Stroomtransformator meetklasse en burden bij indirecte kWh-meting — waarom 0,2S/0,5S en de juiste VA-belasting ertoe doen

De gids over vermogen en cosφ meten met een driefasen-klemmenmeter behandelt directe stroommeting met een klemmeter. Bij grootverbruikaansluitingen wordt de energiemeting echter vaak indirect uitgevoerd via vast geïnstalleerde stroomtransformatoren (CT's) tussen installatie en meter. Deze gids gaat dieper in op een detail dat bij de keuze en aansluiting van die stroomtransformatoren vaak over het hoofd wordt gezien: de meetklasse en de burden, en waarom een verkeerde combinatie van beide een meetfout geeft zonder dat de CT zelf defect is.

Meetklasse: 0,2S en 0,5S volgens IEC 61869-2

IEC 61869-2 (stroomtransformatoren) definieert voor meetdoeleinden onder meer de nauwkeurigheidsklassen 0,2 / 0,5 / 1 en de bijzondere "S"-klassen 0,2S en 0,5S:

• Klasse 0,2S: maximale verhoudingsfout van ±0,2% en hoekfout van ±0,2° bij nominale stroom en nominale burden, gegarandeerd vanaf 1% van de nominale stroom (in plaats van 5% bij de gewone klasse 0,2).
• Klasse 0,5S: maximale verhoudingsfout van ±0,5%, eveneens gegarandeerd vanaf 1% van de nominale stroom.

Het verschil met de gewone (niet-S) klassen zit dus niet alleen in de foutgrens, maar vooral in het bereik waarover die foutgrens gegarandeerd is: een S-klasse CT blijft ook bij een laag belaste installatie (bijvoorbeeld 's nachts, of bij een grootverbruiker met sterk wisselend verbruik) binnen de opgegeven nauwkeurigheid, terwijl een gewone klasse-CT onder 5% van de nominale stroom een grotere fout kan geven. Voor facturatiemeting bij grootverbruikaansluitingen is dat relevant omdat een deel van het verbruik regelmatig ver onder de nominale CT-stroom kan liggen.

Burden: waarom te weinig belasting ook een probleem is

De burden is de impedantie (uitgedrukt in VA bij nominale secundaire stroom) die op de secundaire zijde van de CT is aangesloten — in de praktijk de meter zelf plus de bekabeling ertussen. De opgegeven nauwkeurigheidsklasse van een CT geldt uitdrukkelijk bij de nominale burden: een CT met bijvoorbeeld een nominale burden van 5 VA is gekarakteriseerd en getest bij die belasting.

Een veelvoorkomend misverstand is dat een lagere burden dan nominaal altijd gunstig is, omdat de CT dan "minder belast" wordt. In werkelijkheid geldt voor de nauwkeurigheidsklasse een burdenbereik tussen een minimum (doorgaans 25% van de nominale burden) en de nominale waarde; een burden die daar ver onder ligt — bijvoorbeeld een moderne digitale meter met een zeer lage stroomingang, aangesloten op een CT die is uitgelegd voor een veel hogere burden — kan buiten het gegarandeerde nauwkeurigheidsbereik van de klasseaanduiding vallen. Omgekeerd geeft een burden die de nominale waarde overschrijdt (bijvoorbeeld door een te lange of te dunne secundaire bekabeling) een grotere fout dan de klasseaanduiding belooft.

Waarom dit tot een meetfout leidt zonder dat de CT defect is

Een CT die naar specificatie is geproduceerd en geen enkel defect vertoont, kan dus toch buiten zijn opgegeven nauwkeurigheidsklasse meten zodra de daadwerkelijk aangesloten burden niet overeenkomt met waarvoor de klasseaanduiding geldt. Dit is geen fout van de CT zelf, maar een gevolg van een niet-passende combinatie van CT en secundaire belasting — een onderscheid dat bij een onverklaarbare meetafwijking vaak wordt gemist omdat de aandacht dan eerst naar de CT of de meter zelf gaat in plaats van naar de burden-match ertussen.

Let op: de exacte minimum- en maximumburden, het toegestane vermogensfactorbereik van de burden (doorgaans cos φ = 0,8 inductief bij burden ≥ 5 VA, cos φ = 1 bij burden < 5 VA) en de precieze foutgrenzen zijn vastgelegd in IEC 61869-2; voor een concreet project gelden de naamplaatgegevens van de betreffende CT en de opgave van de meterfabrikant.

Praktische relevantie

Bij vervanging van een meter op een bestaande CT-geïnstrumenteerde aansluiting — bijvoorbeeld bij overstap naar een digitale meter met een andere (doorgaans veel lagere) stroomingang dan de oude elektromechanische meter — is het zinvol te controleren of de nieuwe burden nog binnen het voor de CT-klasse gegarandeerde bereik valt. Bij nieuwbouw van een grootverbruikaansluiting is de keuze voor 0,2S of 0,5S mede afhankelijk van het verwachte lastprofiel: bij sterk wisselende of overwegend lage belasting is 0,2S beter geschikt om ook in het lagere stroombereik nauwkeurig te blijven meten.

Veelgemaakte fouten

1. Ervan uitgaan dat een lagere burden dan nominaal altijd beter is — onder de minimumburden (doorgaans 25% van de nominale waarde) valt de CT buiten zijn gegarandeerde nauwkeurigheidsklasse.
2. Een oude CT combineren met een nieuwe digitale meter zonder de burden-match te controleren — een sterk afwijkende burden ten opzichte van de nominale waarde van de CT geeft een meetfout die niet aan de meter zelf ligt.
3. De klasse 0,5 (zonder S) gebruiken bij een sterk wisselend lastprofiel met veel laagbelaste uren — zonder de S-garantie tot 1% van de nominale stroom kan de fout bij laag verbruik groter zijn dan verwacht.
4. De secundaire bekabeling tussen CT en meter verlengen zonder de toegevoegde burden te herberekenen — extra kabellengte voegt impedantie toe aan de burden en kan de nominale burden alsnog overschrijden.

Gerelateerd

• Vermogen en cosφ meten met een driefasen-klemmenmeter
• P1-poort, DSMR-telegram en de slimme meter
• Stroomtang AC/DC, Hall-effect en meetfouten
• Harmonischen meten met een netanalyzer en de K-factor