"Новости Электротехники №3(21)"Точность учета электроэнергии искажают неповеренные измерительные трансформаторы

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №3(21) 2003


	Точность учета электроэнергии искажают неповеренные измерительные трансформаторы Дмитрий Нефедьев, к.т.н., доцент кафедры «Информационно-измерительная техника» Пензенского государственного университета Проблемы, стоящие перед электроэнергетической отраслью России, связанные с повышением точности и достоверностью коммерческого учета электроэнергии, сегодня носят ярко выраженный экономический характер. Повышение точности коммерческого учета электроэнергии невозможно без определения точностных характеристик не только самих электросчетчиков, но и первичных масштабных преобразователей – измерительных трансформаторов напряжения и тока. В соответствии с законами РФ «Об обеспечении единства измерений» (ст. 13), «Об энергосбережении» (ст. 7) и другими нормативно-правовыми актами, средства измерений, используемые для коммерческого учета электроэнергии, подлежат обязательному контролю и надзору. В связи с этим применяемые при учете электрической энергии измерительные трансформаторы напряжения и тока различных классов точности подлежат первичной и периодическим поверкам. Однако на практике периодической поверкой охвачены только счетчики электроэнергии и малогабаритные измерительные трансформаторы тока, которые можно демонтировать и поверить в лабораторных условиях. Поверка остальных средств измерений практически не проводится ввиду отсутствия необходимого оборудования. Проблемы существуют не только в России Известно, что характеристики измерительных трансформаторов тока и напряжения особенно сильно зависят от параметров нагрузки. Как показывает практика, в большинстве случаев эти нагрузки или находятся в предельной области применения, или превышают максимально допустимые значения. Сложившаяся на энергообъектах практика подключения к измерительным трансформаторам устройств релейной защиты и электроавтоматики нарушает нормированные режимы работы и приводит к превышению допустимых значений погрешности измерительных трансформаторов. Кроме того, метрологические характеристики измерительных трансформаторов при эксплуатации изменяются из-за старения магнитных материалов сердечников. Это приводит к недоучету примерно 7-10% от общего отпуска электроэнергии [1,2]. При этом существует мнение (письмо РАО «ЕЭС России» в Госстандарт РФ №ВВ-4222 от 16.08.2001), что характеристики измерительных трансформаторов достаточно стабильны и проведение их периодической поверки нецелесообразно. Достаточно привести в норму нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов напряжения и тока, и проблема будет решена. Такой подход несостоятелен из-за большого процента брака измерительных трансформаторов напряжения и тока, выявленного в процессе их поверки. Как показывают результаты проведенных за рубежом исследований (в США, Швеции, Словакии и др.), порядка 30-40% находящихся в эксплуатации измерительных трансформаторов обладают погрешностями, не соответствующими заявленному классу точности [3,4]. Достоверные данные о состоянии измерительных трансформаторов в энергосистеме РФ отсутствуют. Причина та же – их периодическая поверка не производится. В связи с этим оказываются лишенными смысла все работы, направленные на повышение точности коммерческого учета электроэнергии, заключающиеся в замене счетчиков электроэнергии на более точные, внедрении систем автоматического контроля и учета электроэнергии и пр. Необходимы передвижные поверочные лаборатории Поскольку измерительные трансформаторы из-за больших габаритов и массы в основном являются нетранспортабельными, то при отсутствии резервного парка измерительных трансформаторов напряжения и тока единственно верным решением этой проблемы представляется создание передвижных поверочных лабораторий (ППЛ) для поверки измерительных трансформаторов на местах их эксплуатации с реальной нагрузкой во вторичной цепи. Работы по созданию ППЛ в нашей стране ведутся с начала 70-х годов прошлого века. В середине 80-х годов подобная ППЛ была разработана в НПО «ИСАРИ» (Грузия) при участии ВНИИМС. Данная лаборатория (КППЛ-330/100) должна была обеспечивать поверку измерительных трансформаторов напряжения на напряжения 35/Ц3 – 330/Ц3 кВ, трансформаторов тока на номинальные первичные токи до 3 кА классом точности 0,5 и ниже. В ней также была предусмотрена возможность поверки трехфазных счетчиков электроэнергии классов точности 0,2 и менее точных [4]. Аналогичная передвижная поверочная лаборатория (ППВЛ-35) на номинальное напряжение 35 кВ в тот же период была разработана в УкрЦСМ [4]. Предпринимался еще целый ряд попыток создания ППЛ, однако дальнейшего развития эти работы, в силу возникших финансовых за-труднений, не получили. Мировым лидером по производству эталонного оборудования для поверки измерительных трансформаторов является фирма «Tettex» (Швейцария), однако стоимость ее оборудования чрезвычайно высока. Цена передвижной поверочной лаборатории для поверки измерительных трансформаторов до 10 кВ и 2 кА классов точности 0,1 и ниже составляет приблизительно $380 000, а для поверки измерительных трансформаторов до 300 кВ и 10 кА классов точности 0,1 и менее точных – около $1 200 000 [4]. Именно относительно высокая стоимость ППЛ является одним из основных факторов, сдерживающих их широкое внедрение в практику. В настоящее время работы по созданию средств поверки измерительных трансформаторов напряжения и тока параллельно ведутся в нескольких научно-производственных организациях. Так, в ОАО «Свердловэнерго» при участии Уральского НИИ метрологии завершено изготовление опытного образца передвижной поверочной лаборатории для поверки измерительных трансформаторов напряжения на напряжения до 35 кВ с применением эталонных измерительных трансформаторов напряжения. В научно-производственной фирме «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.) разработана и прошла сертификацию в Госстандарте самоповеряемая установка для поверки измерительных трансформаторов напряжения на напряжения 6 и 10 кВ, обеспечивающая децентрализованное воспроизведение безразмерной единицы – коэффициента трансформации – и ее передачу поверяемым измерительным трансформаторам напряжения. Ведутся также работы по созданию установки для поверки измерительных трансформаторов тока на номинальные первичные токи до 3 кА в диапазоне частот до 2 кГц. По завершении этих работ представляется целесообразным объединение установок в единую систему – передвижную поверочную лабораторию для поверки измерительных трансформаторов до 10 кВ и3 кА класса точности 0,1 и менее точных. Аналогичные работы ведутся специалистами ОАО «ВНИИЭ» совместно с «Хмельницкоблэнерго» (передвижная поверочная лаборатория ППЛ 0,4-35 кВ). В настоящее время в Украине также освоен выпуск высоковольтных мостов переменного тока СА 7100-1,2. Коэффициент трансформации уточнит Расчет за электроэнергию Следует также отметить, что, помимо чисто технических и финансовых трудностей, существует целый ряд организационных проблем. Поскольку обновление парка измерительных трансформаторов – задача дорогостоящая и маловероятно, что она будет решена в ближайшее время, то выходом из этого положения может быть использование действительного значения коэффициента трансформации для уточнения расчетов за электроэнергию между производителем и потребителем. Однако такой подход требует внесения соответствующих изменений в «РД 34.09.101.94. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении». Вопросами внесения изменений в указанную инструкцию занимается базовая организация метрологической службы РАО «ЕЭС России» по электрическим измерениям – ОАО «ВНИИЭ». Метрологической базой для внесения поправок в результаты измерений электроэнергии являются МИ 1967-89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения» и ГОСТ Р8.563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений» с изменением №2, действуюшим с 01.11.2002. Важной предпосылкой для внесения поправок в результаты измерений электроэнергии является то, что погрешности измерительных трансформаторов на 95% характеризуются систематическими составляющими погрешности [5]. До внесения изменений в инструкцию РД 34.09.101.94 необходимо в соответствии с ГК РФ включать в договор электроснабжения пункт о внесении поправок в результаты измерений электроэнергии по действительному значению коэффициента трансформации. Такой опыт уже накоплен в ОАО «Мордовэнерго». В заключение следует отметить, что необходимость и целесообразность проведения периодической поверки измерительных трансформаторов напряжения и тока, используемых для коммерческого учета электроэнергии, представляются совершенно очевидными. Поэтому для решения этой проблемы необходима активизация усилий всех заинтересованных сторон: Госстандарта, Гос-энергонадзора, РАО «ЕЭС России» и региональных энергетических компаний. Литература 1. Загорский Я. Т. Является ли ничтожной проблема метрологического обеспечения измерений для учета электроэнергии в электроэнергетике? // 2-я научно-практическая конференция «Метрология электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 15-19 апреля 2002 г. - М., 2002. 2. Берсенев А. П. Состояние и проблемы метрологического обеспечения учета электроэнергии в электроэнергетической отрасли России / А. П. Берсенев, Я. Т. Загорский // 2-й научно-технический семинар «Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 22-26 апреля 1998 г. - М., 1998. 3. Киселев В. В. Результаты диагностики характеристик измерительных трансформаторов напряжения на местах их эксплуатации / В. В. Киселев, Н. А. Боярин, А. П. Старцев, К. К. Романов // 2-я научно-практическая конференция «Метрология электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 15-19 апреля 2002 г. - М., 2002. 4. Зубков И. П. Проблемы поверки трансформаторов тока и напряжения в эксплуатации // 2-й научно-технический семинар «Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 22-26 апреля 1998 г. - М., 1998. 5. Журавлев Э. Н. О повышении точности диспетчерского учета в энергосистемах с АСДУ // 2-е всесоюзное совещание «Точные измерения электрических величин»: Тезисы докладов. - Л., 1985. Главное – определить погрешность Комментарий Якова Загорского Проблема, изложенная Дмитрием Нефедьевым, достаточно актуальна в настоящее время. Она вызвана постоянно встречающимся неправильным применением трансформаторов тока и напряжения на местах эксплуатации. Конечно, если применять эти изделия по всем правилам, то вероятность их выхода за пределы класса точности будет мала, причем в течение всего срока службы. На Западе подобное требование к изготовителям трансформаторов закреплено законодательно. В правилах метрологии Германии, написанных на основании Закона о метрологии, имеется таблица, где в левой колонке перечислены средства измерений, а в правой – указан их межповерочный интервал. Например, «однофазные, многофазные электронные счетчики...». Их межповерочный интервал – 8 лет. Значит, изготовители счетчиков должны сделать всё, чтобы приборы за 8 лет не вышли за пределы класса точности. Когда доходим до измерительных трансформаторов, то видим, что в правой колонке написано: межповерочный интервал неограничен, т.е. они должны сохранять свои метрологические характеристики в течение всего срока службы. Если в той же Германии правила эксплуатации измерительных трансформаторов тока и напряжения соблюдаются неукоснительно, то в России отклонения от правил достаточно существенны. И примеров тому множество. Например, еще около 20 лет тому назад вышло письмо Минэнерго СССР, позволяющее подключать к измерительным обмоткам трансформаторов тока и напряжения цепи релейной защиты и автоматики, приборы телеметрии. А они имеют немалую потребляемую мощность. Поэтому трансформаторы, на заводских стендах соответствующие классу точности, в местах реальной эксплуатации оказываются вышедшими за пределы класса точности. Причем речь не идет о том, что они повреждены. Просто погрешность трансформатора вышла за допустимые пределы вследствие нарушения условий его применения. Трансформатор не требует замены – необходимо лишь узнать погрешность, которую он имеет на месте эксплуатации, и затем учитывать эту погрешность при учете отпускаемой электрической энергии. А узнать погрешность в месте реальной работы измерительного трансформатора можно при помощи специальных передвижных поверочных лабораторий. Если для поверки высоковольтных трансформаторов тока основа для таких лабораторий имеется, то для поверки трансформаторов напряжения 6, 10, 35, 110 кВ и выше подобных средств отечественного производства практически нет. А они необходимы. Тем более что необходимость поверки прописана в Законе «Об обеспечении единства измерений», где говорится, что средства измерений, подпадающие в сферу распространения государственного метрологического контроля и надзора, в том числе средства измерений, применяемые в торговых операциях и взаимных расчетах между покупателем и продавцом, подвергаются поверке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации.