ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

THE INFLUENCE OF TRANSFORMER ERRORS ON THE MEASUREMENT OF THE QUANTITY AND QUALITY OF ELECTRICITY

Nikolai Pavlov

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье описано влияние погрешностей трансформаторов на измерения количества и качества электроэнергии.

ABSTRACT

This article describes the influence of transformer errors on the measurement of the quantity and quality of electricity.

Ключевые слова: трансформаторы, измерения, погрешность.

Keywords: transformers, measurements, error.

В условиях рыночной экономики энергоресурсы, в том числе и электрическая энергия, стали не дешевыми товарами. Это привело к ужесточению требований и появлению новых задач по повышению точности измерений данных ресурсов. В таких реалиях для обеспечения устойчивого функционирования и развития, прежде всего, необходимы новые решения по эффективному использованию электроэнергии.

Главная задача учета электрической энергии – получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной и потребленной электроэнергии. Все эти процессы протекают одновременно, поэтому допущенную ошибку учета электроэнергии невозможно исправить путем повторных измерений. Данные факторы доказывают то, что задача анализа погрешностей и повышения точности измерения электроэнергии является актуальным. Важности вопросу придает и повышение внимания к качеству электрической энергии, для измерения которого, требуется еще более точные измерения.

На достоверность учета электроэнергии оказывает большое влияние правильный выбор средств измерения, которые являются составными компонентами измерительных узлов, а также соблюдение оптимальных условий их применения. Это обусловлено тем, что электрическая энергия измеряется с суммарной погрешностью, полученной из погрешностей этих компонентов. Ими, в первую очередь, являются счетчики электроэнергии, трансформаторы тока и напряжения. И на фоне повышения требований к системам измерения электроэнергии возникает задача повышения точности данных компонентов.

При расчете суммарной погрешности учитываются:

• погрешность трансформаторов тока;
• погрешность трансформаторов напряжения;
• погрешность счетчика электрической энергии;
• погрешность схемы включения трансформаторов тока и напряжения к счетчику электрической энергии;
• погрешность от падения напряжения в цепи присоединения трансформатора напряжения к счетчику электрической энергии
• погрешности от влияния внешних условий применения.

Повышение точности только электросчетчиков не гарантирует желаемого эффекта. Влияние погрешностей измерительных трансформаторов, входящих в состав узла учета, также может является основной причиной недоучета.

Увеличение погрешности возникают в следующих случаях:

• при несоответствии нагрузки вторичных цепей трансформаторов тока и напряжения номинальным значениям;
• при снижении тока трансформатора до значений менее 5 %;
• при потерях напряжения в линиях соединения трансформаторов напряжения к счетчикам (не должны превышать 0,25 %);
• несоблюдение требований по условиям эксплуатации;
• влияние высокочастотных электромагнитных полей;
• несоответствие значения коэффициента мощности вторичной нагрузки номинальным значениям;
• неравномерность нагрузки трансформаторов по фазам.

Из данного перечня основным является рост нагрузок измерительных трансформаторов, например, за счет дополнительного подключения к ним новых устройств релейной защиты и автоматики, которые делают нагрузку вторичных цепей нелинейной. В следствии чего, синусоидальность кривых тока и напряжения во вторичной цепи становится искаженной. К тому же из-за генерации потоков энергии высших гармоник нелинейными нагрузками увеличивается кажущаяся полная мощность, по величине которой осуществляется оценка погрешностей трансформаторов. В результате исследования влияния искажений синусоидальности кривых тока и напряжения на погрешности измерительных трансформаторов было установлено, что искажения формы входного сигнала влияют на коэффициент взаимоиндукции между обмотками и на величину ЭДС вторичной цепи трансформатора напряжения и тока во вторичной цепи трансформатора тока. При этом, наибольшее влияние на погрешности оказывает третья гармоника, а с ростом порядкового номера гармоник их влияние снижается.

Также существенное влияние на метрологические характеристики трансформаторов тока, и соответственно на точность учета электроэнергии, оказывает кратность первичного тока. Фактическая нагрузка трансформаторов часто может быть значительно ниже его номинального тока по причине того, что сети были построены с учетом перспективы развития, которое так и не произошло. И оказывается так, что трансформаторы работают при недогрузке по первичному току, когда значения оказываются менее, чем 5 %. Причиной также может быть выбор завышенного коэффициента трансформации из проектной мощности электроустановки, либо исходя из требований стойкости к воздействию токам короткого замыкания. Снижение первичных токов в трансформаторе до значений, не соответствующих номинальным, ведет к существенному увеличению погрешностей. В результате чего увеличивается недоучет отпущенной электроэнергии. В таких случаях наиболее эффективным методом повышения точности измерений является замена трансформаторов тока класса точности 0,5 и менее точных на трансформаторы классов точности 0,5S и 0,2S.

Для снижения погрешностей трансформаторов чаще всего применяется технологический и структурный методы. Технологический способ состоит в тщательном анализе метрологических характеристик при выборе трансформатора, оптимизации нагрузок вторичных цепей и обеспечении работы в наиболее подходящем по точности диапазоне измерений.

Список литературы:

1. Правила устройства электроустановок: 7-е издание (ПУЭ)/ Главгосэнергонадзор России. М.: Изд-во ЗАО «Энергосервис», 2007. 610 с.
2. https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-usloviy-ekspluatatsii-na-pogreshnosti-izmeritelnyh-preobrazovateley-toka-i-tochnost-ucheta-elektroenergii (дата обращения: 13.10.2021).