70072-0188-00(1)

14
70072-0188-00 TECHNICAL  NOTE 12/2007 PowerLogic, ION, ION Enterprise, MeterM@il, WebMeter and Modbus are either trademarks or registered trademarks of Schneider Electric. Electrical equipment should be installed, operated, serviced, and maintained only by qualified personnel. No responsibility is assumed by Schneider Electric for any consequences arising out of the use of this material. © 2007 Schneider Electric.  All rights reserved. www.powerlogic.com Troubleshooting Meter Wiring This document outlines wiring troubleshooting procedures for ION7300 series, ION7550 / ION7650, ION8600,  and ION8800 meters. Troubleshooting your meter’s wiring  before commissioning can save you time and money. D  ANGER During normal operation of ION devices, hazardous voltages are present which can cause severe injury or death. Only qualified, properly trained personnel should perform installation, se rvicing and operation. NOTE In this Technical Note, the three phases are referred to as A, B and C. The meter input terminals are marked 1, 2 and 3 for the voltage and current phase inputs. Positive phase rotation is seen as anti- clockwise, with positive phase sequence A, B, C. In This Document  Checking Wiring D iagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Checking PT and CT Polarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2 Checking Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2 Checking Wiring using the RealTime Phasor Viewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3 Using CT Shorting Test Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4 Using PT Secondary Winding Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4 Types of Wiring Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Diagnosing Wiring Issues using the Phasor Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5  Appendix A: Manual Power Calcu lations to Determine Wiring Errors . . . . . . 7 WYE Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8 DELTA Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

Transcript of 70072-0188-00(1)

Page 1: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 1/14

70072-0188-00TECHNICAL  NOTE 12/2007

PowerLogic, ION, ION Enterprise,MeterM@il, WebMeter andModbus are either trademarks orregistered trademarks ofSchneider Electric.

Electrical equipment should beinstalled, operated, serviced, andmaintained only by qualified

personnel. No responsibility isassumed by Schneider Electric forany consequences arising out ofthe use of this material.

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

www.powerlogic.com

Troubleshooting Meter WiringThis document outlines wiring troubleshooting procedures for ION7300 series, ION7550 / ION7650, ION8600, and ION8800 meters. Troubleshooting your meter’s 

wiring  before commissioning can save you time and money.

D ANGER 

During normal operation of ION devices, hazardous voltages are present which can cause severe injury 

or death. Only qualified, properly trained personnel should perform installation, servicing and operation.

NOTE

In this Technical Note, the three phases are referred to as A, B and C. The meter input terminals are

marked 1, 2 and 3 for the voltage and current phase inputs. Positive phase rotation is seen as anti-

clockwise, with positive phase sequence A, B, C.

In This Document 

Checking Wiring Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Checking PT and CT Polarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2

Checking Wiring  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2

Checking Wiring using the Real‐Time Phasor Viewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3

Using CT Shorting Test Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

Using PT Secondary Winding Fuses  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

Types of Wiring Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Diagnosing Wiring Issues using the Phasor Tool  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

 Appendix A: Manual Power Calculations to Determine Wiring Errors . . . . . . 7WYE Mode  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

DELTA Mode  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

Page 2: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 2/14

Checking Wiring Diagrams Troubleshooting Meter Wiring

Page 2 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

Checking Wiring Diagrams   Study the meter wiring diagrams in your meter’s installation guide to ensure 

that the wiring method is correct in your site installation diagrams. 

  Check all meter wiring to ensure that it is correct and as shown on the site 

installation diagrams. Do not rely solely on vector diagrams to determine correct wiring. The wiring should  be marked with unique numbers or color coded. This 

makes installation and checking easier. If the wiring is incorrect, the meter 

displays incorrect readings. 

Checking PT and CT Polarity Potential transformer (PT) and current transformer (CT) polarity is normally 

indicated  by markings at the device terminals. In rare situations, these can  be 

incorrectly marked. Test to verify that the PT and CT polarities are correct as 

marked, especially if protection relays are installed in the secondary circuits of the 

PTs 

and 

CTs. 

Incorrect 

operation 

will 

occur 

if 

the 

polarities 

are 

incorrectly 

marked.

CTsPolarity can  be tested using the flick test. Connect an analog ammeter (hand‐held 

multi‐meter) to the secondary terminals of the CT, meter positive to X1 and 

negative to X2. Using a suitable low‐voltage  battery, connect the negative terminal to H2 of the CT. While watching the analog ammeter, apply a current pulse to the 

CT  by connecting and disconnecting the  battery positive to H1 of the CT. If the 

polarity is correct, the meter needle gives a positive flick on closing and a negative 

flick on  breaking the circuit.

PTsTest PT polarity in the same way as the CT (connecting the  battery to the primary 

side) or  by applying a low voltage (for example, 120 VAC) to the primary winding 

and comparing primary and secondary voltages on a dual trace oscilloscope.

Checking WiringTest all wiring  by ringing out and mark the conductors with wire numbers as 

indicated on the drawing. The conductors or cabling should  be disconnected from 

terminals at  both ends. Ringing out is  best done using an audible continuity tester. Connect the tester  between a wire and ground. At the other end, short wires to 

ground one  by one until the correct conductor is located. Mark the tested 

conductor at  both ends.

C AUTION

Do not ring out conductors that are energized.

Page 3: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 3/14

Troubleshooting Meter Wiring Checking Wiring using the Real-Time Phasor Viewer

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 3

Checking Wiring using the Real-Time Phasor ViewerION Setup version 2.1 and higher has a real‐time Phasor Viewer available for some 

meters. The Phasor Viewer provides detailed harmonics calculations for a voltage 

or current input on a meter. This information is valuable for power quality 

analysis, selecting properly rated transformers, and fault detection. For more 

details regarding

 the

 Phasor

 Viewer,

 refer

 to

 the

 ION  Setup User Guide.

NOTE

The Phasor Viewer in ION Setup is configured by default to display correctly for the meter installer. Users

can change the display to rotate clockwise or counterclockwise using the Phasor Rotation option located

on the Conventions tab under ION Setup Tools Options.

To access the Phasor Viewer:

1. Log on to ION Setup and connect to your meter in Basic Mode.

2. In the Setup Assistant, go to the Verification screen and click the Wiring tab.

3. Select Phasor Viewer, then click Confirm.

The Phasor Viewer appears, containing  both voltage and current phasors on the 

Combined and Side by Side tabs. The combined view also contains power readings.

Page 4: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 4/14

Using CT Shorting Test Blocks Troubleshooting Meter Wiring

Page 4 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

Using CT Shorting Test BlocksA current transformer (CT) develops a very high voltage across its secondary 

winding if the secondary circuit is open circuited while current is flowing in the 

primary winding. This could damage the CT and cause electric shock. It is 

recommended that you use a CT shorting device in the secondary circuit. If the 

metering circuit

 needs

 future

 maintenance,

 you

 can

 safely

 short

 the

 CT

 secondary

 

to perform maintenance without switching off the primary system.

Using PT Secondary Winding FusesThe PT secondary circuit should  be fitted with fuses as shown in the meterʹs 

technical documentation. A practical choice of fuse rating is 2A. The fuses should 

 be properly coordinated with any other fuses on the same circuit. When the fuses 

are removed, the meter is isolated from the PT and maintenance can  be done 

safely.

Additional tests could include:

  CT magnetization curve

  PT phasing check

  Ratio check

  Check CT polarity  back to meter terminals

  Inject meter from test terminal

Page 5: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 5/14

Troubleshooting Meter Wiring Types of Wiring Issues

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 5

Types of Wiring IssuesIf you suspect a wiring problem, first check that the meter is programmed properly 

with the correct PT and CT ratios and that the Volts Mode setting is correct.

Depending on the configuration, there can  be 3 CT and 3 PT secondary windings 

(12 conductor ends) that need to  be applied to the meter with the correct polarity. Without proper commissioning testing, these could  be connected incorrectly, causing the meter to display false readings. Possible wiring errors can include:

  Swapped current phases

  Incorrect current polarities

  Swapped voltage phases

  Incorrect voltage polarities

For most of the above wiring errors, the meter displays correct values for voltage 

and current while the W, VA, VAR and power factor values are incorrect (for 

example, when

 metering

 a load,

 a negative

 kW

 value

 indicates

 incorrect

 

polarities).

Diagnosing Wiring Issues using the Phasor ToolDownload the phasor tool from the Support area of the powerlogic website. The 

phasor tool is a Microsoft Excel spreadsheet. You must enable macros in Microsoft Excel for the phasor tool to work.

Before using the phasor tool, verify the following:

  Your meter’s Volts Mode setting (Delta or Wye).

  Your meter’s

 frequency

 matches

 the

 frequency

 of

 the

 system

 you

 are

 metering.

  Your loads are  balanced and non‐distorted (THD ~0).

You must enter the per‐phase power parameters as read  by your meter, either kW 

and PF or voltage and current angles.

  If your meter is configured for Wye Volts Mode, note the power parameters for phase A, B and C from the front panel display, through the Vista component of ION Enterprise or from the real‐time data screens in ION Setup.

  If your meter is configured for Delta Volts Mode, temporarily switch the meter 

to 4‐Wire Wye Volts Mode. Read the per‐phase power parameters for phase A 

and phase C from the front panel display, through the Vista component of ION 

Enterprise or

 in

 the

 real

‐time

 data

 screens

 in

 ION

 Setup.

 Ignore

 phase

 B

 

information. Return the meter to Delta Volts Mode.

Open the phasor tool spreadsheet in Microsoft Excel, enable macros, and 

acknowledge the disclaimer. Follow the instructions on the spreadsheet to 

generate actual and corrected phasors to determine meter wiring errors. Refer to 

the example document that accompanies the phasor tool for examples.

Page 6: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 6/14

Diagnosing Wiring Issues using the Phasor Tool Troubleshooting Meter Wiring

Page 6 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

Refer to “Appendix A: Manual Power Calculations to Determine Wiring Errors” 

on page 7 for more information.

Page 7: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 7/14

Troubleshooting Meter Wiring Appendix A: Manual Power Calculations to Determine Wiring Errors

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 7

 Appendix A: Manual Power Calculations to Determine Wiring Errors

You can confirm correct wiring with the following steps:

1.   Determine the load characteristics: You need to know rough estimates of the VA or W rating and power factor. If the plant is not running at full load, this 

can have an effect on the power factor. Induction motors have poor power factors when operating at less than full load.

2.   Perform Power Calculations: Perform calculations to determine the expected 

power parameters for your application, using the voltage, current, and power 

values displayed on the meter.

When calculating power parameters, use a simplified model. Visualize the meter’s 

input circuits as 3 separate voltmeters with a common connection  brought out to 

the VREF (V4) terminal. Current inputs operate like 4 separate ammeters.

Using the above model of the meter makes it easier to understand the various 

configurations and voltage modes.

NOTE

Some ION meters do not have VREF (V4) or I4 terminals.

 V1 V2  V3  A1  A2 A3  A4

 V1  V2  V3 VREF I11 I12 I21 I22 I31 I32 I41 I42

Meter

Page 8: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 8/14

 WYE Mode Troubleshooting Meter Wiring

Page 8 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

 WYE ModeWhen the meter is set for WYE mode, each of the phases can  be seen to  be metered 

 by a separate power meter. Each phase can therefore  be checked independently 

(see figure  below).

Power Calculations:For a  balanced and non‐distorted (THD approaches 0%) load, the power parameter totals can  be calculated as  below:

kW = 3* | Vln | * | I | *power factor

kVA = 3* | Vln | * | I |

kVAR = SQRT(kVA*kVA

  ‐kW*kW)

Check each of the power parameters on a per phase  basis. In WYE mode, the per‐

phase power parameters should  be one third of the totals if the load is  balanced. If your meter does not display power values per phase, you can do the following:

1. Remove the fuses for V2 and V3, isolating these inputs from the meter. Check 

that the meter displays zero readings for VBN and VCN. The meter now uses 

the voltage applied to V1 and the current applied to I1 to determine the power 

parameters for the A phase. The meter should display kW, kVAR and kVA 

readings that are 1/3 of the total values calculated.

2. Perform the same check for B phase  by removing the V1 and V3 fuses.

3. Perform the same check for C phase  by removing the V1 and V2 fuses.

NOTE

The readings obtained by performing the above check are only accurate if the meter’s system frequency 

matches the frequency of the system being monitored.

Table 1 and 2 show how the power parameters (kVA, kW and kVAR) are affected 

 by incorrect connection of the voltage and current wiring. Only single error 

V A0º

VC

120º

VB

240º

IC

100º

IBI A

220º

340º

Page 9: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 9/14

Troubleshooting Meter Wiring WYE Mode

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 9

situations are shown; there are many more possible multiple‐error combinations. The power values shown are normalized values,  based on the correct values. The 

tables are shown for a load with lagging power factor of about 86%.

Normalized Power Parameters (Volts Mode = WYE)

Table 

1: 

Current 

connections 

correct, 

with 

voltage 

connections 

as 

shown: 

kVA kW kVAR  

 Va,Vb,Vc n/a n/a n/a

 Va,Vc,Vb 0 0 0

 Vb,Va,Vc 0 0 0

 Vc,Vb,Va 0 0 0

-Va,-Vb,-Vc n/a -1 -1

-Va,Vb,Vc 0.3 0.3 0.3

 Va,-Vb,Vc 0.3 0.3 0.3

 Va,Vb,-Vc 0.3 0.3 0.3

 Vb,Vc,Va n/a 0 -2

 Vc,Va,Vb n/a -1 n/a

Table 2: Voltage connections correct, with current connections as shown:

kVA kW kVAR  

Ia, Ib, Ic n/a n/a n/a

Ia, Ic, Ib 0 0 0

Ib, Ia, Ic 0 0 0

Ic, Ib, Ia 0 0 0

-Ia, -Ib, -Ic n/a -1 -1

-Ia, Ib, Ic 0.3 0.3 0.3

Ia, -Ib, Ic 0.3 0.3 0.3

Ia, Ib, -Ic 0.3 0.3 0.3

Ib, Ic, Ia n/a -1 n/a

Ic, Ia, Ib n/a 0 -2

Page 10: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 10/14

DELTA Mode Troubleshooting Meter Wiring

Page 10 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

Example

You have  just installed an ION meter. The known good power values for the 

installation site and the measured values from the meter are shown  below:

The meter values are obviously incorrect, and you suspect incorrect wiring of the 

current and/or voltage inputs.

Dividing the meter values  by the known values gives you the normalized values 

as used in Tables 1 and 2:

  normalized kVA = 0.333

  normalized kW = 0.334   normalized kVAR = 0.332

Inspecting the tables, you can see that your meter may have either of:

  any one current phase connection reversed 

  any one voltage phase connection reversed 

This method reduces the list of possible wiring errors and can  be used to confirm 

a suspected wiring error.

DELTA ModeIn DELTA mode, the measurement is performed using the two wattmeter method. The meter needs only VAB (applied to V1), VCB (applied to V3), I1 and I3 to 

measure the total power. VCA is calculated and IB is measured. Both are displayed 

 but are not used  by the meter for the power calculations in DELTA mode.

If all voltages are approximately the same magnitude, then the polarities of VAB 

and VCB are either  both correct or  both incorrect

Checking the Two Wattmeter ValuesFor troubleshooting purposes only, temporarily change your meter from DELTA 

mode to WYE mode. In WYE mode, the two wattmeter values are seen on phases 

A and C. Ignore any values on phase B. Once you have determined the two 

wattmeter values, reset your meter  back to DELTA mode.

If your meter does not display per‐phase power values in WYE mode, you can do 

the following:

Power Values

 ApparentPower Real Power Reactive Power

Known Values 1035 kVA 896.3 kW 517.5 kVAR  

Meter Values 345 kVA 300 kW 172 kVAR  

Page 11: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 11/14

Troubleshooting Meter Wiring DELTA Mode

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 11

  Remove the fuse for V3, isolating that input from the meter. The meter now uses 

the voltage applied to V1 and the current applied to I1 to determine the power parameters for the phase A (wattmeter #1).

  Perform the same check for phase C  by removing the fuse for V1. The meter now 

uses the voltage applied to V3 and the current applied to I3 to determine the 

power parameters for phase C (wattmeter #2).

The power values seen for phases A and C differ depending on the power factor 

of the system. The following equations can  be used to calculate the power values 

for wattmeters #1 and #2:

 Wattmeter #1:

  kW = VLILcos (30o+phi)

  kVA = SQRT(kW2 + kVAR2)

  kVAR = VLILsin (30o+phi)

 Wattmeter #2:

  kW = VLILcos (30o‐phi)

  kVA = SQRT(kW2 + kVAR2)

  kVAR = VLILsin (30o‐phi)

phi = load power factor angle, or angle associated with load impedance

Examples (assuming a balanced, non-distorted load)

System power factor is unity:

  kW values have equal magnitude and sign.

  kVAR 

values 

have 

equal 

magnitude, 

 but 

phase 

is 

positive 

and 

phase 

is 

negative.

  kVA values are the same for phases A and C.

120º

I A

V AB30º

90º

VCB

IC

240º

IB

Page 12: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 12/14

DELTA Mode Troubleshooting Meter Wiring

Page 12 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.

System power factor is 86% lagging:

  kW value for phase C is the same as kVA value, the value for phase A is half of that.

  kVAR value for phase A is half of the total kVA value, the value for phase C is 

zero.

  kVA values are the same for phases A and C.

System power factor is 86% leading:

  kW value for phase C is small, value for phase A is same as kVA value.

  kVAR value for phase C is large, value for phase A is zero.

  kVA values are the same for phases A and C.

Table 3 and Table 4 show how the power parameters (kVA, kW and kVAR) are 

affected  by incorrect connection of the voltage and current wiring. Only single 

error situations are shown. There are many more possible multiple‐error 

combinations. The power values shown are normalized values,  based on the 

correct values. The tables are shown for a load with lagging power factor of about 86%. See the corresponding information in the “WYE Mode” section for an 

example of how to use the tables; use the equations for wattmeters #1 and #2.

330º

I A

V AB30º

90º

VCB

IC

210º

IB

0ºI A

V AB30º

90º

VCB

IC

270º

IB

150º

Page 13: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 13/14

Troubleshooting Meter Wiring DELTA Mode

© 2007 Schneider Electric. All rights reserved. Page 13

Normalized Power Parameters (Volts Mode = DELTA)

Table 3: Current connections correct, with voltage connections as shown

kVA tot kW tot kVAR tot  

 V1, V3 n/a n/a n/a

 V3, V1 0 0 0

 V1, -V3 0.6 -0.3 n/a

-V1, V3 0.6 0.3 -1

-V1, -V3 n/a -1 -1

Table 4: Voltage connections correct, with current connections as shown

  kVA tot kW tot kVAR tot  

Ia, Ib, Ic n/a n/a n/aIa, Ic, Ib 0 0 0

Ib, Ia, Ic 0 0 0

Ic, Ib, Ia 0 0 0

-Ia, -Ib, -Ic n/a -1 -1

-Ia, Ib, Ic 0.6 0.3 -1

Ia, -Ib, Ic n/a n/a n/a

Ia, Ib, -Ic 0.6 -0.3 n/a

Ib, Ic, Ia n/a -1 n/a

Ic, Ia, Ib n/a 0 -2

Page 14: 70072-0188-00(1)

8/13/2019 70072-0188-00(1)

http://slidepdf.com/reader/full/70072-0188-001 14/14

DELTA Mode Troubleshooting Meter Wiring

Page 14 © 2007 Schneider Electric. All rights reserved.