotřebu pouze v jedné fázi je trojfázový elektroměr schopen měřit v předepsané přesnosti, ale musí mít z důvodu vyváženosti systému napěťově připojeny fáze všechny tři.

6. Měření trojfázového odběru jednofázovým elektroměrem
  
Jednofázovým elektroměrem se dají měřit trojfázové vývody rozvoden pouze pokud je tento vývod zatížen trojfázovými spotřebiči s vyváženou fázovou zátěží (motory…). Toto měření je považováno za informativní. Proto elektroměry pro tento účel vyráběné, nemají na štítku úřední vzor a proto se nedají úředně ověřovat.
   Typ EJ 911 220V X/5A registruje spotřebu jednofázově, proto je údaj číselníku nutno násobit kromě převodové konstanty třemi.
   Typ EJ 911 3x 380/220 V X/5A má přepočet na tři fáze dán konstrukcí číselníku, spotřebu nutno násobit jen převodovou konstantu.

7. Měření trojfázového odběru dvojsystémovým elektroměrem ET 31..
  
  Převodové dvojsystémové elektroměry se převážně používají pro měření na straně vysokého napětí. Proud se měří ve dvou fázích, sdružené napětí ve všech třech.  Převodové měřící transformátory napěťové v třídě přesnosti 0,5% převádějí VN na 100V, proudové na 5A. Elektroměr je pak vysoce universální, se štítkovou hodnotou: 3 x X/100V, X/5A. Lze jej použít na měření přívodů 6, 10, 22, 110 .. kV. Nerovnoměrná spotřeba jednotlivých fází na straně nízkého napětí je transformací vyrovnávána. Tento způsob měření typů elektroměrů se ve velké míře využívá u velkoodběratelských souprav EZ. Pro měření na straně NN se tyto elektroměry používají (obdobně jako elektroměry jednofázové) pro měření spotřeby se stejnoměrně zatíženými fázemi, např. měření spotřeby jednoho stroje s motorovým pohonem.

8. Měření odběru převodovým elektroměrem s proudovým převodem X/1A.
   
Převodové elektroměry jejichž proudové cívky jsou dimenzovány na 1A se používají velmi vyjímečně a to pro soupravy, kde je velká vzdálenost mezi MTP a elektroměrem, z důvodu možných ztrát na dlouhém vedení. Tato situace nastává např. u měření 400 kV vedení, kde rozměrné MTP jsou součástí venkovní rozvodny a elektroměry jsou umístěny v prostoru dispečinku. Při jejich objednávání je nutno počítat s delší dodací lhůtou.

Výpočet odečtové konstanty převod. elektroměru
Převodové elektroměry se vyrábějí ve dvou základních modifikacích.
Nejrozšířenější elektroměry mají univerzální proudový i napěťový převod, například:
3x 380/220 V X/5A pro sekundární měření
3x 100V X/5A pro primární měření
   Výhodou pro uživatele je možnost použití takového přístroje u širokého spektra odběratelů, při výměnách k cejchu je možná jejich operativní záměna, cejchování probíhá ve stokusových sériích. U těchto elektroměrů se musí vypočítat primární odečtová konstanta. Ta vždy závisí na použitých měřících transformátorech. Výpočet se provádí podle následujících vzorců:

                    Převod MTP x Xs pro sekundární měření
                           Převod MTP 300/5A je 300 : 5 = 60
                      Sekundární konstanta elektroměrů Xs = 0,1 (štítková hodnota)
                      Výpočet: 60 x 0,1 = 6
                      Odečtová konstanta číselníku = 6.

                    Převod MTP x MTN x Xs pro primární měření
                       
   Převod MTP 100/5A je 100 : 5 = 20
                      Převod MTN 22000/100V je 22000 : 100 = 220
                      Sekundární konstanta elektroměru Xs = 0,1 (štítková hodnota)
                      Výpočet: 20 x 220 x 0,1 = 440
                      Odečtová konstanta číselníku = 440.

     Speciální převodové elektroměry můžou mít konstrukci číselníku na míru určitých měřících traf. Pak je tento převod vyznačen na štítku přístroje a primární konstanta bývá v tomto případě 1, 10, 100 …Takových přístrojů se používá u některých velkoodběratelských měření. Výroba je pak zakázková, dodací lhůty jsou podstatně delší, protože se jedná o kusovou výrobu. Cena je taky vyšší z důvodu kusové kalibrace, kdy technologické časy kalibrace zůstávají stejně dlouhé, jako u velkých sérií. Dnešní dobou se u velkoodběratelů přechází na přístroje s elektronickým záznamem naměřených hodnot. Elektroměr je opět universální, protože všechny parametry, konstanty včetně čísla odběrného místa se programují do paměti přístroje. Odečet se provádí buďto manuálně z displeje, nebo pomocí infračervené komunikace a terminálu.Nejmodernější přístroje tzv. čtyřkvadranty , jsou plně elektronické (statické), měří odběr a dodávku činné i jalové složky, obsahuje modul reálného času. Jediný takový přístroj nahrazuje celou měřící soupravu včetně spínacích hodin.
    
                                                                                                                                                                         
Zdroj: ELVIS 07/2001

9. Statické elektroměry - možnosti přenosu

ETS 5102 ( Křižík )  Elektronický čtyřkvadrantní elektroměr
- měření činné i jalové energie, odběr i dodávka
- výkon, práce, proud, frekvence, ztrát. úhel cos p
- kombinované zálohování: supercap i baterie

- výstupy: SO - otevřený kolektor 24V (galv.odd.)
                    
1x univerzální (relé)
 -
vstupy:       3x230 V
                    
24 V galvanicky oddëlené

 
                   
Interface:

232
- do 15 m 9600 Bps max.   (galv. odd.)
                 115 kBps max. (galv. neodd.)

485
- diferenciál max. 1,2 km, 32 stanic
                 9600 Bps
                   115 kBps

PSTN - telefonni Iinka, modem
                 2400 Bps
                 V.22 BIS, V.23,V.21. V.25, BELL 212

HDLC - protokol DLMS standard / nový

PLC - power line carry / po kabelech
                 200 - 500 m
                 norma CENEC (132,5 kHz)

Izolační hladina 4kV pro všechny interface