Исследование влияния соединения обмоток измерительных трансформаторов тока на систематическую погрешность измерений

В настоящее время в связи с переходом государств СНГ в новую общественно-экономическую формацию капиталистической направленности, с одной стороны, и заменой морально и физически устаревшего оборудования в электроэнергетике, с другой стороны, весьма часто возникает необходимость параллельного или последовательного соединения первичных и вторичных обмоток как двух трансформаторов тока (ТТ), так и двух трансформаторов напряжения (ТН).

При этом уже давно известно как изменяется их совместный коэффициент трансформации [1, 2], но до сих пор неизвестно (в литературе не часто встречается) как изменяются метрологические характеристики этих пар параллельно или последовательно включаемых обмоток измерительных трансформаторов (ИТ).

Этот вопрос интересует специалистов, занимающихся вопросами измерения и учета электрической энергии (ЭЭ) в электроэнергетике.

Целью настоящей работы является исследование закономерностей изменения систематических погрешностей (∆с) двух ТТ в зависимости от схемы соединения их первичных и вторичных обмоток.

Для этой цели был использован метод измерения Δс ИТ путем сличения с образцовым ИТ дифференциально-нулевым способом, для чего были применены: измерительный мост К-507, образцовый ТТ ( класса точности 0,05). В качестве исследуемых: ТТ с Ктт=5/5(класса 0,5) - 2шт. В качестве нагрузки: 3 шт. электросчетчиков типа СА4У, обмотки тока которых использованы в качестве нагрузки для исследуемых ТТ.

Далее описываются пять экспериментов.

Эксперимент №1. Был проведен для определения систематической погрешности (∆с) одиночного ТТ с Кгг=5/5 и нагрузкой, которой являются три последовательно включённые токовые обмотки электросчетчика (ЭС) типа СА4У. Полученные характеристики амплитудной (токовой) (f) и угловой (δ) систематической погрешности размещены на рисунке 5 под номером 1. Характеристики других экспериментов будут тоже построены на рисунке 5 для сравнения с характеристиками 1.

Эксперимент №2. Был проведён со схемой последовательного соединения первичных и вторичных обмоток исследуемых Т1 и Т2 для измерения их совместной систематической погрешности (рисунок1). В этом случае ток нагрузки и сопротивление нагрузки (Źн) остались прежними, но напряжение на выводах двух вторичных последовательных обмотках ТТ увеличилось в 2 раза, т. к. мощность источника возросла в 2 раза, значит можно рассчитывать на повышение точности этой схемы. Так оно и произошло, судя по результатам исследования, приведенным на рисунке 5 в виде кривых 2. В РЗА (релейной защите и автоматике) эту схему собирают как раз для того, чтобы питать устройства РЗА на переменном оперативном токе для надежного срабатывания катушек отключения (КО) выключателя, поскольку мощность источника тока увеличивается в этом случае в два раза.

Рисунок 2 – Схема параллельного соединения первичных и последовательного соединения вторичных обмоток исследуемых Т1 и Т2 для измерения их совместной систематической погрешности.

Эксперимент №3. Был проведён со схемой параллельного соединения первичных и последовательного соединения вторичных обмоток исследуемых Т1 и Т2 для измерения их совместной систематической погрешности (рисунок 2). Полученные характеристики приведены на рисунке 5 в виде кривых 3, которые в точности совпадают с кривыми 2, предыдущего эксперимента 2, т. е. в обоих случаях характеристики улучшаются, следовательно, возрастает точность измерений.

Таким образом, в экспериментах 2 и 3 коэффициент трансформации схемы соединения ТТ1 и ТТ2 не изменился, но повысилась точность измерений, потому что увеличилась мощность во вторичной цепи.

Эксперимент №4. Был проведён со схемой параллельного соединения первичных и параллельного соединения вторичных обмоток исследуемых Т1 и Т2 для измерения их совместной систематической погрешности (рисунок 3). Измерения показали, что совместная систематическая погрешность при таком соединении обмоток ТТ1 и ТТ2 значительно увеличилась. На рисунке 5 это кривые 4 (токовой (f) и угловой (δ) систематической погрешности).

Эксперимент №5. Был проведён со схемой последовательного соединения первичных и параллельного соединения вторичных обмоток исследуемых Т1 и Т2 для измерения их совместной систематической погрешности (см. рисунок 4).

В этом случае по цепи нагрузки протекает двойной ток от двух параллельно включенных вторичных обмоток ТТ1 и ТТ2, когда по первичной обмоткам ТТ протекает всего одиночный ток. Значит Kγt=I1∖I2=5∖ 10=0,5; Таким образом, Krr снизился в два раза. Но падение напряжения на Źн увеличилось в два раза: ∆Ùнагр.= 2∙I2∙Z∏. Это привело к тому, что погрешность схемы возросла по сравнению с первой схемой, т.е.

с одним ТТ. Полученные результаты приведены на рисунке 5 в виде кривых 5, которые почти очности совпадают с кривыми 4

Выводы: в результате соединения двух обмоток ТТ по схемам на рисунках 1 и 2 (кривые 2 и 3) точность измерений значительно возросла, но коэффициент трансформации схемы соединения ТТ не изменился; при измерениях по схемам на рисунках 3 и 4 (кривые 4 и 5) – точность измерений значительно уменьшилась по сравнению с точностью одиночного ТТ (кривая 1), но коэффициент трансформации схемы соединения ТТ по рисунку 4 уменьшился в два раза. Результаты экспериментов необходимо учитывать в эксплуатации.

 

Литература

  1. Андреев В.А., Фабрикант В.Л. Релейная защита распределительных электрических сетей, Высшая школа, М.: 1965 г.
  2. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем, М: 1976 г.
Год: 2011
Город: Костанай