|
Стр. 2
z - полное сопротивление вторичной обмотки.
т2
_
Согласно выражению (16) и построен вектор ЭДС E на диаграмме.
2
__
Вектор рабочего магнитного потока ФИ отстает на 90- от вектора
_
вторичной ЭДС Е , наведенной этим магнитным потоком. Вектор
2
_
намагничивающего тока I опережает вектор рабочего магнитного
02
__
потока ФИ на угол гамма, обусловленный активными потерями в стали
магнитопровода. Угол гамма может быть получен из экспериментальных
кривых:
гамма = f (B ),
m
где B - амплитуда магнитной индукции.
m
_
Вектор приведенного первичного тока I построен на диаграмме
12
_ _
как сумма векторов вторичного I и намагничивающего тока I :
2 02
_ _ _
I = I + I . (17)
12 2 02
Токам I и I соответствуют МДС первичной и вторичной обмоток;
1 2
МДС первичной обмотки F = I w лишь частично уравновешивается
1 1 1
МДС вторичной обмотки F = I w , в результате чего в
2 2 2
магнитопроводе создается рабочий магнитный поток с амплитудой
ФИ = B Q, приближенно соответствующий току I по характеристике
m m 02
намагничивания сердечника:
B = f (H),
m
где Н - действующее значение напряженности магнитного поля:
I w
02 2
H = ------.
l
Такая векторная диаграмма верна лишь при принятых на схемах
рисунка 1, а и б положительных направлениях токов и ЭДС. Если на
этих схемах для одного из токов принять за положительное
противоположное направление, то при отсутствии погрешностей токи
I и I должны быть показаны двумя одинаковыми по модулю
2 12
векторами, сдвинутыми на 180-. Физический смысл явления,
отражаемого этим формальным правилом, заключается в том, что
вторичный ток размагничивает магнитопровод, намагничиваемый
первичным током.
1.3. Метрологические характеристики ТТ
для релейной защиты
В ГОСТ 7746-89 [14] регламентированы три вида погрешностей
ТТ - токовая, угловая и полная. Все они служат количественными
характеристиками отличий вторичного тока ТТ (конечно, умноженного
на номинальный коэффициент трансформации n ), от первичного.
т ном
Стандарт регламентирует погрешности только в установившемся режиме
и только при синусоидальном первичном токе.
Определения понятий этих погрешностей даны в ГОСТ 18685-73
[15] (основаны на номинальном коэффициенте трансформации).
Токовая погрешность. Токовая погрешность характеризует
относительное различие действующих значений токов, выражается в
процентах и определяется по формуле
I n - I I - I /n
2 т ном 1 2 1 т ном
f = -------------- 100 = -------------- 100, (18)
т I I /n
1 1 т ном
где I , I - действующие значения соответственно первичного и
1 2
вторичного токов.
Угловая погрешность. Угловая погрешность определяется как угол
дельта между вектором первичного тока и вектором первой гармоники
вторичного тока (см. рисунок 2). Она выражается в градусах
(минутах) или радианах (сантирадианах) и считается положительной,
когда вектор вторичного тока опережает вектор первичного тока.
Пользуясь методом эквивалентных синусоид и векторной диаграммой,
угловая погрешность дельта может быть вычислена через значения
угла потерь в стали гамма, угла фи между векторами вторичной ЭДС
2
E и вторичного тока I , а также через отношение модулей векторов
2 2
намагничивающего и первичного токов, приведенных к числу витков
I
02
вторичной обмотки ---:
I
12
I
02
sin дельта = --- cos (фи + гамма). (19)
I 2
12
Полная погрешность. Полная погрешность эпсилон, выраженная в
процентах, определяется по формуле
____________________________
100 /1 Т 2
эпсилон = --- \/ - интеграл (i n - i ) d t, (20)
I Т 0 2 т ном 1
1
где:
I - действующее значение первичного тока;
1
i и i - мгновенные значения вторичного и первичного токов;
2 1
Т - длительность периода тока;
t - текущее время.
Величина
(i n - i ) = i (21)
2 т ном 1 эпсилон 1
называется первичным мгновенным током полной погрешности.
Аналогично определяется вторичный мгновенный ток полной
погрешности
i - i
2 1
(-------) = i . (22)
n эпсилон 2
т ном
Полная погрешность может быть выражена через i :
эпсилон 2
________________________
/ i
100 /1 Т 1 2
эпсилон = ------ \/ - интеграл (i - ------) d t =
I Т 0 2 n
1 т ном
------
n
т ном
I n
эпсилон 2 т ном
= ----------------- x 100, (23)
I
1
где I - действующее значение тока i .
эпсилон 2 эпсилон 2
Для уменьшения токовой погрешности (в некотором диапазоне
токов) заводы - изготовители ТТ часто применяют так называемую
витковую коррекцию, состоящую в том, что действительное число
витков вторичной обмотки w делается немного меньше номинального
2
w , рассчитанного по номинальному коэффициенту трансформации и
2 ном
числу витков первичной обмотки по формуле (15). Если ТТ имеет
витковую коррекцию, то его коэффициент витковой коррекции
w - w w K
2 ном 2 2 B
сигма = ----------- = 1 - --------- = 1 - ------. (24)
в w w n n
2 ном 1 т ном т ном
Для выяснения связи между током полной погрешности и
намагничивающим током сложим выражения вторичного намагничивающего
тока из формулы (5) с выражением (22) вторичного мгновенного тока
полной погрешности. При этом получим:
i + i = сигма i . (25)
02 эпсилон 2 в 12
Выражение (25) показывает, что при отсутствии витковой
коррекции (сигма = 0) вторичный мгновенный ток полной погрешности
в
равен мгновенному вторичному намагничивающему току, взятому с
обратным знаком.
В общем случае
i = - (i - сигма i )
эпсилон 2 02 в 12
или
i - (- i ) = сигма i ,
эпсилон 2 02 в 12
т.е. разность между вторичным мгновенным током полной погрешности
и взятым с обратным знаком вторичным намагничивающим током прямо
пропорциональна приведенному к w первичному току i , причем
2 12
коэффициентом пропорциональности является коэффициент витковой
коррекции.
Следовательно, при синусоидальном первичном токе ток полной
погрешности и намагничивающий ток, взятый с обратным знаком, имеют
одинаковый состав высших гармоник и различаются только первыми
гармониками. Между их первыми гармониками справедливо соотношение,
аналогичное формуле (25):
_ _ _
I + I = сигма I
02 эпсилон 2 в 12
или (26)
_ _ _
I = - (I - сигма I ).
эпсилон 2 02 в 12
На векторной диаграмме токов ТТ, построенной для первых
гармоник, векторы будут располагаться приблизительно так, как
показано на рисунке 3.
При наличии витковой коррекции (сигма > 0) имеем следующие
в
соотношения между величинами:
K
в
n = ------------ > K ,
т ном (1 - сигма ) B
в
I I (1 - сигма )
1 1 в
------ = --------------- = I (1 - сигма ) < I .
n K 12 в 12
т ном B
Витковая коррекция уменьшает токовую и полную погрешности в
некотором диапазоне первичных токов, но практически не влияет на
угловую погрешность ТТ. Следует также заметить, что витковая
коррекция обычно рассчитывается для компенсации небольших
погрешностей.
Как уже было отмечено, физические процессы трансформации тока
в ТТ зависят от действительных чисел витков обмоток. Поэтому в
расчетах для релейной защиты нередко соотношения между токами ТТ
выражаются через витковый коэффициент трансформации и для
характеристики установившегося режима ТТ вместо токовой
погрешности используется погрешность МДС в процентах:
I w I K - I
2 2 2 B 1
f = (----- - 1) 100 = ---------- 100, (27)
F I w I
1 1 1
а вместо полной погрешности используется относительный
намагничивающий ток I , выраженный в относительных единицах или
0*
процентах:
I I
02 01
I = --- = ---,
0* I I
12 1
или
I = 100 I .
0% 0*
Погрешность МДС однозначно связана с токовой погрешностью
через коэффициент витковой коррекции:
f + 100
F
f + 100 = ----------
т 1 - сигма
в
или
f = ~ f + 100 сигма . (28)
т F в
Отсюда следует, что если значение f отрицательное, а при
F
индуктивно-активной нагрузке ТТ оно всегда отрицательное, то с
помощью витковой коррекции токовая погрешность по абсолютному
значению может быть уменьшена, а при 100 сигма = - f она будет
в F
равна нулю.
Введение малой витковой коррекции при токе, не превышающем
номинальный ток ТТ, практически не влияет на погрешность МДС. При
этом согласно выражению (28) кривая зависимости токовой
погрешности от первичного тока I под влиянием витковой коррекции
1
сдвигается вверх всеми точками на величину 100 сигма относительно
в
кривой f (I ), а при отсутствии витковой коррекции совпадает с
F 1
последней (f = f ).
т F
Можно показать, что пренебрежение витковой коррекцией и
использование номинального коэффициента трансформации n
т ном
вместо K (т.е. принятие допущения K = n ) при расчете
B B т ном
токовой погрешности ТТ f приводит к ошибке в определении
т расч
токовой погрешности, приблизительно равной 100 сигма (%):
в
f = ~ f - 100 сигма ,
т расч т в
где f - действительное значение токовой погрешности.
т
Например, если сигма = 0,01 и f = +1%, то расчетное значение
в т
токовой погрешности будет f = 0, а если f = -0,5%, то
т расч т
получим f = -1,5%.
т расч
Отсюда следует, что при расчетной проверке измерительных ТТ на
соответствие требованиям класса точности обязателен учет витковой
коррекции, т.е. действительных чисел витков обмоток и номинального
коэффициента трансформации ТТ.
Номинальная вторичная нагрузка. Номинальная вторичная нагрузка
ТТ представляет собой значение нагрузки на зажимах вторичной
обмотки, указанное на паспортной табличке ТТ. Номинальная
вторичная нагрузка выражается в омах (z ) или в вольт-амперах
н ном
2
(S ) при номинальном вторичном токе (S = I z ).
н ном н ном 2 ном н ном
Значение номинальной вторичной нагрузки устанавливается заводом-
изготовителем, и на нем основываются требования к точности ТТ,
регламентируемые классами точности как для измерений, так и для
защиты. При расчетах релейной защиты желательно учитывать
сопротивление реле в режиме их срабатывания, причем по
максимальному значению, т.е. независимо от того, вырастает ли
сопротивление реле при срабатывании или падает, учитывать нужно
большее значение.
Предельная кратность. Предельная кратность тока ТТ по
точности, обычно именуемая просто предельной кратностью, - это
наибольшее значение кратности первичного тока (отношение
действующего значения первичного тока к номинальному его
значению), при которой полная погрешность при заданном
сопротивлении вторичной нагрузки и определенном ее коэффициенте
мощности не превышает допустимое значение, установленное в
зависимости от класса точности ТТ для защиты.
Трансформатор тока для защиты по ГОСТ 7746-89 [14]
подразделяется на классы точности 5Р и 10Р, для которых допустимое
значение полной погрешности соответственно равно 5 и 10%. В
составе требований классов точности 5Р и 10Р имеются также
требования по ограничению токовой и угловой погрешностей ТТ при
номинальном первичном токе.
Пределы допустимых погрешностей ТТ классов Р (для релейной
защиты) в рабочих условиях применения и в установившемся режиме
при номинальной нагрузке с cos фи = 0,8 (см. ГОСТ 7746-89) даны
ниже.
------T----------------------------------------------------------¬
¦Класс¦ Предел допустимой погрешности ¦
¦точ- +----------------------------------T-----------------------+
¦ности¦ при номинальном первичном токе ¦ полная погрешность ¦
¦ +--------T-------------------------+ при токе номинальной ¦
¦ ¦токовой,¦ угловой ¦предельной кратности, %¦
¦ ¦ % +------------T------------+ ¦
¦ ¦ ¦ минуты ¦сантирадианы¦ ¦
+-----+--------+------------+------------+-----------------------+
¦5Р ¦+/- 1 ¦+/- 60 ¦+/- 1,8 ¦5 ¦
+-----+--------+------------+------------+-----------------------+
¦10Р ¦+/- 3 ¦Не нормируют¦Не нормируют¦10 ¦
L-----+--------+------------+------------+------------------------
Предельная кратность тока ТТ является функцией сопротивления
вторичной нагрузки. Согласно ГОСТ 7746-89 [14],
заводы-изготовители в информационных материалах обязаны приводить
кривые предельной кратности вторичных обмоток класса Р для
вторичных нагрузок от 25% номинальной и выше. Кривые предельной
кратности изготовителями обычно даются для нагрузки с номинальным
коэффициентом мощности, равным 0,8.
Номинальная предельная кратность ТТ - это гарантируемая
изготовителем ТТ предельная кратность тока при номинальной
вторичной нагрузке с номинальным коэффициентом мощности и заданной
классом точности полной погрешности.
Для класса точности 5Р предельная кратность обычно
обозначается K , номинальная предельная кратность K .
5 5 ном
Соответственно для класса точности 10Р предельная кратность и
номинальная предельная кратность тока обозначаются K и K .
10 10 ном
Общее обозначение предельной кратности тока по точности -
буква K, номинальной предельной кратности - K .
ном
На паспортной табличке ТТ изготовитель указывает для вторичных
обмоток для релейной защиты номинальный класс точности (5Р или
10Р) и значение номинальной предельной кратности K .
ном
Ток намагничивания. Согласно ГОСТ 18685-73 [15] ток
намагничивания ТТ есть действующее значение тока, потребляемого
вторичной обмоткой ТТ, когда к вторичным зажимам подведено
синусоидальное напряжение номинальной частоты, причем первичная
обмотка и все остальные обмотки разомкнуты.
Процедура определения тока намагничивания, регламентированная
ГОСТ 7746-89 [14], сужает приведенное выше определение тока
намагничивания до его значения при одном расчетном значении
напряжения (U) на зажимах вторичной обмотки, равном действующему
значению вторичной ЭДС обмотки при номинальной нагрузке и
номинальной предельной кратности первичного тока ТТ.
Расчетное значение напряжения (вольт) находят по формуле
__________________________________
/ 2 2
U = I K \/(0,8 z + r ) + (0,6 z ) , (29)
2 ном ном н ном Т2 н ном
где:
r - активное сопротивление вторичной обмотки, его значение
Т2
должно быть приведено к температуре, при которой определяется ток
намагничивания;
K - номинальная предельная кратность при некоторой (5% или
ном
чаще 10%) полной погрешности;
z - номинальное сопротивление нагрузки данной вторичной
н ном
обмотки ТТ, Ом.
Значения расчетного напряжения U для измерения тока
намагничивания первой и промежуточных ступеней каскадных ТТ
устанавливаются в стандартах на ТТ конкретных типов.
Напряжение U следует измерять вольтметром, реагирующим на
среднее абсолютное значение напряжения.
Измерение напряжения U проводится:
- непосредственно на выводах испытуемой вторичной обмотки,
если ТТ не имеет собственной первичной обмотки;
- для ТТ, имеющих собственную первичную обмотку, - на выводах
первичной обмотки; при этом показания вольтметра должны быть
умножены на отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток;
- для шинных, втулочных, встроенных и разъемных ТТ, не имеющих
собственной первичной обмотки, - на выводах специальной
"контрольной" обмотки, намотанной на ТТ на время испытаний; при
этом показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел
витков вторичной и "контрольной" обмоток.
Ток намагничивания следует измерять амперметром
(миллиамперметром), реагирующим на действующее значение
несинусоидального переменного тока, например электромагнитной или
электродинамической системы.
Измеренное действующее значение тока намагничивания не должно
превышать допустимое значение, указанное изготовителем в паспорте
ТТ. Таким образом проверяется отсутствие короткозамкнутых витков
вторичной обмотки и соответствие ТТ указанной в его паспортной
табличке номинальной предельной кратности.
Согласно ГОСТ 7746-89 [14] ток намагничивания обмоток для
релейной защиты, выраженный в процентах от (I K ), не
2 ном ном
должен превышать допустимое значение полной погрешности для
номинального класса точности обмотки эпсилон . Обычно допустимое
доп
значение тока намагничивания изготовителем устанавливается много
меньшим, чем допустимый вторичный ток полной погрешности
I K эпсилон
2 ном ном доп
I = ----------------------.
эпсилон 100
2 доп
Так, например, для вторичных обмоток ТТ серии ТФРМ 330 - 750
кВ класса 10Р для релейной защиты допустимые значения тока
намагничивания изготовителем установлены в пределах от 12 до
88 мА, тогда как I превышает 1 А.
эпсилон
2 доп
1.4. Характеристики намагничивания и ВАХ
Характеристика намагничивания представляет собой зависимость
магнитной индукции в магнитопроводе ТТ от напряженности магнитного
поля.
Согласно ГОСТ 7746-89 [14] в информационных материалах
заводов-изготовителей должны приводиться типовые кривые
намагничивания магнитопроводов ТТ для защиты, снятые при
практически синусоидальной магнитной индукции, представляющие
зависимость амплитуды магнитной индукции В от действующего
m
значения напряженности магнитного поля Н при номинальной частоте
50 Гц.
Для изготовления магнитопроводов ТТ заводы используют
электротехническую сталь различных марок. Магнитопроводы
маслонаполненных ТТ на номинальное напряжение 35 кВ и выше,
произведенные Запорожским заводом высоковольтной аппаратуры (ЗЗВА)
во времена СССР, имеют тороидальную форму (ленточные
магнитопроводы) и изготовлены преимущественно из холоднокатаной
стали марки М6Х. В настоящее время ЗЗВА изготавливает
магнитопроводы ТТ из стали марки 3406 производства Верх-Исетского
завода. В таблицах Приложения Е приведены характеристики кольцевых
магнитопроводов для этих марок сталей различного качества по
данным ЗЗВА.
Московский Электрозавод для производства магнитопроводов ТТ
использует обычно холоднокатаную сталь марки 3408. Типовые
характеристики кольцевого магнитопровода из стали 3408 по данным
Электрозавода также приведены в Приложении Е. Графики усредненных
характеристик намагничивания для сталей М6Х и 3408 приведены на
рисунке 4.
Шихтованные (пластинчатые) магнитопроводы изготавливаются из
горячекатаной стали марок 1511 - 1513 (старые обозначения Э41 -
Э43) и используются обычно для производства ТТ на номинальное
напряжение 10 кВ и ниже. Характеристики таких магнитопроводов
имеются в [3].
Следует иметь в виду, что характеристики сталей имеют разброс
от партии к партии. Кроме того, несколько различаются
характеристики стали отдельного магнитопровода и готового ТТ.
Типовые характеристики намагничивания являются некоторыми
усредненными; чаще они близки к характеристикам магнитопроводов из
сталей худшего качества соответствующих марок. Поэтому при
использовании типовых характеристик намагничивания для расчетов
метрологических характеристик конкретных ТТ не приходится ожидать
высокой точности результатов конкретного расчета.
Более точные результаты получаются при использовании
характеристик намагничивания или пропорциональных им ВАХ
конкретных ТТ, снятых при практически синусоидальном напряжении
при помощи вольтметра, реагирующего на среднее абсолютное значение
напряжения, и амперметра, реагирующего на действующее значение
тока. При этом, как и при проверке тока намагничивания, напряжение
измеряется на выводах разомкнутой первичной обмотки или
специальной "контрольной" обмотки (в случае встроенных и других ТТ
без собственной первичной обмотки), наложенной на время испытаний.
Показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел
витков вторичной и первичной (или "контрольной") обмоток.
Напряжение питания подводится к вторичной обмотке, измеряется
протекающий по ней ток I . При таком способе снятия ВАХ
02
исключается влияние падения напряжения на сопротивлении вторичной
обмотки и измеряется фактически ЭДС, среднее абсолютное значение
которой пропорционально амплитуде магнитной индукции.
Координаты ВАХ Е (I ), снятой указанным здесь способом,
2 02
пропорциональны координатам характеристики намагничивания ТТ, т.е.
координатам зависимости В от Н:
m
E = 4,44 f w Q B ; (30)
2 2 m макс
H l
I = ---, (31)
02 w
2
где:
E - вторичная ЭДС (эквивалентное действующее значение, равное
2
среднему абсолютному значению, умноженному на коэффициент формы
для синусоиды 1,11);
I - действующее значение тока намагничивания;
02
Q - сечение стали магнитопровода;
B - максимальное значение магнитной индукции;
m макс
H - напряженность магнитного поля;
f - частота напряжения;
l - средняя длина силовой линии магнитного поля;
w - число витков вторичной обмотки.
2
Вольт-амперные характеристики непосредственно пригодны для
использования в расчетах параметров установившихся режимов работы
конкретных ТТ, поскольку они автоматически учитывают
действительные значения числа витков вторичной обмотки и размеры
магнитопровода, а для применения типовых характеристик
намагничивания необходимо знать значения w , Q и l, иначе их
2
невозможно использовать.
При расчетах режимов с использованием экспериментальных ВАХ
конкретных экземпляров ТТ в условиях эксплуатации обычно нет
возможности точного учета потерь в стали (неизвестны марка и
качество стали магнитопровода, размеры Q и l магнитопровода и
точное значение w ), поэтому применяются упрощенные варианты
2
расчета методом эквивалентных синусоид, при этом следует
задаваться некоторыми пессимистическими допущениями об угловых
соотношениях векторов вторичного и намагничивающего токов или
эквивалентном сопротивлении потерь в стали.
Результаты таких расчетов обычно более точны и надежны, чем
при расчетах с использованием типовых кривых намагничивания для
стали неизвестного качества.
Для более точного расчета токовых и угловых погрешностей ТТ,
кроме характеристики намагничивания или ВАХ, еще необходима
характеристика угла потерь в стали - это зависимость угла потерь в
стали гамма от амплитуды магнитной индукции B , также снятая при
m
синусоидальной форме кривой магнитной индукции. Угол потерь в
стали гамма равен углу опережения вектора намагничивающего тока по
отношению к вектору результирующего магнитного потока в
магнитопроводе ТТ (см. рисунок 2). Угол между вектором
намагничивающего тока и вектором вторичной ЭДС (он же угол полного
сопротивления ветви намагничивания) равен (90- - гамма).
Угол потерь в стали необходим для определения углов сдвига фаз
между векторами на векторной диаграмме ТТ.
В Приложении Е вместе с усредненными характеристиками
намагничивания даны и усредненные характеристики угла потерь в
стали трех марок в зависимости от амплитуды магнитной индукции в
виде таблиц. На рисунке 5 построены графики зависимости угла
потерь гамма (B ) для усредненных характеристик стали М6Х.
m
Для использования типовых характеристик намагничивания при
проверках ТТ (например , для сравнения с опытными ВАХ) их следует
перестроить в ВАХ E = f (I ) с использованием формул (30) и
2 02
(31).
1.5. Метрологические требования к ТТ для учета
электроэнергии
Трансформаторы тока для учета электроэнергии должны
обеспечивать максимально возможную точность в пределах рабочих
режимов.
Точность этих ТТ в аварийных режимах может обеспечиваться на
значительно более низком уровне, чем у ТТ, обеспечивающих релейную
защиту, поскольку аварийные режимы несущественны для учета из-за
их кратковременности. Возможно и желательно использование
измерительных ТТ для учета, вообще не воспроизводящих токи
аварийных режимов, поскольку это снижает броски тока через
измеряющие ток приборы при КЗ.
ГОСТ 7746-89 [14] предусматривает выпуск специальных ТТ для
коммерческого учета. Эти ТТ (с номинальным током 5 А) имеют
специальные обозначения класса точности 0,5S и 0,2S и
характеризуются диапазоном точной работы, расширенным в сторону
малых первичных токов до 1% номинального значения. Стандарт
допускает токовую и угловую погрешности на нижнем краю диапазона,
в 3 - 3,75 раза превышающие их значения при номинальном первичном
токе.
В Приложении Ж приведена таблица нормативов погрешностей для
разных классов точности по ГОСТ 7746-89 [14]. Например, для
трансформаторов тока класса точности 0,5 трехкратное значение
погрешности по току и углу допускается уже при токе 5%
номинального значения. Погрешности при меньших значениях первичных
токов вообще не нормируются.
Выбор коэффициента трансформации ТТ при проектировании часто
приходится производить, сообразуясь не с реальным током этого
присоединения, а с необходимостью обеспечения условий динамической
или термической стойкости этого аппарата при токах КЗ. При этом
нередко номинальные токи ТТ превышают номинальные токи
присоединения в пять-десять раз. В условиях современного
промышленного спада реальные вторичные токи иногда опускаются до
уровня 1 - 2% номинального тока при очень низком коэффициенте
мощности, что дополнительно увеличивает погрешности учета.
В разделе 4 РД 34.11.321-96 [20] в числе прочих даны
предельные нормы допустимых погрешностей измерений электрических
параметров для технического и коммерческого учета и расчета ТЭП.
Этим РД ограничиваются значения суммарных погрешностей каналов
учета, включающих погрешности измерительных ТТ и ТН, погрешности
от потерь в соединительных проводах от ТН до приборов учета и
погрешности самих приборов учета. Аналогичные нормы содержатся
также в РД 34.11.333-97 [21].
Пределы погрешностей, установленные в [21], столь жестки, что
трансформаторы тока класса 0,5 (составляющие в настоящее время в
эксплуатации подавляющее большинство среди ТТ для учета) часто не
дают возможности уложиться в эти пределы, ибо допустимые по ГОСТ
7746-89 [14] погрешности ТТ оказываются в некоторых рабочих
режимах соизмеримы с нормативом суммарной погрешности по каналу
измерения энергии или даже превышают его. Жесткие нормы точности
при ведении коммерческого учета диктуются условиями обеспечения
достаточной итоговой точности при сведении балансов электроэнергии
по энергетическим предприятиям и объединениям и не могут быть
смягчены, поэтому необходимо при проведении модернизации
энергообъектов предусматривать установку на присоединениях,
подлежащих коммерческому учету, ТТ класса не ниже 0,2S.
Погрешности ТТ для учета могут проверяться только
экспериментально, с помощью измерительных мостов (нулевыми
методами). Приборы для таких проверок в России изготовляются
институтами метрологии, например Уральским
научно-исследовательским институтом метрологии (УНИИМ). Эти
измерительные приборы стоят довольно дорого, сама проверка требует
вывода присоединения из работы, поэтому такие проверки до сих пор
практиковались только заводами - изготовителями ТТ.
Эксплуатационные организации энергетической отрасли ранее
таких проверок не делали. Сейчас проверку ТТ для коммерческого
учета на соответствие классу точности должны проводить
организации, имеющие сертификат на проведение энергоаудита в
энергетической отрасли, для чего организации, занимающиеся
энергоаудитом, должны приобрести аппаратуру для проверки ТТ на
класс точности. Вероятность потери измерительным трансформатором
его класса точности в процессе эксплуатации невелика, но и не
равна нулю. Возможно, например, разрушение со временем изоляции
листов набора магнитопровода, коррозия этих листов, рост
переходного сопротивления внутренних соединений вторичной обмотки
и т.п.
Проверка ТТ для коммерческого учета эксплуатационными
организациями заключается в измерении сопротивления нагрузки ТТ
(см. раздел 3.11 настоящей Инструкции), которое должно быть
возможно меньшим, но в любом случае не должно превышать
номинального сопротивления нагрузки. В цепи ТТ для коммерческого
учета должны включаться только счетчики электроэнергии,
измерительные приборы и измерительные преобразователи для АСУ ТП.
Потребители, не относящиеся к перечисленным, должны быть изъяты из
цепей ТТ для учета. При невозможности освободить существующие ТТ
для учета от посторонних им потребителей необходимо устанавливать
дополнительный комплект ТТ с классом точности не ниже 0,2S
специально для учета.
Для повышения точности ведения коммерческого учета режимные
подразделения АО-энерго должны стремиться по возможности повысить
значение cos фи по учетным присоединениям. При любых режимах cos
фи присоединений, имеющих коммерческий учет, не должен опускаться
ниже уровня 0,5.
2. РАСЧЕТЫ ПО ТТ
2.1. Общие указания к расчету погрешностей ТТ
Существует несколько методов расчета установившихся режимов ТТ
с учетом нелинейности характеристики намагничивания. Практикуемый
довольно давно метод эквивалентных синусоид позволяет достаточно
точно рассчитать параметры режимов ТТ при малых нагрузках, при
погрешностях, не выходящих за 10%, но не обеспечивает достаточную
точность при глубоком насыщении ТТ.
Расчеты погрешностей ТТ можно проводить с использованием так
называемых обобщенных характеристик ТТ, построенных по данным
испытаний физических моделей ТТ с кольцевыми магнитопроводами из
сталей марок 1512 и 3411 (старые названия - Э42 и Э310). Варианты
применения этого метода, предусматривающие знание геометрических и
обмоточных параметров ТТ и сорта стали, которые часто неизвестны,
не могут рекомендоваться как типовые. Однако если такие параметры
имеются, то в [3] можно найти достаточно подробную программу
расчета с использованием микрокалькулятора.
При работе в режимах глубокого насыщения магнитопровода для
определения погрешностей допустимо и целесообразно заменять
реальные динамические характеристики намагничивания (динамические
петли) характеристиками, состоящими из отрезков прямых, например,
ПХН или СХН, что сильно упрощает расчеты. Примеры ПХН и СХН
приведены на рисунке 6 (кривые 1 и 2). Упрощение расчетов
достигается за счет использования универсальных характеристик
погрешностей ТТ с ПХН или с СХН, пригодных для расчета
погрешностей ТТ обычного типа в установившемся режиме при глубоком
насыщении магнитопровода [2], [13], [16]. В Приложении А приведен
набор универсальных характеристик ТТ с ПХН.
В 1971 г. Горьковское отделение института "Энергосетьпроект"
выпустило работу "Разработка универсальных характеристик для
расчета трансформаторов тока со спрямленной характеристикой
намагничивания" (инв. N 3746тм-т1), в которой приведен комплект
универсальных характеристик для расчетов погрешностей одиночных ТТ
с использованием СХН. Способы определения параметров СХН описаны,
например, в [4], [5], [6].
В настоящее время и в будущем предпочтение следует отдавать
машинным методам расчета релейных защит и их ТТ как более быстрым
и точным. Методы машинного расчета в настоящей Инструкции не
приводятся. В [2] приведены сведения о программе ГТТ-72,
предназначенной для расчетов мгновенных и интегральных значений
токов во вторичных цепях ТТ и погрешностей ТТ при их работе в
типовых трехфазных схемах (группах ТТ) при переходных и
установившихся режимах КЗ различных видов. Эти расчеты ведутся с
использованием СХН ТТ. Учитываются начальные (остаточные) значения
магнитной индукции ТТ, взаимные индуктивности между вторичными
цепями (при наличии трансреакторов с подведением токов разных
фаз), полные сопротивления и коэффициенты мощности для каждой
ветви схемы, неидентичность характеристик намагничивания группы
ТТ, витковая коррекция. Первичные токи задаются синусоидальными и
экспоненциальными составляющими. В программу включена
математическая модель электромагнитных реле тока, которая
позволяет рассчитывать работу реле с учетом искажений формы кривой
тока при насыщении ТТ, в частности, проверять реле на вибрацию
контактов. В настоящее время программа переработана для
современных персональных ЭВМ.
Необходимо отметить, что при насыщении ТТ, работающих в
группе, вследствие взаимного влияния между ТТ группы, вторичные и
намагничивающие токи ТТ существенно отличаются от токов одиночных
ТТ формой кривой мгновенных значений, что делает их режимы работы
не подобными режимам работы тех же ТТ, но одиночных. Поэтому
функциональные характеристики одиночных ТТ (обобщенные
характеристики физических моделей ТТ, универсальные характеристики
|
