CC BY
34
УДК 621.316.76
ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ СЕТИ НА ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
А.И. ТЕРЕХОВА ОАО «Генерирующая компания»
В статье проводится анализ влияния внешних факторов сети на метрологические характеристики измерительных трансформаторов напряжения. Представляются результаты экспериментальных исследований индивидуальных характеристик трансформаторов напряжения. Предлагаются мероприятия по диагностике оборудования и выявлению на ранних стадиях неисправностей оборудования на основе учета индивидуальных характеристик измерительных трансформаторов напряжения.
Ключевые слова: трансформаторы напряжения, метрологические характеристики, погрешности трансформаторов напряжения,
экспериментальные исследования, влияние внешних факторов сети.
Важнейшим показателем надежности системы является работа в бесперебойном надежном режиме функционирования оборудования по заданным параметрам. Для контроля работы оборудования по заданным параметрам необходим достоверный учет электроэнергии на всех участках и уровнях ее производства, передачи и потребления. Средства учета электроэнергии включают в себя измерительный комплекс, состоящий из трансформаторов тока (ТТ), трансформаторов напряжения (ТН), счетчиков электроэнергии, линии присоединения счетчика к ТТ и ТН.
Измерительные трансформаторы (ИТ), установленные на электрических станциях и в электрических сетях, подвергаются воздействию многочисленных факторов, оказывающих влияние на метрологические характеристики ИТ.
Основными внешними факторами сети, влияющими на погрешности ТН, являются: мощность нагрузки во вторичной цепи Б, еозф нагрузки и первичное напряжение и 1.
В данной статье рассматривается зависимость погрешностей ТН от приложенного напряжения и от мощности, отдаваемой во вторичную цепь.
Для анализа влияния внешних факторов на метрологические характеристики ТН были проведены экспериментальные работы по поверке 8 единиц ТН типа НАМИ-10 разных коэффициентов трансформации, классом точности 0,5.
Погрешности ТН определяются дифференциально-нулевым методом с использованием образцового ТН согласно методике поверки [1]. Схема для проведения поверки приведена в ГОСТе [1]. Эксперименты проводились на месте эксплуатации оборудования при соблюдении нормативных условий температуры и влажности окружающего воздуха.
Поверка осуществляется методом сличения результатов измерения первичных напряжений с помощью поверяемого ТН и эталонного ТН. Погрешности ТН по стандартной методике [1] определяются при значениях первичного напряжения, равных 80, 100, 120% номинального значения, при значениях полной мощности, отдаваемой поверяемым трансформатором в цепь нагрузки вторичных обмоток, равных 0,25 БНОМ и БНОМ (при номинальном коэффициенте мощности), для каждого значения трансформатора.
© А.И. Терехова
Проблемы энергетики, 2010, № 5-6
Эксперимент проводили при значениях первичного напряжения, равных 80, 90, 100, 110, 120 % номинального значения, при трёх значениях мощности, отдаваемой во вторичную цепь: 0,25 £НОМ, 0,5 £НОМ, £НОМ. По результатам эксперимента на рис. 1 построены графики погрешностей ТН от первичного напряжения при разных значениях вторичной нагрузки.
По графикам (рис. 1) видно, что зависимость погрешностей от первичного напряжения носит линейный характер. При изменении первичного напряжения погрешность напряжения (а) и угловая погрешность (б) ТН меняется крайне незначительно. При увеличении мощности нагрузки погрешность напряжения ТН убывает. Угловая погрешность при увеличении мощности нагрузки возрастает. При мощности нагрузки, равной 0,5 £ НОМ, значения погрешностей ТН находятся в диапазоне между значениями погрешностей ТН при мощности нагрузки 0,25 £НОМ и 0,5 £ ном .
0.20 ' 0.15 0,10 ■ 0,05 0.00 -0.05
0.8 0.9 1.0 1.1 1,2
Относительное значение первичного напряжения (Шином)
0,8 0,9
Относительное зн
1,0 1.1 1,2 е первичного напряжения (и/ином)
а) б)
Рис. 1. Зависимость погрешностей: напряжения (а) и угловой (б) ТН НАМИ-10 ф.А от первичного напряжения при разных значениях мощности вторичной нагрузки
Из вышеизложенного следует, что проводить проверку по дополнительным значениям напряжения и вторичной нагрузки нецелесообразно. Для дальнейшего анализа эксперименты по определению погрешностей ТН проводились по стандартной методике поверки.
На рис. 2 показаны графики погрешностей 8 единиц поверенных ТН типа НАМИ-10 при мощности нагрузки 0,25 £НОМ для ф.А (а) и ф.В (б).
По графикам видно, что при первичном напряжении от 80 до 120 % от номинального напряжения погрешность напряжения ТН не выходит за границы диапазона погрешности ± 0,5%, и угловая погрешность - ± 20 мин., т.е. находятся в пределах класса точности 0,5. Реальная погрешность ТН индивидуальна для каждого трансформатора и существенно меньше заявленного класса точности 0,5. Для всей совокупности исследованных ТН при различных нагрузках вторичных цепей разброс погрешностей соответствует классу 0,5.
На рис. 2 показаны графики погрешностей напряжения 8 единиц ТН ф.А и ф.В при мощности нагрузки 0,25 £НОМ, расположенных на разных энергообъектах с различными условиями эксплуатации и внешними влияющими величинами. Погрешности напряжения незначительно отличаются для ТН-5,6,7,8, расположенных на ПС Искож, и для ТН-2,3, расположенных на ПС Константиновка. ТН-1, ТН-4 расположены на других энергообъектах и значения их погрешностей отличаются от значений погрешностей первых двух групп.
Относительно« значение первичного напряжения (Шином) Относительное значение первичного непряжения (Ш11ном)
а) б)
Рис. 2. Зависимость погрешности напряжения 8 ТН НАМИ-10 ф.А (а) и ф.В (б) от первичного напряжения, при вторичной нагрузке 0,25 Б НОМ.
Но для ф.В тех же трансформаторов такая закономерность не наблюдается. При мощности нагрузки 0,25 БНОМ графики погрешностей ТН-1, 4, 5, 6, 7, 8 практически совпадают, хотя данные ТН располагаются на разных энергообъектах и имеют разный коэффициент трансформации.
По графикам рис. 2 видно, что погрешности напряжения для ф.А и ф.В одного ТН имеют значительное отличие в зависимости от первичного напряжения. Расхождения значений погрешностей уменьшаются у ТН-3,4,5,6,7,8 при увеличении первичного напряжения, а у ТН-1,2 - увеличиваются. Незначительные расхождения погрешностей напряжения наблюдаются у ТН-4 и у ТН-2. Но трансформаторы напряжения с таким же коэффициентом трансформации и номинальной мощностью нагрузки, как у ТН-2, ТН-4 имеют существенное расхождение значений погрешностей напряжения между фазами А и В.
Заметим тот факт, что ТН типа НАМИ-10 (трансформаторы напряжения трехфазные антирезонансные на напряжение 6 и 10 кВ) представляют собой единую конструкцию и расхождения погрешностей между фазами не должны наблюдаться. Расхождение погрешностей между фазами ТН приводит к несимметрии фаз при симметричной нагрузке. Поэтому необходимо подбирать ТН для каждого узла учета электроэнергии по протоколам поверки со сходными (близкими друг другу) индивидуальными погрешностями. Но на практике встречаются случаи, когда для одного трехфазного узла учета могут использоваться группы однофазных ТН (каскадного типа) разных типов.
Из анализа рис. 2 видно, что на погрешности ТН оказывают влияние первичное напряжение, мощность нагрузки, индивидуальные характеристики ТН. Также погрешность ТН зависит от внешних влияющих величин и условий эксплуатации ТН, но данная зависимость находится за рамками данной статьи.
Погрешности трансформаторов напряжения одного типа, коэффициента трансформации, номинальной мощности нагрузки, сроками и условиями эксплуатации отличающихся между собой, носят индивидуальный характер и имеют значительный разброс значений. При увеличении нагрузки погрешность напряжения уменьшается, при уменьшении нагрузки - увеличивается. Таким образом, величина нагрузки влияет на погрешность ТН. Для работы ТН в заявленном классе точности необходимо, чтобы нагрузка была близка к номинальной нагрузке ТН. При росте нагрузки трансформатор напряжения может выйти из заявленного класса точности и будет работать с точностью на
класс ниже (например, ТН класса точности 0,5 при превышении номинальной нагрузки начинает работать в классе точности 1,0).
Разброс систематических погрешностей ИТ объясняется конструктивными особенностями ИТ.
Таким образом, считаем целесообразным на этапе проектирования и монтажа трехфазного узла учета электроэнергии устанавливать группу однофазных ТН (каскадного типа) не только одного типа, коэффициента трансформации, но и проводить сверку индивидуальных характеристик ТН по протоколам поверок, с подбором трансформаторов со сходными индивидуальными погрешностями. Нельзя допускать установку разных типов ТН в один узел учета. Также следует внедрять новые счетчики электроэнергии, у которых на программном уровне можно изменять коэффициент трансформации ТН по результатам протоколов поверок.
Выводы
1. По результатам экспериментальных исследований показано, что погрешности ТН индивидуальны для каждого трансформатора и значительно меньше заявленного класса точности 0,5. Для всей совокупности исследованных ТН при различных нагрузках вторичных цепей разброс погрешностей действительно соответствует классу 0,5.
2. При первичных напряжениях в диапазоне (0,8^1,2) ином погрешности можно аппроксимировать линейной зависимостью от величины первичного напряжения.
3. Зависимость погрешности ТН от нагрузки во вторичной цепи имеет линейный характер, а величина погрешности по напряжению смещается в сторону отрицательных значений.
4. При комплектовании группы однофазных трансформаторов напряжения следует учитывать протоколы метрологических поверок ТН и подбирать трансформаторы со сходными (близкими друг другу) индивидуальными погрешностями.
Summary
In the article the analysis of influence of network external factors on metrological performance of measurings voltage transformer is carried out. There are the results of experimental researches of specific voltage transformers performances. Procedure are offered on equipment diagnostics and equipment fault identification at early stages on basis of specific voltage transformers performances.
Key words: voltage transformer, metrological performance, voltage transformer errors, experimental researches, network external factors influence.
Литература
1. ГОСТ 8,216-88. Государственная система обеспечения единства измерений. Трансформаторы напряжения. Методика поверки. М.: Изд-во стандартов, 1988.
2. МИ 2845-2003. Измерительные трансформаторы напряжения 6/V3 .. . 35 кВ: Методика поверки на месте эксплуатации. Утв. ВНИИМС, 2003.
3. Терехова А.И. Совершенствование методики учета электроэнергии в энергетических системах России. Казань: КГЭУ, 2006.
4. Трансформатор напряжения антирезонансный трехфазный НАМИ-10: Руководство по эксплуатации и паспорт ИРФУ.671241.015 РЭ. М: ВирКомЭнерго, 2007.
5. Сертификат об утверждении типа средств измерений Ии.С.34.004.А №22811 трансформатора напряжения НАМИ-10 Утв. Федеральным агентством технического регулирования и метрологии 18.01.2006. Действ. до 01.01.2011.
6. Сертификат об утверждении типа средств измерений Ии.С.34.001.А №35284 установок поверочных трехфазных высоковольтных УПТВ-3-10 Утв. Федеральным агентством технического регулирования и метрологии 06.06.2009. Действ. до 01.01.2010.
7. Дымков А. М. [и др.] Трансформаторы напряжения / 2-е изд. перераб. и доп. М: Энергия, 1975.
Поступила в редакцию 22 апреля 2010 г.
Терехова Анастасия Игоревна - инженер первой категории Отдела сопровождения рынка ОАО «Генерирующая компания». Тел.: 8 (843) 291-83-62; 8-905-3130026.
