"Новости Электротехники №3(21)"Точность учета электроэнергии зависит от правильности выбора и подключения измерительных трансформаторов

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


	Точность учета электроэнергии зависит от правильности выбора и подключения измерительных трансформаторов *Николай Даниелян, к.т.н., директор фирмы «KWK Messwandler»* В последнее время в энергетике России возросли требования к точности учета измерений потребляемой мощности, особенно в сетях низкого напряжения. В связи с этим происходит повсеместная замена индуктивных счетчиков электрической энергии на электронные с более высоким классом точности. Однако на практике это часто не дает ожидаемых результатов. Точность измерений, вместо того чтобы возрастать, может значительно ухудшаться. Попробуем разобраться, почему это происходит. Одна из основных причин этой проблемы в том, что измерительные трансформаторы тока и напряжения эксплуатируются за пределами допустимого ГОСТ диапазона измерений их номинальных параметров, что приводит к искажению показаний счетчиков электрической энергии. Это, в частности, может происходить: - при изменении мощности вторичной нагрузки. Например, при замене индуктивных счетчиков на электронные, мощность потребления которых на порядок меньше, или при увеличении длины измерительных линий, приводящем к значительному увеличению мощности нагрузки; - при изменении потребляемой мощности объектами и связанным с этим изменением величины первичного тока. Например, при значительном уменьшении или увеличении объема производства, что характерно в настоящее время. Подобные проблемы существуют и в других странах мира, и поэтому интересно рассмотреть, каким образом они решаются. Класс точности зависит от нагрузки Мощность вторичной нагрузки измерительных трансформаторов состоит из мощности измерительного прибора плюс мощность проводов: Р_изм = Р_приб + Р_пров , где Р_изм - нагрузка измерительного трансформатора; Р_приб - нагрузка измерительного прибора; Р_пров - нагрузка проводов. Для измерительных трансформаторов нагрузка по ГОСТ должна составлять от 25 до 100% номинальной. Только тогда они работают в своем классе точности. Если нагрузка вторичной цепи выходит за пределы этого интервала, то необходима соответствующая корректировка. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи, требующие корректировки мощности нагрузки. Если вторичная нагрузка меньше Пример 1. Мощность нагрузки меньше допустимого значения (Ризм < 25% Рном). Возьмем типичный для России измерительный трансформатор тока с номинальной вторичной нагрузкой 10 В.А и вторичным током 5 А. Рассчитаем Р_изм для вновь установленного электронного счетчика. Пусть длина проводов измерительной линии составляет 5 м при сечении провода 2,5 мм2. В данном случае мощность потерь в проводах составит 1,8 В.А. Мощность потребления электронного счетчика 0,1 В.А. В результате мощность нагрузки составит 1,9 В.А, что ниже допустимого по ГОСТ значения 2,5 В.А. Есть два способа решения этой проблемы: замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с меньшим значением номинальной вторичной нагрузки или подключение в измерительную цепь дополнительной нагрузки. В Европе пошли по последнему пути, поскольку он значительно дешевле и эффективнее. Однако для измерительного трансформатора тока подключение обычного сопротивления неприемлемо, из-за того что увеличиваются угловые потери. Поэтому западные производители начали выпуск различных видов дополнительных нагрузок, не увеличивающих угловые потери. Для рассмотренного выше примера уже достаточно минимальной дополнительной нагрузки, равной 1 В.А, тогда Ризм станет равной 2,9 В.А и будет находиться в пределах, допустимых по ГОСТ. Для измерительных трансформаторов напряжения при переходе на электронные приборы возникает та же проблема несоответствия потребляемой мощности. При этом важно отметить, что для трансформаторов напряжения дополнительную нагрузку необходимо устанавливать как можно ближе к самому трансформатору. Включение догрузки до предохранителя дало бы наилучшие результаты для точности измерений, но возникает проблема с отключением высоковольтной системы, поэтому догрузку подключают сразу за предохранителем. Если вторичная нагрузка больше Пример 2. Мощность нагрузки больше номинальной вторичной нагрузки измерительных трансформаторов (Ризм > 100% Р_ном). В этом случае также возможна либо замена трансформаторов тока и напряжения на трансформаторы с более мощной вторичной нагрузкой, либо использование преобразователей сигналов, как отдельно выполненных, так и интегрированных в трансформаторах тока. Использование последних позволяет значительно уменьшить Р_пров. Применение трансформаторов с преобразователями сигналов дает ряд преимуществ: уменьшается количество соединительных кабелей, вследствие чего повышается точность измерений; требуется меньше времени и места для монтажа приборов; они безопасны при обслуживании; длина измерительной линии мало влияет на точность измерений. Отклонения первичной нагрузки Пример 3. Значительно изменяется первичный ток измерительного трансформатора, т.е. он находится за пределами допустимого ГОСТ интервала измерений. Например, согласно ГОСТ 7746-89 для трансформаторов тока класса точности 0,5 допустимый интервал измерений составляет от 5 до 120% номинального тока. Для указанного случая возможно несколько решений: использование измерительных трансформаторов тока с расширенным диапазоном измерений. Например, класса точности 0.5S и 0,2S, что расширяет допустимый по ГОСТ интервал измерений до 1% номинального тока. Если необходимо увеличить диапазон измерений в сторону больших токов (больше 120%), то необходимо использовать трансформаторы с увеличенным диапазоном, например 150 или 200%, что позволяет расширить диапазон первичного тока соответственно до 150 или 200% от номинального; использование трансформаторов тока с возможностью переключения в цепи первичной обмотки, что позволяет применять один и тот же трансформатор тока с одним и тем же классом точности для двух номинальных первичных токов. Например трансформаторы тока с номинальным первичным током 800 А и 400 А, 600 А и 300 А, 1500 А и 750 А и т. д. Этот подход позволяет еще больше расширить диапазон измерений по первичному току, в котором будет выполняться класс точности трансформаторов тока. В их конструкции, в зависимости от схемы включения первичной обмотки, сердечник может иметь один или два витка первичной обмотки, что позволяет использовать один и тот же трансформатор на два первичных тока, один из которых составляет ровно половину другого. Такой тип трансформаторов тока позволяет в два раза повысить номинальный первичный ток трансформатора, сохраняя при этом класс его точности; использование трансформаторов тока с дополнительными отводами в цепи вторичной обмотки. Вопрос цены или цена вопроса Из всего вышесказанного становится ясно, что указанные методы (а в большинстве это замена старых измерительных трансформаторов на современные, соответствующие нагрузкам в обмотках) позволяют устранить многие негативные факторы, влияющие на точность измерений. И самое время поговорить о цене вопроса. К сожалению, на подавляющем большинстве российских предприятий измерительные трансформаторы выпускаются со стандартными параметрами, не позволяющими учитывать запросы потребителя в каждом конкретном случае. В западных странах от этого давно ушли: современные технологии дают возможность производить низковольтные измерительные трансформаторы любой нагрузки, в зависимости от требований клиента, по одной и той же цене. Стандартный российский трансформатор типа ТШП 0,66 стоит порядка 5-10 долларов США, западный – около 30 долларов. Но он будет сделан под конкретные условия. Специалисты подсчитали, что убытки от погрешности одного неправильно подключенного или неправильно используемого измерительного трансформатора могут достигать 1000 долларов в год. Стоит ли единовременная экономия в 20-25 долларов таких потерь в последствии?