Die meisten gewerblichen Anschlüsse und großen Unterverteilungszuleitungen werden über Stromwandler gemessen, weil kein Zähler Hunderte Ampere durch seine eigenen Klemmen führen kann. Der Zähler sieht dann ein verkleinertes Abbild des Stroms, und eine Zahl auf einem Schild, das Wandlerverhältnis, verbindet das, was er zählt, mit dem, was der Stromkreis verbraucht hat. Dieser Leitfaden erklärt, wann ein Anschluss oder ein Unterzähler eine Wandlermessung braucht, wie das Wandlerverhältnis den Zählerstand in kWh umrechnet und wie Sie prüfen, ob das Ergebnis stimmt.
Was ist ein Stromwandler? erklärt, wie der Wandler selbst funktioniert, vom Gleichgewicht der Amperewindungen bis zur Gefahr eines offenen Sekundärkreises.
Wandlerzähler oder direktmessender Zähler
| Direktmessender Zähler | Wandlerzähler | |
|---|---|---|
| Wie der Strom zum Zähler gelangt | Der Laststrom fließt durch die Klemmen des Zählers | Stromwandler an jeder Phase liefern einen verkleinerten Sekundärstrom oder eine Spannung |
| Stromgrenze | Nennstrom des Zählers | Nennstrom der Stromwandler, bis zu Tausenden Ampere |
| Spannungsanschluss | Direkt | Direkt, über abgesicherte Spannungsabgriffe |
| Einzustellendes Verhältnis | Keines | Das Wandlerverhältnis, sofern der Zähler nicht Sekundärenergie anzeigt |
| Montage | Der Stromkreis muss abgeklemmt werden | Stromwandler werden um die Leiter gelegt; Klappwandler schließen sich um ein angeschlossenes Kabel |
| Woher der Fehler kommt | Vom Zähler | Vom Zähler und von den Stromwandlern |
Direktmessende Zähler enden bei etwa 100 A je Phase. Die drei direkt angeschlossenen Modbus-Zähler im Zählervergleich sind für 63 A, 65 A und 100 A ausgelegt. Nach den Abrechnungsregeln für Großbritannien (Settlement Codes) deckt die direkte Messung Anschlüsse bis 100 A je Phase ab, an einem Drehstromanschluss also etwa 72 kW (Elexon CP1273). Größere Anschlüsse werden über Stromwandler gemessen, und andere Länder legen eigene Grenzen fest. Bei einem Unterzähler ist die Grenze der Nennstrom des gewählten Zählers, und der Rest dieses Leitfadens gilt für jeden Unterzähler mit Wandleranschluss.
So wird ein Wandlerzähler angeschlossen
Ein Wandlerzähler für ein Drehstrom-Vierleitersystem hat drei Stromeingänge und vier Spannungsanschlüsse:
- Einen Stromwandler an jedem Außenleiter, mit dem Pfeil zur Last. Seine Sekundärseite ist mit dem Stromeingang des Zählers für diese Phase verbunden.
- Einen abgesicherten Spannungsabgriff an jeder Phase und den Neutralleiter. Jeder Stromeingang muss mit der Spannung derselben Phase gepaart sein.
- Bei Stromwandlern mit Stromausgang (1 A oder 5 A) eine Prüfklemmenleiste mit Kurzschlussbrücken zwischen Wandlern und Zähler, damit sich der Zähler ausbauen lässt, ohne einen Wandlersekundärkreis zu öffnen.
Der Zähler berechnet die Leistung jeder Phase aus Strom und Spannung dieser Phase und addiert die drei. Der Leitfaden zur Drehstromleistung erklärt, warum jeder Strom mit seiner eigenen Phasenspannung gepaart sein muss.
Wandlerverhältnis und Faktor
Das Wandlerverhältnis ist der Primärnennstrom geteilt durch den Sekundärnennstrom. Ein Stromwandler 400/5 liefert 5 A, wenn 400 A fließen; sein Verhältnis ist also 80. Der Zähler sieht nur die Sekundärseite. Wie er mit dem Verhältnis umgeht, bestimmt, wie Sie ihn ablesen:
- Der Zähler ist mit dem Verhältnis eingestellt. Sie geben Primär- und Sekundärstrom der Wandler im Zähler ein, und er zeigt Primärwerte an: Ampere, kW und kWh des Stromkreises. Viele Multifunktions- und Modbus-Wandlerzähler arbeiten so. Der SDM630MCT zum Beispiel hält das Wandlerverhältnis im Holding-Register 40063 und den Sekundärnennstrom von 1 A oder 5 A in einem anderen Register.
- Der Zähler zählt Sekundärenergie. Seine Anzeige zeigt die Energie auf der Sekundärseite der Wandler, und das Typenschild oder die Dokumentation der Messstelle nennt einen Faktor. Multiplizieren Sie jeden Zuwachs des Zählwerks mit dem Faktor, um die Energie des Stromkreises zu erhalten.
Wo an Hochspannungsanschlüssen zusätzlich Spannungswandler eingebaut sind, ist der Faktor das Produkt aus Stromwandlerverhältnis und Spannungswandlerverhältnis.
Ein falsches Verhältnis gehört zu den häufigsten Fehlern bei der Inbetriebnahme. Jeder Wert ist dann um denselben Faktor falsch, deshalb fällt der Fehler leicht nicht auf. Die Daten wirken weiter plausibel, und nur ein Abgleich mit einer anderen Referenz deckt ihn auf.
Genauigkeit eines Wandlerzählers
Die Klasse des Zählers gilt nur für den Zähler. IEC 62053-22 legt für Zähler mit Wandleranschluss die Klassen 0.1S, 0.2S und 0.5S fest. Die Stromwandler haben nach IEC 61869-2 eine eigene Klasse, und ihre Fehler kommen zu denen des Zählers hinzu. Ein Wandler der Klasse 1 darf bei Nennstrom ±1 % Verhältnisfehler haben und bei 5 % des Nennstroms ±3 %. An einem Stromkreis, der weit unter dem Nennstrom der Wandler läuft, kann der Wandlerfehler größer sein als der Fehler des Zählers.
Für die Abrechnung muss der Zähler außerdem eine zugelassene Bauart haben. In der EU behandelt die Messgeräterichtlinie (MID) Wirkenergiezähler in Anhang V (MI-003), und dieser Anhang erfasst nur den Zähler. Externe Stromwandler fallen nicht darunter. Der Leitfaden zur hochgenauen Strommessung erklärt den Unterschied zwischen einer Klasse und einer Zulassung, und der Leitfaden zur Stromwandlerauswahl zeigt, wie Sie Stromwandler dimensionieren und ihre Klasse wählen.
Einen Wandlerzähler prüfen
- Wandlerschild ablesen. Notieren Sie Verhältnis, Klasse und Nennausgangsleistung jedes Wandlers. Alle drei Phasen sollten dasselbe Verhältnis haben.
- Zählereinstellung ablesen. Vergleichen Sie Primär- und Sekundärstrom im Zähler oder den Faktor in der Dokumentation der Messstelle mit dem Schild.
- Strom vergleichen. Messen Sie unter Last jeden Phasenstrom mit einer Stromzange am Primärleiter. Der angezeigte Strom des Zählers sollte innerhalb der gemeinsamen Toleranz von Stromzange, Wandler und Zähler übereinstimmen.
- Jede Phase prüfen. Jede Phase sollte bei einer Last mit Bezug positive kW zeigen und einen zur Last passenden Leistungsfaktor. Negative kW auf einer Phase deuten auf einen verkehrt eingebauten Wandler hin. Ein Leistungsfaktor nahe 0,5 an einer ohmschen Last deutet auf einen Wandler hin, der mit der Spannung einer anderen Phase gepaart ist.
- Faktor auf Rechnung oder Bericht prüfen. Wo ein Versorger oder ein Bericht einen Faktor anwendet, muss er zu den eingebauten Wandlern passen, auch nach jedem Wandlertausch.
Die Beispielprüfung oben zeigt einen Stromwandler 400/5 bei 120 A: einen Sekundärstrom von 1,5 A, also 30 % des Nennstroms, wobei Zählereingang und Leitungsschleife innerhalb der Nennausgangsleistung des Wandlers liegen.
Wandlerzähler als Unterzähler
Ein Unterzähler mit Wandleranschluss ist die übliche Wahl für eine Unterverteilungszuleitung, eine Einspeisung oder jeden Stromkreis über etwa 100 A. Bei Nachrüstungen kommen meist Klappwandler zum Einsatz, die sich um das vorhandene Kabel schließen. Der Leitfaden zu Klappwandlern erklärt Montage und Prüfung, und der Leitfaden zur Unterzählung erklärt, wo die Zähler hingehören und wie Sie sie mit dem Hauptzähler abgleichen. Der Leitfaden zu Drehstromzählern mit Modbus erklärt, wie Sie Wandlerzähler über Modbus auslesen.
Wandlermessung mit EpiSensor
Der ZEM-65-Strommonitor ist ein dreiphasiger Monitor mit Wandlermessung, dessen Stromsensoren mitgeliefert werden: ein Klappwandler für 120 A oder Rogowski-Spulen für 300 A, 1 kA oder 3 kA. EpiSensor schließt die Sensoren an, kalibriert sie vor der Auslieferung mit dem Zähler und gibt für Zähler und Sensoren zusammen Klasse 0.5S nach IEC 62053-22 an. Es gibt kein Wandlerverhältnis einzustellen und keinen Faktor anzuwenden, deshalb kann der oben beschriebene Verhältnisfehler nicht auftreten. Die Genauigkeitsklasse des ZEM ist keine Zulassung für die Abrechnung. Hat ein eingebauter Wandlerzähler bereits eine Modbus-Schnittstelle, kann stattdessen ein ZMB Modbus Interface oder das Gateway ihn auslesen.
Häufige Fragen
Was ist ein Wandlerzähler?
Ein Stromzähler, der den Strom über Stromwandler an jeder Phase misst, statt den Laststrom durch seine eigenen Klemmen zu führen. Die Spannung nimmt er weiterhin direkt von den Leitern ab. Wandlerzähler werden für Anschlüsse und Stromkreise eingesetzt, deren Strom über dem Nennstrom eines direktmessenden Zählers liegt.
Was ist der Unterschied zwischen einem Wandlerzähler und einem direktmessenden Zähler?
Ein direktmessender oder direkt angeschlossener Zähler führt den vollen Laststrom durch seine Klemmen und ist deshalb auf seinen eigenen Nennstrom begrenzt, typischerweise bis 100 A je Phase. Ein Wandlerzähler misst einen verkleinerten Sekundärstrom oder eine Spannung von Stromwandlern und eignet sich deshalb für jeden Strom, für den die Wandler ausgelegt sind.
Wie liest man einen Wandlerzähler ab?
Prüfen Sie, ob der Zähler Primärenergie oder Sekundärenergie anzeigt. Nennen Anzeige oder Typenschild einen Faktor oder zählt der Zähler die Energie auf der Sekundärseite der Wandler, multiplizieren Sie die Differenz zweier Zählerstände mit dem Wandlerverhältnis (bei Wandlern 400/5 mit 80). Ist der Zähler mit dem Wandlerverhältnis eingestellt, zeigt die Anzeige bereits Primärenergie.
Wann ist eine Wandlermessung erforderlich?
Wenn der Strom je Phase über dem Nennstrom eines direktmessenden Zählers liegt. Nach den Abrechnungsregeln für Großbritannien deckt die direkte Messung Anschlüsse bis 100 A je Phase ab, an einem Drehstromanschluss etwa 72 kW. Bei einem Unterzähler ergibt sich dieselbe Grenze aus dem Nennstrom des gewählten Zählers.