CC BY
201
© Зенина Е.Г., 2012
®
УДК 621.314-317 ББК 31.261
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА И ТОЧНОСТЬ УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Е.Г. Зенина
Рассмотрены внешние факторы, влияющие на составляющие нормируемой погрешности трансформаторов тока. Предложены меры по уменьшению действительной погрешности измерительных преобразователей с целью повышения точности учета электроэнергии.
Ключевые слова: электромагнитные трансформаторы тока, погрешности трансформаторов тока и счетчиков электроэнергии, точность учета электроэнергии, аварийный режим, коэффициент трансформации.
Учет электроэнергии и потерь в электрических сетях, в том числе и коммерческий, - важнейший показатель эффективности энергосистемы в целом. Недоучет электроэнергии является существенной составляющей коммерческих потерь. Измерение количества электроэнергии в силовых цепях производится через измерительные преобразователи - трансформаторы тока и электросчетчики, погрешности которых и определяют суммарную погрешность измерения, а значит и точность учета электроэнергии.
Для повышения точности учета электроэнергии разработаны и эксплуатируются электронные счетчики с классами точности 2,0 и 1,0 или выше - 0,2S; 0,5S. Однако не следует забывать, что их погрешности нормируются только для номинальных условий эксплуатации и не учитывают изменения напряжения, нагрузки, частоты, несинусоидальность кривых тока и напряжения, колебания температур при эксплуатации и т. д. В результате действия различных факторов, не учтенных по нормативам, суммарная предельная погрешность счетчика может в 25-50 раз превысить номинал его класса точности при
обычном суммировании систематических погрешностей с одним знаком и в 5-6 раз - при квадратичном суммировании [4]. В результате получается, что прибор контроля работает с нормированным классом точности только в идеальном случае, а в реальных условиях эксплуатации погрешности приборов многократно выходят за стандартные величины.
Трансформаторы тока, с одной стороны, осуществляют преобразование токов в силовых цепях и гальваническую развязку сетей высокого и низкого напряжений с целью безопасного подключения приборов контроля электроэнергии и устройств защиты. С другой стороны, трансформаторы тока являются составляющей частью измерительной системы и вносят свой вклад в суммарную погрешность измерения тока, а значит и в общий учет электроэнергии. Характерной особенностью измерительных трансформаторов тока является зависимость их погрешностей не только от конструктивных особенностей преобразователя, но и от величин нагрузки сети и вторичной нагрузки. Существующие трансформаторы тока характеризуются токовыми погрешностями классов 0,2; 0,5; 0,2S; 0,5S для измерительных обмоток и 5Р; 10Р для обмоток, предназначенных для релейной защиты. Кроме того, нормируются и их угловые погрешности.
Нагрузка трансформаторов тока нормируется в пределах от 5 до 120 % для измерительных обмоток классов 0,2 и 0,5 и в преде-
лах от 1 до 120 % для измерительных обмоток классов 0^ и 0^ [1]. Реальная нагрузка сети может колебаться в довольно широких пределах и выход ее за пределы указанного диапазона не редкость. Типичным случаем является изменение нагрузки на железной дороге: наряду с интервалами минимальной загруженности каждого из участков, существуют пиковые интервалы, когда перегрузка значительна. В результате также значительно возрастают и токовые погрешности, выходя за нормируемые пределы.
Рассмотрим влияние различных факторов, возникающих в условиях эксплуатации, на погрешности измерительных трансформаторов тока. Прежде всего, хотелось бы отметить факторы, которые сильно влияют на качество электроэнергии, - это отклонение параметров и формы сигнала в силовых цепях от нормируемых. Их трудно учесть при определении погрешности измерения, поскольку эти отклонения часто связаны с неустойчивыми, переходными или аварийными процессами в энергосистеме.
Факторы, относящиеся к изменяющейся первичной или вторичной нагрузке измерительных преобразователей, можно прогнозировать или рассчитывать, а значит, при изменении вида и характера нагрузки можно учитывать ее как систематическую погрешность, введя поправочные коэффициенты к показаниям приборов учета. Например, для каждого участка энергосистемы можно определить как расчетным путем, так и экспериментально вероятные диапазоны токов нагрузки, которые возможны при эксплуатации, и их временные интервалы. Применение многодиапазонных трансформаторов тока в этом случае позволит в соответствии с графиком нагрузки оперативно изменять коэффициенты трансформации, добиваясь минимальных погрешностей в каждом диапазоне.
При рассмотрении влияния вторичной нагрузки трансформаторов тока на величину погрешности необходимо остановиться на двух основных факторах. В первую очередь надо отметить несоответствие электронных приборов учета и микропроцессорных средств защиты с высокими классами точности электромагнитным трансформаторам тока. С другой стороны, если обмотки та-
ких трансформаторов тока имеют одинаковый класс точности с прибором защиты или учета электроэнергии, но трансформатор тока находится в эксплуатации продолжительное время, то точность такого преобразователя снижена вплоть до выхода за установленные пределы. Это связано с неизбежным старением всех составляющих преобразователя и в первую очередь с изменением физических свойств магнитопровода, оказывающего значительное влияние на образование погрешностей трансформатора тока. Поскольку трансформаторы тока включаются непосредственно в первичную цепь, то возникающие в ней нестандартные и аварийные режимы напрямую влияют не только на первичные цепи и изоляцию, но и на магнитную систему, вызывая насыщение магнитопровода и выход, таким образом, за пределы нормального режима работы с установленными погрешностями.
Выводы
1. На этапе изготовления измерительных преобразователей необходимы заводские испытания на возможные погрешности для конкретных приборов в расширенном диапазоне влияющих факторов, результаты которых должны быть включены в технические паспорта изделий, например, в виде диаграмм или зависимостей. Это позволит, во-первых, правильно подбирать измерительные преобразователи с учетом конкретных условий эксплуатации и, во-вторых, вводить систематическую поправку на результаты измерения при увеличении погрешности преобразователя относительно нормируемой.
2. Для действующих трансформаторов тока и электросчетчиков необходимо проведение периодических поверок для определения действительных токовых и угловых погрешностей в реальных условиях эксплуатации с целью выявления несоответствующих заявляемым классам точности и правильности подбора измерительных преобразователей.
3. Необходимо законодательно закрепить применение в эксплуатации трансформаторов тока систематических поверок с целью выявления их реальных погрешностей и возможности дальнейшей эксплуатации.
4. Поскольку отрицательные токовые погрешности приводят к недоучету электроэнергии и огромным потерям в масштабах отрасли, необходимо производить планомерный переход на многодиапазонные трансформаторы тока или трансформаторы тока с уменьшенными погрешностями, в том числе оптико-электронные.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 7746-2001. Трансформаторы тока. Общие технические условия.- Минск : Госстандарт, 2001.
2. Гуртовцев, А. О метрологии электронных электросчетчиков / А. Гуртовцев // Энергорынок. -2007. - №> 5. - С. 22-28.
INFLUENCE OF EXTERNAL ON ERROR OF MEASURING TRANSFORMERS OF CURRENT ENVIRONMENTS AND EXACTNESS OF ACCOUNT OF ELECTRIC POWER
E.G. Zenina
The external factors influencing components of the normalized error of transformers of a current are considered. Measures for reduction of actual error of measuring converters for the purpose of increase of exactness of account of electric power.
Key words: electromagnetic transformers of current, error of transformers of current and watthourmeters, exactness of account of electric power, emergency operation, transformation coefficient.
8 0 Е.Г. Зенина. Влияние условий эксплуатации на погрешности измерительных преобразователей тока
