Экспертиза прибора учета на предмет завышения показаний

Для установления соответствия/несоответствия метрологических характеристик конкретного прибора учета электрической энергии его паспортным значениям предусмотрена процедура инструментальной поверки, в ходе которой показания испытуемых приборов сравниваются с показаниями образцовых приборов и устанавливаются фактические значения погрешностей учета. Методика поверки регламентируется ГОСТ 8.584-2004, а для счетчиков Милур 307 также методикой поверки завода-изготовителя ТСКЯ.411152.007-1МП.

В материалах дела имеется свидетельство №C-AB/12-05-2022/********* о поверке средства измерения «счетчик электрической энергии статический Милур 307 .22RG2», зав. №************245, выполненной в ФБУ «******* ЦСМ». По результатам поверки средство измерения признано пригодным к применению.

В целях подтверждения пригодности средства измерения Милур 307 .22RG2, зав. №************245, к применению в ФБУ «Омский ЦСМ» в присутствии экспертов Ушакова С.Ю. и Эрбеса В.В. выполнен визуальный осмотр, вскрытие, и поверка исследуемого счетчика электроэнергии, о чем составлен акт от 26.01.2023 г. №5.5-**-2023.

При визуальном осмотре прибора учета видимых повреждений корпуса не выявлено. При вскрытии счетчика инородных устройств и следов кустарной пайки не обнаружено (рисунки 4, 5).
По результатам инструментальной поверки прибора учета (рисунок 6), выполненной в соответствии с ГОСТ 8.584-2004 [5] и ТСКЯ.411152.007-1МП [6], установлено, что метрологические характеристики средства измерения Милур 307 .22RG2, зав. №210370000290245 соответствуют заявленным паспортным данным.

При визуальном осмотре прибора учета видимых повреждений корпуса не выявлено. При вскрытии счетчика инородных устройств и следов кустарной пайки не обнаружено (рисунок 1).

По результатам инструментальной поверки прибора учета (рисунок 2), выполненной в соответствии с ГОСТ 8.584-2004 и ТСКЯ.411152.007-1МП, установлено, что метрологические характеристики средства измерения Милур 307 .22RG2, зав. №************245 соответствуют заявленным паспортным данным.

Согласно п. 42.2 Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ) при необходимости разрыва токовой цепи измерительных приборов, устройств релейной защиты, электроавтоматики цепь вторичной обмотки трансформатора тока предварительно закорачивается на специально предназначенных для этого зажимах или с помощью испытательных блоков. Во вторичной цепи между трансформаторами тока и установленной закороткой не допускается производить работы, которые могут привести к размыканию цепи.

Согласно п. 2.6.24 ПТЭЭП вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть всегда замкнуты на реле и приборы или закорочены.

Данные требования объясняются следующей особенностью трансформаторов тока. Нормальным режимом работы трансформаторов тока является режим короткого замыкания, т.е. когда вторичная обмотка трансформатора либо замкнута накоротко, либо на цепь с относительно малым сопротивлением. При размыкании цепи вторичной обмотки, когда через первичную обмотку проходит ток, магнитный поток в магнитопроводе трансформатора значительно возрастает, при этом во вторичной обмотке может наводиться большая ЭДС (при нагрузке, близкой к номинальной, при протекании тока короткого замыкания или в результате переходных процессов, вызванных режимами коммутации), и напряжение на ее выводах может достигать десятков тысяч вольт и быть смертельно опасным.

Магнитопровод трансформатора тока из-за возросшего магнитного потока будет подвергаться перегреву, что может привести к повреждению изоляции обмоток и железа трансформатора тока. Таким образом, перед отключением токовых цепей счетчика электрической энергии от трансформатора тока, вторичная обмотка трансформатора тока подлежит обязательному закорачиванию, в противном случае возникает опасность поражения человека электрическим током высокого напряжения и выхода трансформатора тока из строя.

Рассмотрим принципиальную схему трансформатора тока (рисунок 4).

В трансформаторе тока измеряемый ток в первичной (силовой) обмотке посредством явления электромагнитной индукции преобразуется в ток меньшего значения (вторичный ток), который может быть измерен счетчиком электрической энергии. При этом, как было сказано ранее, вторичная обмотка всегда должна быть замкнута, во избежание наведения высокой ЭДС (напряжения) на клеммах вторичной обмотки и возникновения опасности поражения электрическим током. На рисунке 4 вторичная обмотка замыкается через токовую обмотку счетчика электроэнергии 4. Перед отсоединением проводов вторичной токовой обмотки от счетчика электроэнергии требуется предварительно закоротить клеммы И₁ и И₂ (см. рисунок 5).
При этом, поскольку клемма И₂ имеет нулевой потенциал (т.к. нейтраль заземлена), на клемме И₁ и на концах проводов, подходящих от трансформатора тока к счетчику, также будут нулевые потенциалы. А поскольку корпус щита, в котором расположен счетчик электрической энергии также заземлен, то он тоже будет иметь нулевой потенциал. Следовательно, между проводами вторичной токовой обмотки трансформатора тока и металлическим корпусом шкафа (ящиком) будет отсутствовать разность потенциалов (напряжение), следовательно, возникновение электрической дуги невозможно.

То есть, при закороченных вторичных обмотках трансформаторов тока возникновение электрической дуги между вторичными токовыми цепями счетчика и корпусом шкафа, в котором расположен счетчик электроэнергии, невозможно.

Также из ответов свидетеля О-ва А.П. следует, что напряжение со счетчика снято не было. Между тем, согласно 42.9 ПОТЭУ работы по установке и замене приборов учета электроэнергии должны проводиться со снятием напряжения. В цепях электросчетчиков, подключенных к измерительным трансформаторам, при наличии испытательных коробок следует снимать напряжение со схемы электросчетчика в указанных коробках.
Таким образом, при демонтаже счетчика электрической энергии на цепях напряжения присутствовал потенциал. Поэтому при прикосновении одного из проводов напряжения к заземленному корпусу шкафа неизбежно возникновение короткого замыкания.

Однако, относительно события, произошедшего при демонтаже счетчика электроэнергии, следует также принять во внимание показания старшего мастера котельной.

Выдержка из стенограммы судебного заседания:
Время аудиофайла 40:14: «В момент замены. Когда 245-й счетчик снимали, <…> специалист <сетевой организации> провода отсоединял когда, отсоединил провод, убирал его в сторону, он упал на корпус, искрение произошло. Он с удивлением говорит: «Почему нулевой провод у нас под напряжением?» <…> Пятно черное на щите осталось».

Время аудиофайла 45:02: «<…> В момент отсоединения провода от счетчика. То есть от счетчика там отходит куча проводов, точно не знаю сколько, энергетик отсоединяет провод, видимо, будучи уверен, что он без напряжения, этот провод отводит в сторону, кладет его на металлический шкаф, на корпус, происходит вспышка, ну он, естественно, удивился, почему, говорит, у нас нулевой провод под напряжением?»

Свидетель дважды заостряет внимание на том, что специалист сетевой организации был удивлен тем фактом, что нулевой провод оказался под напряжением. Действительно, на рисунке 6 видно, что след от короткого замыкания находится вблизи от нулевых клемм счетчика электроэнергии. Следовательно, высоко вероятной является возможность того, что при монтаже счетчика нулевой провод был перепутан с проводом одного из фазных напряжений.

Как видно из таблицы 1, в марте расхождение показаний по счетчикам составило 206 473,60/147 680=1,398 раза (по отношению к 2020 году) и 206 473,60/145 160=1,422 раза (по отношению к 2021 году).

По другим месяцам сопоставить потребление по ведомостям не представляется возможным, поскольку счетчик Милур 307 №*****************245  не эксплуатировался полные месяцы в феврале и в апреле. Однако, существует возможность сопоставить среднесуточные объемы потребления в указанные месяцы.

Внутренняя память счетчика электроэнергии Милур 307 содержит информацию о посуточных объемах потребления электрической энергии. В рамках проведения настоящей экспертизы была осуществлена выгрузка из памяти счетчика данных об объемах потребления электрической энергии за весь период эксплуатации счетчика.

Исходя из полученных данных с учетом коэффициента трансформации (400) определены среднесуточные расходы электрической энергии за февраль, март и апрель 2022 года (таблица 2). Учитывались только полные сутки (т.е. период эксплуатации с 18 февраля по 20 апреля включительно). В таблице 2 также приведены среднесуточные расходы за февраль, март и апрель 2020 и 2021 годов, полученные путем деления общего расхода по счетчику ЦЭ6803В за эти месяцы (из таблицы 1) на соответствующее количество суток.

Как видно из таблицы 2, в среднем соотношение электропотребления по счетчикам Милур 307 №*****************245  и ЦЭ6803В в аналогичные периоды времени составило 1,490 раза.

На основании данных таблицы 3 построим векторные диаграммы для каждого акта. При этом вектора токов откладываются от опорного напряжения, за которое обычно принимается линейное напряжение U_ab, со знаком L – по часовой стрелке, со знаком C – против часовой. В таблице 4 приведены результаты построения векторных диаграмм, а также значения вторичных токов, углов сдвига между фазными токами и фазными напряжениями и рассчитанные на их основе коэффициенты мощности (cosφ) по фазам.

Из таблицы 4 видно, что во всех случаях (для всех счетчиков электрической энергии) векторные диаграммы имеют схожий вид, который свидетельствует об активно-индуктивном характере нагрузки (векторы токов всех фаз отстают от векторов своих фазных напряжений, что характерно для таких энергопринимающих устройств, как электрические приводы насосов, компрессоров, дымососов и др.). Углы сдвига фаз находятся в диапазоне от 5° до 39°, а коэффициенты мощности cosφ – от 0,777 до 0,996. При этом стоит отметить, что в режиме малых нагрузок фазные сдвиги уменьшаются, а значения cosφ стремятся к 1, т.е. характер нагрузки стремится к чисто активному (характерно для ламп накаливания, электронагревательных элементов). Поскольку в котельных, как правило, основными энергопринимающими устройствами являются электрические приводы, следует заключить, что вид векторных диаграмм соответствует характеру подключенной нагрузки. То есть на основании исследования векторных диаграмм нельзя утверждать, что вторичные токовые цепи каких-либо из анализируемых счетчиков электроэнергии подключены неверно.

Однако, как было сказано ранее, построение векторных диаграмм обычно выполняется от опорного напряжения U_ab, от которого отсчитываются углы векторов токов. Углы между другими напряжениями и токами, как правило, не измеряются, поскольку в трехфазной системе переменного тока все напряжения сдвинуты друг относительно друга на 120°, то есть их углы сдвига известны заранее. Поэтому угловые сдвиги между фазными напряжениями и токами определяются расчетными путем, исходя из углов, измеренных относительно опорного напряжения U_ab. Таким образом, если в схеме будут перепутаны фазный проводник напряжения фазы «C» и нулевой проводник, это никак не скажется на виде векторной диаграммы.

В рамках исследования по вопросу №4 были отмечены показания свидетеля, который дважды заостряет внимание на том, что специалист сетевой организации был удивлен тем фактом, что при демонтаже счетчика Милур 307 №*****************245  нулевой провод оказался под напряжением, что указывает на то, что возможно, при вводе в эксплуатацию счетчика были перепутаны нулевой и один из проводников фазного напряжения.

Рассмотрим, к чему может привести такое подключение.
В трехфазной четырехпроводной цепи переменного тока напряжением 220/380В разность потенциалов (напряжение) между любым фазным проводником и нулевым рабочим проводником составляет 220В. Такое напряжение называется фазным. При этом напряжение между двумя фазными проводниками составляет 220∙ =380В. На рисунке 7 приведена нормальная схема включения трехфазного счетчика электрической энергии, при которой напряжение каждой фазы на измерительных каналах счетчика составляет 220В.

Рассмотрим вариант, при котором, к примеру, нулевой проводник будет перепутан местами с проводником фазы «C» (рисунок 8).

Как видно из рисунка 8, при такой схеме на измерительных каналах счетчика по фазам «A» и «B» вместо фазного, будет присутствовать линейное напряжение 380В, в то время как на фазе «C» сохранится фазное напряжение 220В.

В то же время изменятся и углы между фазными токами и напряжениями, что также повлияет на учет.

Схема №1 (нормальная схема включения счетчика).
Счетчик электрической энергии Милур 307 №************245 предназначен для трансформаторного включения, т.е. токовые клеммы счетчика подключаются к выводам вторичных обмоток трансформаторов тока (см. рисунок 10).

Трансформаторы тока применяются для возможности измерения счетчиком нагрузки, превышающей номинальный ток счетчика (5А). В нашем случае токи нагрузки существенно ниже номинального тока счетчика, поэтому применение трансформаторов тока нецелесообразно. В связи с этим в рамках эксперимента применяется схема прямого включения счетчика, приведенная на рисунке 11. С точки зрения самого счетчика, данная схема ничем не отличается от схемы рисунка 10, поскольку для токовых обмоток счетчика непринципиально, откуда к ним поступает ток: от вторичных обмоток трансформатора или напрямую. Важно лишь, чтобы сила тока не превышала номинальный ток счетчика.

Общая схема испытания приведена на рисунке 12.

При схеме испытания при нормальной схеме включения счетчика получена следующая векторная диаграмма и электрические параметры (рисунок 13).

Как видно из рисунка 13, векторная диаграмма токов и напряжений имеет симметричный вид, характер нагрузки – активно-индуктивный, что соответствует типу подключенных энергопринимающих устройств.
Все фазные напряжения составляют около 230 В, линейные – около 400 В. Значения токов по фазам составляют около 0,75 А.
Далее осуществлен контрольный замер расхода электрической энергии в течение 15 минут. Результаты замеров приведены в таблице 5.

Схема №2 («неправильная» схема включения счетчика).

На втором этапе исследования счетчик электроэнергии Милур 307 №***********245 был подключен по схеме, приведенной на рисунке 14. В данной схеме на клеммах счетчика 9 и 10 перепутаны местами напряжение фазы «C» и нулевой провод.

При данной схеме включения счетчика Энерготестер ПКЭ-А также был включен по «неправильной» схеме (красный зажим был подключен к нулевому проводу, а голубой зажим – к фазе «С»), при этом была снята векторная диаграмма и измерены электрические параметры. Общая схема испытания приведена на рисунке 15.

При включении испытуемого счетчика по схеме, приведенной на рисунке 15, на дисплее прибора учета попеременно мигают символы B и C (см. рисунок 16).

Согласно таблице 4 п. 3.3.1 руководства по эксплуатации «неправильное чередование фаз отображается так: символ «А» индицируется постоянно, символы «В» и «С» мигают попеременно».

Таким образом, при схеме включения на рисунке 15 на счетчике отображается сигнал о неправильном чередовании фаз, однако для расшифровки данного сигнала электромонтажный персонал должен хорошо знать руководство по эксплуатации прибора учета Милур 307. Без его внимательного изучения, монтер может даже не понять, что счетчик сигнализирует о наличии проблемы. При этом счетчик продолжает работать и учитывать электроэнергию.

На рисунке 17 приведена векторная диаграмма при «неправильном» включении прибора учета.

Как видно из рисунка 17, вектора токов продолжают оставаться симметричными, в то время как вектора напряжений направлены в одну сторону, при этом углы между векторами напряжений вместо 120° составляют +60°, –29° и –30°.

Как известно из актов проверок прибора учета Милур 307 №**********245 в процессе его эксплуатации на объекте потребителя, его проверки проводились с применением прибора MI 2230 ВАФметр, производства «Метрель». В указанном приборе векторные диаграммы токов и напряжений разнесены по разным экранам, то есть, чтобы увидеть расположение векторов напряжений проверяющий должен переключиться на соответствующий экран, выбрав необходимый пункт в меню. Однако, поскольку при проверке правильности схемы включения инспекторы, как правило, ориентируются в основном на положение векторов тока, то проверяющий инспектор мог просто не переключиться на экран напряжений, из-за чего не увидел ошибки в подключении цепей напряжения.
Значения токов и напряжений при «неправильной» схеме включения прибора учета приведены на рисунке 18.

Как видно из рисунка 18, значения фазных токов на фазах «А» и «В» составляют около 400 В, в то время как на фазе «С» - остается равным около 230 В. То есть на фазах «А» и «В» вместо фазного присутствует линейное напряжение.
Для измерения фактического объема электроэнергии, потребляемого нагрузкой, цепи напряжения Энерготестера ПКЭ-А были переключены на нормальную схему (красный зажим к фазе «С», голубой зажим к нулевому проводу), в то время как на клеммах счетчика 9 и 10 схема осталась «неправильной» (см. рисунок 19).

Далее осуществлен контрольный замер расхода электрической энергии в течение 15 минут. Результаты замеров приведены в таблице 6.

Как видно из таблицы 6, соотношение между расходом, зафиксированным счетчиком при «неправильной» схеме включения, и Энерготестером ПКЭ-А составляет 0,122/0,092=1,33. А соотношение между измерениями счетчиком расхода при правильной и «неправильной» схемах включения за 15 минут составляет 0,122/0,090=1,36.
То есть при «неправильной» схеме включения наблюдается переучет электрической энергии.

Выполним расчет мощности при правильной и «неправильной» схемах включения, используя фактические значения токов, напряжений и углов между векторами токов и напряжений, измеренные с помощью прибора Энерготестер ПКЭ-А. Исходные данные для расчета приведены в таблице 7.

Активная мощность каждой фазы, Вт, определяется по формуле:

По формуле (1), исходя из данных таблицы 7, получим при нормальной схеме включения счетчика:

Суммарная активная мощность составит:

Суммарная активная мощность составит:

Как видно по результатам расчета за счет большого значения угла φ по фазе «B» (75,21°), мощность по фазе «B» при «неправильной» схеме учета даже меньше, чем при нормальной, а мощность фазы «С» и вовсе отрицательная из-за отрицательного значения угла φ по фазе «C» (-132,20°), что должно приводить к тому, что при «неправильной» схеме включения счетчик должен учитывать в 1,48 раза меньше, чем при нормальной, однако, экспериментально показано, что счетчик, напротив, учитывает в 1,33 – 1,36 раз больше. Это объясняется тем, что согласно руководству по эксплуатации, счетчик Милур 307 осуществляют двунаправленный учет энергии по модулю. То есть суммарное значение потребляемой мощности счетчиком при «неправильной» схеме включения будет вычисляться следующим образом:

Таким образом, учитываемая счетчиком электроэнергия при «неправильной» схеме в 486,838/363,956 = 1,338 раза будет превышать фактическую, что соответствует экспериментальным измерениям.

Данное соотношение электропотребления при нормальной и «неправильной» схемах справедливо лишь для симметричной нагрузки по фазам.
В случае, если соотношение нагрузки по фазам неравномерное, соотношение электропотребления также будет другим. Так, к примеру, при нагрузке по фазе «А» 1 А вместо 0,7468 А, соотношение составит около 1,44 в сторону переучета.

Ввиду того, что нам неизвестно распределение нагрузки по фазам в процессе эксплуатации прибора учета электрической энергии на объекте потребителя, достоверно установить соотношение неправильно учтенной электроэнергии в сравнении с фактически потребленной не представляется возможным. В этом случае рекомендуется при определении излишне учтенной электрической энергии руководствоваться потреблением за аналогичные периоды предшествующих лет.

Дополнительно стоит отметить, что в завершении экспериментального исследования было произведено термографирование счетчика электрической энергии Милур 307 №*********245 с помощью тепловизора UNI-T UTi120. На момент обследования тепловизором счетчик был подключен по «неправильной» схеме в общей сложности в течение 38 минут, из них последние 24 минуты без перерыва. Результаты термографирования показывают, что наиболее нагретой частью является область дисплея счетчика +33,3℃ (см. рисунок 20, слева), и варисторы фаз «А» и «В» (+33,8℃), на которые подано линейное напряжение, вместо фазного (рисунок 20, справа). Как видно, нагрев несущественный, не угрожающий выходу электронных компонентов из строя, что подтверждает возможность длительной эксплуатации прибора учета Милур 307 при "неправильной" схеме включения.