Будущее – за высокоточными Трансформаторами

Статью ученого-исследователя Владимира Харитоновича Сопьяника о погрешностях работы измерительных трансформаторов тока в системах учета электроэнергии дополнит комментарий Радика Фаридовича Раскулова, конструктора, разработчика трансформаторов тока из Екатеринбурга.

Радик Раскулов,
инженер-конструктор ОАО «СЗТТ», г. Екатеринбург

Существующие системы учета электроэнергии не обеспечивают требуемой в современных условиях точности, поскольку измерительные комплексы создавались по типовым проектам, разработанным еще в 70–80-х годах XX века. В то время просто не предусматривались проектные решения, позволяющие достичь необходимой сегодня точности измерительных комплексов.

В этих проектах нередко в нагрузку измерительной обмотки трансформатора тока (ТТ) подключены и счетчики и приборы РЗА, что приводит к перегрузке ТТ по мощности вторичной обмотки.

Преимущества на стороне ТТ класса 0,5S и 0,2S

Токовая погрешность ТТ при перегрузке по мощности вторичной обмотки может превышать минус 10% и повышение класса точности счетчика без замены ТТ неэффективно, как и отмечается в статье В. Сопьяника.

Для повышения точности учета электроэнергии наиболее действенным является применение ТТ классов точности 0,5S и 0,2S, которые представляют собой измерительную технику более высокого уровня по сравнению с ТТ классов точности 0,5 и 0,2.

Например, при спаде нагрузки трансформаторы тока классов точности 1 и 0,5 нередко работают при первичном токе менее 5% номинального первичного тока, для которого погрешности ГОСТ 7746-2001 не нормируются.

В то же время для ТТ классов точности 0,5S и 0,2S ГОСТ 7746-2001 задает погрешности при 1% номинального первичного тока.

Кроме этого, ТТ классов точности 0,5S и 0,2S имеют более узкий диапазон допускаемых погрешностей, чем ТТ классов точности 0,5 и 0,2.

На рис.1 и 2 приведены графики токовой и угловой погрешностей ТТ типа ТПОЛ-10 классов точности 0,5 и 0,2S (трансформаторы производства ОАО «СЗТТ»). Линиями двойной толщины показаны пределы допускаемых погрешностей по ГОСТ 7746-2001 для класса точности 0,5.

По рисункам видно, что погрешности ТТ класса точности 0,2S при токе 20% номинального первичного тока в 5 раз меньше, чем погрешности ТТ класса 0,5, а при токе 5 и 1% – более чем в десять раз.

ТТ и РЗА: проблема разрешима

Для измерительных обмоток трансформаторов тока важным параметром является коэффициент безопасности. Этот параметр означает, что при превышении кратности первичного тока выше заданного коэффициента безопасности токовая погрешность вторичной обмотки для измерений должна превысить минус 10%. То есть трансформатор должен выполнить функцию ограничителя тока, предохраняющего приборы, включенные в нагрузку измерительной обмотки ТТ, от повреждений.

Современное оборудование требует, чтобы коэффициент безопасности приборов не превышал 10 и даже 5. Чтобы достичь такого низкого коэффициента безопасности приборов, требуется, чтобы магнитопровод измерительной обмотки ТТ насыщался при увеличении первичного тока до 10 (5)% номинального первичного тока.

Это требует уменьшения размеров магнитопровода и в свою очередь ухудшает метрологические параметры трансформатора тока. Поэтому для магнитопроводов измерительных обмоток ТТ классов точности 0,5S и 0,2S применяются специальные материалы, имеющие низкую индукцию насыщения.

К защитным обмоткам предъявляется прямо противоположное требование: номинальная предельная кратность. В случае повышения кратности первичного тока до заданной предельной кратности токовая погрешность вторичной обмотки для защиты не должна превысить минус 10% для нормального функционирования схем релейной защиты и автоматики.

Для защитных обмоток используется, как правило, электротехническая сталь, имеющая высокую индукцию насыщения. По этим причинам использовать измерительные обмотки ТТ для целей релейной защиты и автоматики недопустимо.

Наиболее распространенные ТТ класса напряжения 10 кВ, как правило, имеют одну обмотку для измерений и одну обмотку для защиты. Однако в настоящее время серийно выпускаются и трансформаторы тока на 10 кВ с двумя и тремя обмотками для защиты. В этом случае не требуется дополнительно нагружать измерительную обмотку приборами релейной защиты.

Рис. 1. Токовые погрешности ТТ типа ТПОЛ-10-300/5 классов точности 0,5 и 0,2S

Рис. 2. Угловые погрешности ТТ типа ТПОЛ-10-300/5 классов точности 0,5 и 0,2S