компенсация погрешностей трансформатора тока
Понятие и виды погрешностей у трансформаторов тока, от чего зависит и как уменьшить
Вычисление погрешности используемых трансформаторов тока – необходимая мера в производстве. Без нее точно рассчитать коэффициент полезного действия и эффективность конструктивных узлов и прибора в целом невозможно. Ошибки бывают различного типа: токовые, угловые и полные. При этом в зависимости от вида меняется и способ вычисления показателя. Главная задача инженера — сделать так, что процент был уменьшен, но не потерять вместе с тем от производительности оборудования.
Что такое погрешность трансформатора
Представляет собой величину, равную отношению заявленной эффективности по плану от той, что проявляется в действительности. Данные не должны превышать номиналы, предусмотренные для их класса точности. При этом бывают нескольких типов измерительных трансформаторов и для каждого из них придуманы свои вычисления.
Проверка данных проводится при помощи приборов. Это необходимо для расчета производительности прибора и составления конструктивных мер для предотвращения этого.
От чего зависит погрешность трансформатора тока
В любом случае величина трансформации, то есть изменения состояния тока, будет отличаться от заявленного в инструкции номинального значения. На сколько точным будет приравниваться зависит от класса точности.
Характеристика зависит от ряда особенностей. В их число входят и используемые материалы изготовления, и принцип работы устройства. Основные причины:
Обратите внимание на то, что причины, по которым появляется явление, зависят от вида устройства и принципа его функционирования.
Например, для силового трансформатора с масляными наполнением будут характерными изменения, а для тс напряжения совершенно другие.
Различается класс точности оборудования, которое используется на производстве. Известны с классом 0,2; 0,5, 1; 3 или 10. Рассчитывается номинальное значение указанной величины довольно просто: это процент от среднего показателя при подсоединении нагрузки на первичку в 100-120 процентах для 1-3 класса и 50-100 процентов для последующих.
Зависимость токовой погрешности от абсолютной магнитной проницаемости
Магнитная проницаемость — величина, которая характеризуется магнитной индукцией и напряженностью поля. Проницаемость определяется конкретной средой.
Понятно, что в зависимости от состояния, состава и температуры этой среды будет меняться показатель. Посмотреть зависимость можно в специальных схемах для различных видов материалов.
Что представляет собой треугольник погрешностей ТТ
Треугольник представляет собой особый вид соединения, основанный на нагрузке на несколько фаз. Вторичные обмотки подключаются в полный или неполный треугольник.
Тип подсоединения зависит от необходимых показателей распределения тока в аварийных условиях и вторичных цепях оборудования. Первичные импульсы ТТ определяются изначально, уже после вычисляют при замыкания вторичных. Сумма определяется как сумма величин в проводах и обмотках каждого типа. В зависимости от векторных фаз происходит рассмотрение — слагаются или вычитаются компоненты.
Виды и правила вычисления погрешности устройств
Современные правила требуют использования устройств с максимальной константой не больше 10 процентов. Иногда бывают исключения — возможно изменение на несколько пунктов свыше, если не происходит смещения релейной защиты.
Токовая
Это вид, определяющийся в коэффициенте трансформации. Представляет собой арифметическую разность между первичным токовым импульсом, который разделен на установленный коэффициент, минус полученный опытным путем вторичный.
Угловая
Угловая является углом, который образует вторичный ток при сдвиге. Положительное значение приобретает только в случае, если первичный опережает вторичный.
Полная
Полная трансформация является суммой вышеизложенных двух показателей. По опытным исследованиям понятно, что основной причиной погрешности является возникновение намагничивания. Если меньше, то и меньше будет величина.
Как построить график погрешности
Графики строятся в зависимости от типа устройства. С схемах указывается не только компоненты, в том числе и инженерные, электрические связи, но и зажимы. Стрелками отмечаются направления работы вторички и первички.
Чем достигается уменьшение погрешности трансформаторов тока
Уменьшение величины возможно в первую очередь с уменьшением показателя намагничивания. Для этой цели трансформатор должен обладать минимальным параметром тока и работать в прямолинейной части намагничивания. Эти критерии достигаются только в случае верного выбора нагрузки, уменьшения кратности первичного тока.
Способ компенсации погрешностей трансформатора тока в переходных режимах
Владельцы патента RU 2647875:
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на крупных электрических станциях и подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения. Технический результат состоит в повышении точности компенсации погрешностей за счет учета начальной остаточной магнитной индукции в сердечнике. Способ компенсации погрешностей заключается в том, что фиксируют массив мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике. Затем путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. При фиксации мгновенных значений вторичного тока дополнительно фиксируют момент насыщения, причем до появления сигнала о насыщении сердечника значения приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значениям вторичного тока. После появления сигнала о насыщении сердечника по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника. После этого вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника. Затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения и путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току. После этого дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня. При наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока заданного уровня суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи. Если интегральное, например, действующее значение вторичного тока в течение заданного времени не превышает заданный уровень, то значение приведенного к вторичной цепи первичного тока приравнивают значению вторичного тока. 6 ил.
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может использоваться на крупных электрических станциях и подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения для обеспечения быстродействия и селективности устройств релейной защиты при насыщении в переходных режимах ферромагнитных сердечников трансформаторов тока (ТТ), не имеющих немагнитного зазора.
В настоящее время трансформаторы тока, ферромагнитные сердечники которых не имеют немагнитного зазора, являются основными источниками информации для устройств релейной защиты и автоматики элементов электрических станций, подстанций и линий электропередачи. Опыт эксплуатации показал, что погрешности ТТ, возникающие в переходных режимах, приводят в ряде случаев к неселективным срабатываниям быстродействующих устройств релейной защиты (в частности, первых ступеней дистанционных защит линий электропередачи от однофазных коротких замыканий (КЗ)). По указанной причине обеспечение правильного функционирования быстродействующих устройств релейной защиты при насыщении сердечников ТТ является актуальной задачей. Одним из возможных путей решения данной задачи является компенсация погрешностей ТТ.
Идеология предлагаемого изобретения основана на использовании обратной модели ТТ, что пояснено ниже.
Для вторичной цепи ТТ может быть записано уравнение второго закона Кирхгофа
После интегрирования левой и правой части уравнения (1), получаем
После деления обеих частей уравнения (2) на произведение w2scm имеем
Зная зависимость намагничивающего тока ТТ i0 от магнитной индукции В, можно путем нелинейного преобразования правой части уравнения (3) получить мгновенное значение намагничивающего тока, т.е.
Просуммировав полученный намагничивающий ток со вторичным током, получаем приведенный ко вторичной цепи первичный ток ТТ, т.е.
Таким образом, в обратной модели ТТ с помощью операции интегрирования известного вторичного тока, преобразования полученного интеграла в сигнал, пропорциональный намагничивающему току ТТ, и суммирования сигналов, пропорциональных вторичному и намагничивающему токам ТТ, получают приведенный ко вторичной цепи сигнал, пропорциональный первичному току ТТ.
Задачу компенсации погрешностей можно решить с использованием аналоговой или дискретной обратной модели ТТ.
Недостатком указанного способа является невозможность учета наличия начальной (остаточной) магнитной индукции в ТТ.
Недостатком способа является невозможность обеспечения одинакового характера затухания остаточной индукции в реальном ТТ и его модели. Вторым недостатком способа является невысокая точность компенсации погрешностей ТТ.
Указанное техническое решение имеет существенный недостаток: оно не имеет возможности учета начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ. Как показали расчеты, неучет последней в переходном режиме короткого замыкания (КЗ) при номинальной нагрузке на ТТ и кратности первичного тока, равной 15, может привести к ошибке в компенсации погрешностей до 1000% (Приложение).
Недостатками способа являются невозможность его использования для компенсации погрешностей ТТ с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, а также невозможность учета наличия начальной (остаточной) магнитной индукции в ТТ.
Задачей изобретения является повышение устойчивости функционирования в переходных режимах быстродействующих устройств релейной защиты, подключенных к ТТ с ферромагнитными сердечниками, не имеющими немагнитного зазора. Технический результат заключается в повышении точности компенсации погрешностей ТТ за счет учета начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ.
Поставленная задача решается предложенным способом компенсации погрешностей трансформатора тока, заключающимся в том, что фиксируют массив мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока, вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике. Затем путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, и суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному ко вторичной цепи трансформатора тока. При фиксации мгновенных значений вторичного тока трансформатора тока дополнительно фиксируют момент насыщения трансформатора тока, причем до появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока значения приведенного ко вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока. После появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника указанного трансформатора тока. После этого вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока. Затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения и путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока. После этого дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня. При наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня, суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному ко вторичной цепи трансформатора тока.
Если интегральное, например, действующее значение вторичного тока трансформатора тока в течение заданного времени не превышает заданный уровень, то значение приведенного ко вторичной цепи первичного тока приравнивают значению вторичного тока указанного трансформатора тока.
Описание предлагаемого способа целесообразно провести на примере его реализации в устройстве для компенсации погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах.
Элементы функциональной схемы могут быть реализованы, например, с помощью аналоговых и дискретных микросхем средней интеграции или с помощью микропроцессорного устройства, выполненного с возможностью реализации функции предлагаемого устройства.
При этом блок расчета приращений магнитной индукции 1 (фиг. 2) содержит линейные преобразователи M1 и M2, входы которых подключены к выходу ТТ. Выход линейного преобразователя M1 подключен к входу 1 интегратора ∫. Вход 2 интегратора ∫ подключен ко входу 1.2 блока расчета приращений магнитной индукции 1. Выходы интегратора ∫ и линейного преобразователя М2 подключены ко входам 1 и 2 сумматора Σ1, соответственно. В свою очередь, выход сумматора Σ1 подключен ко входу масштабного преобразователя М3, выход которого подключен к выходу 1.3 блока расчета приращений магнитной индукции 1.
Управляемый ключ 3 и сумматор 4 вторичного и намагничивающего токов ТТ являются широко известными элементами электронной техники.
Блок контроля 7 наличия вторичного тока ТТ подключен к выходу ТТ. Вход 7.1 блока 7 подключен к входу элемента вычисляющего действующее значение вторичного тока ТТ I2 (на фиг. позицией не обозначен), к выходу которого подключены компаратор K3 (на фиг. позицией не обозначен) и элемент времени Δt (на фиг. позицией не обозначен). Выход последнего соединен с выходом 7.2 блока 7 контроля наличия вторичного тока ТТ.
Блок 8 управления ключом 3 представляет собой широко распространенный в устройствах релейной защиты и автоматики элемент самоподхвата (самоблокировки) и состоит из элементов логической суммы ИЛИ (на фиг. позицией не обозначен) и логического произведения И3 (на фиг. позицией не обозначен). Первый вход 1 элемента ИЛИ соединен с первым входом 8.1 блока 8 управления ключом 3, а второй вход 2 соединен с выходом элемента И3, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И3, а вход 2 элемента И3 соединен со вторым входом 8.2 блока 8. Выход элемента И3 подключен к выходу 8.3 блока 8.
Рассмотрим осуществление способа компенсации погрешностей трансформатора тока в переходных режимах на примере работы предлагаемого устройства для компенсации погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах.
Удобно сначала рассмотреть работу отдельных блоков, а затем устройства в целом.
Блок расчета приращений магнитной индукции 1 работает следующим образом. При наличии вторичного тока ТТ на входе 1.1 блока 1 выходные сигналы линейных преобразователей M1 и М2, соответственно, пропорциональны величинам R2i2 и L2i2. Указанные выходные сигналы линейных преобразователей M1 и М2 подаются на вход 1 интегратора ∫ и вход 2 сумматора Σ1, соответственно. После интегрирования произведения R2i2 и подачи результата интегрирования на вход 1 сумматора Σ1 и суммирования указанных величин сумматором Σ1 выходной сигнал последнего пропорционален изменению потокосцепления вторичной обмотки ТТ ΔΨ2. С помощью масштабного преобразователя М3 выходной сигнал сумматора Σ1 преобразуется в сигнал, пропорциональный изменению магнитной индукции ΔВ и подается на выход 1.3 блока 1. Момент насыщения сердечника ТТ фиксируется детектором насыщения 5, что приводит к появлению сигнала на его выходе 5.2, соединенном со входом 1.2 блока расчета приращений магнитной индукции 1. В момент нарастания сигнала на входе 1.2 блока 1 на входе 2 интегратора ∫ фиксируется передний фронт указанного сигнала, что приводит к обнулению выходного сигнала интегратора и началу нового цикла интегрирования.
Управляемый ключ 3 при подаче сигнала от блока управления 8 на управляющий вход 3.2 подключает выходной сигнал блока 2, пропорциональный намагничивающему току ТТ, через свои вход 3.1 и выход 3.3 на вход 4.2 сумматора 24.
Сумматор Σ4 производит суммирование сигналов, пропорциональных вторичному току ТТ (вход 4.1) и намагничивающему току ТТ (вход 4.2). В результате сигнал на выходе 4.3 указанного сумматора пропорционален приведенному ко вторичной цепи ТТ первичному току.
Детектор насыщения 5 осуществляет анализ формы вторичного тока ТТ, подаваемого на его вход 5.1. В момент обнаружения факта насыщения ТТ на его выходе 5.2 возникает импульсный сигнал.
В блоке контроля 7 наличия вторичного тока ТТ элемент I2 вычисляет действующее или иное интегральное значение вторичного тока, подаваемого на вход 7.1, которое сравнивается компаратором K3 с заданным значением. Дискретный сигнал о превышении действующим значением вторичного тока ТТ заданного уровня подается на выход 7.2 блока 7 и существует в течение выдержки времени Δt, прошедшей с момента исчезновения тока на входе 7,1 блока 7.
Блок 8 управления ключом 3 предназначен для запоминания импульсного выходного сигнала детектора насыщения 5 до момента времени, в который сигнал на выходе 7.2 блока контроля 7 наличия вторичного тока ТТ становится равным единице.
Блок 8 управления ключом 3 запоминает сигнал срабатывания детектора насыщения 5, поступающий на вход 8.1 при отсутствии сигнала о срабатывании блока 7 на входе 8.2. Работу блока 8 удобно рассмотреть при наличии и отсутствии сигнала на входе 8.2:
— при отсутствии сигнала на входе 8.2 на входе 2 элемента логического произведения И3 сигнал присутствует, так как указанный вход является инверсным. В этом случае при появлении сигнала на входе 1 элемента логического суммирования ИЛИ сигнал на выходе 8.3 блока 8 станет равным «логической единице» и будет удерживаться в таком состоянии благодаря соединению выхода элемента логического произведения И3 со входом 2 элемента логического суммирования ИЛИ до появления сигнала на входе 8.2;
— при наличии сигнала на входе 8.2 блока 8 управления ключом 3 на входе 2 элемента логического произведения И3 сигнал отсутствует и на выходе 8.3 блока 8 сигнал также отсутствует независимо от того, присутствует или отсутствует сигнал на входе 8.1 блока 8.
Устройство в целом работает следующим образом.
При работе ТТ без насыщения сердечника нет необходимости в компенсации погрешностей ТТ. Детектор насыщения ТТ 5 не срабатывает, на его выходе 5.2 не возникает импульсный сигнал. Блок 1 вычисляет приращение магнитной индукции ΔВ, а блок 2 вычисляет приращение намагничивающего тока Δi0. На выходе блока 8 управления ключом 3 сигнал отсутствует, соответственно, ключ 3 разомкнут и на вход 4.2. сумматора Σ4 сигнал не поступает. На вход 4.1 сумматора Σ4 подается вторичный ток ТТ i2, равный приведенному ко вторичной цепи ТТ первичному току.
В случае работы ТТ с насыщением сердечника, например, при протекании по его первичной обмотке тока КЗ со значительным относительным содержанием апериодической составляющей, до насыщения сердечника ТТ, вне зависимости от наличия или отсутствия начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике, в течение некоторого отрезка времени имеет место достаточно точная трансформация первичного тока. Управляемый ключ 3 разомкнут и на вход сумматора Σ4 подается только вторичный ток ТТ, практически равный приведенному ко вторичной цепи первичному току.
В момент насыщения сердечника вторичный ток ТТ резко снижается и существенным образом возрастает погрешность трансформации.
В указанный момент детектор насыщения 5 выдает импульсный сигнал, который подается на входы трех блоков:
— Вход 8.1 блока 8. Сигнал поступает на вход 8.1 блока 8 управления ключом 3. Так как на выходе 7.2 блока контроля наличия вторичного тока ТТ 7 отсутствует дискретный сигнал, то сигнал на выходе блока 8 существует. Блок 8 выдает сигнал на управляющий вход управляемого ключа 3. На входы 4.1 и 4.2 сумматора Σ4 подаются два сигнала: сигнал, соответствующий вторичному току ТТ i2 и соответствующий намагничивающему току ТТ i0. Сигнал на выходе сумматора 4, как и при работе ТТ без насыщения, пропорционален его первичному току, приведенному ко вторичной цепи.
При уменьшении интегрального значения вторичного тока ТТ, например, после отключения тока короткого замыкания, происходит следующее:
Кроме того, происходит сброс накопленного значения приращения потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию погрешностей ТТ с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, вне зависимости не только от наличия, но и от уровня и знака начальной (остаточной) магнитной индукции в сердечнике ТТ, что не могут обеспечить известные устройства того же целевого назначения.
Способ компенсации в переходных режимах погрешностей трансформатора тока с ферромагнитным сердечником, не имеющим немагнитного зазора, заключающийся в том, что фиксируют мгновенные значения вторичного тока указанного трансформатора тока, затем вычисляют потокосцепление вторичной обмотки и магнитной индукции в его сердечнике, после чего путем преобразования магнитной индукции получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, затем суммируют полученный сигнал с сигналом, пропорциональным вторичному току трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи трансформатора тока, отличающийся тем, что при фиксации мгновенных значений вторичного тока указанного трансформатора тока дополнительно фиксируют момент насыщения сердечника трансформатора тока, причем до появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока значения приведенного к вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока, а после появления сигнала о насыщении сердечника трансформатора тока по знаку мгновенного значения вторичного тока определяют знак магнитной индукции насыщения сердечника указанного трансформатора тока; после чего вычисляют приращение потокосцепления и магнитной индукции на насыщенном участке характеристики намагничивания сердечника трансформатора тока, затем суммируют полученное приращение магнитной индукции со значением магнитной индукции насыщения, затем путем преобразования полученной суммы получают сигнал, пропорциональный намагничивающему току трансформатора тока, после чего дополнительно вычисляют и фиксируют превышение интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня и при наличии сигнала о превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровн, суммируют сигналы, пропорциональные вторичному и намагничивающему токам трансформатора тока, получая тем самым сигнал, пропорциональный первичному току, приведенному к вторичной цепи трансформатора тока; кроме того, при не превышении интегральным, например, действующим значением вторичного тока трансформатора тока заданного уровня в течение заданного времени значения приведенного к вторичной цепи трансформатора тока первичного тока приравнивают значениям вторичного тока указанного трансформатора тока.
Анализ методов компенсации погрешностей измерительных трансформаторов напряжения
Анализ методов компенсации погрешностей измерительных трансформаторов напряжения
По оценке органов Росэнергонадзора Госстандарта России значение погрешности измерений электроэнергии, отпускаемой потребителям, достигает 13% [1]. Основной причиной этого является преобладающее влияние систематических погрешностей средств учёта, входящих в состав измерительных комплексов, в том числе измерительных трансформаторов напряжения (ТН), систематические погрешности которых могут достигать минус 2-3%.
Систематические погрешности ТН обусловлены, как правило, перегрузками или недогрузками их вторичных цепей. Кроме того, в эксплуатации могут находиться ТН, подвергавшиеся послеаварийному ремонту, в процессе которого возможны существенные изменения параметров ТН. Причем, оценка погрешностей ТН после такого ремонта невозможна из-за отсутствия в большинстве энергосистем соответствующей измерительной техники и поверочных стендов. Поэтому имеются случаи, когда ТН даже при нормируемых нагрузках работают вне паспортного класса точности.
Для снижения погрешностей ТН используются различные методы [1,2,3], которые условно разделены на два вида:
Технологический основан на тщательном выборе ТН и обеспечении работы его в оптимальном по точности диапазоне измерений, освобождая вторичные цепи от избыточных нагрузок. Этот путь обычно связан с заметными материальными затратами.
Структурный путь основан на методах автоматической компенсации погрешностей и введении поправок в результаты измерений на действе систематической погрешности и др. Этот путь требует проведения предварительных исследований, диагностирование погрешностей и других метрологических характеристик ТН и учет их в окончательных результатах измерения в виде поправочных коэффициентов. Это эффективнее (в 5- 10 раз), чем технологический путь. Такой метод широко применяется во всем мире, однако в электроэнергетике России при учете электроэнергии он до сих пор не нашел своего применения. Хотя предложения такие же уже имеются [1,2]. Для его внедрения не создана достаточная законодательная база, методическое обеспечение и приборы, особенно компьютеризированные (вольтамперфазометр высокого класса, прибор для измерения мощности нагрузок ТН и диагностирования погрешностей ТН) с областью применения сугубо энергетической.
Предложения [2] рассчитать систематические погрешности ТН с реальными предварительно измеренными нагрузками его вторичных цепей и учесть их в виде поправочного коэффициента не нашли своего применения по причинам, указанным выше. Кроме этого, в методах расчета погрешностей ТН имеется методическая погрешность из-за неверного учета влияния изменений первичного напряжения на систематические погрешности ТН.
Наиболее эффективными (не требующими заметных материальных затрат) являются методы, основанные на компенсации погрешностей ТН с помощью дополнительных устройств, устанавливаемых во вторичных цепях ТН [1, 3]. Так для компенсации погрешностей ТН используются батареи конденсаторов (БК), компенсирующие реактивную составляющую токов нагрузки ТН [3]. Но измерительные ТН 6-10 кВ имеют такие соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями, при которых подключение БК уменьшает погрешность напряжения, но увеличивает угловую погрешность [4].
Кроме этого, установка БК требует проведения комплекса довольно сложных измерений и расчётов. В [3, 4] предложена методика расчета оптимальной мощности БК, с помощью которой удается уменьшить погрешность учета электроэнергии практически до нуля, но этого можно достигнуть для фиксированного коэффициента мощности (cosϕ) потребителей электроэнергии, который не остается неизменным, т.к. нагрузка потребителей постоянно меняется, следовательно, необходимо постоянно менять присоединенную мощность БК. Предложение [4] выбирать БК по среднему за месяц cosϕ всех потребителей ведет к появлению методической погрешности и для некоторых потребителей может быть неприемлемым. Указанные причины привели к тому, что в настоящее время применение БК в цепях ТН во многих энергосистемах сокращено.
Отмеченные недостатки рассмотренных методов компенсации погрешностей вынуждают искать новые технические решения задачи компенсации погрешностей ТН, эксплуатируемых в энергосистемах.
Авторами разработано техническое устройство «КПТН» (компенсатор погрешностей ТН), в котором используются вольтодобавочные трансформаторы (ВДТ), с помощью которых компенсируется, как и амплитудная, так и угловая погрешности ТН. Компенсация погрешностей может быть осуществлена как при ручной регулировке, так и в автоматическом режиме. Разработан и испытан компенсатор ручного регулирования, требующий изменения параметров настройки при изменении сопротивления нагрузки ТН более чем на 10%. Такие изменения нагрузки ТН происходят достаточно редко (с периодичностью в несколько лет), поэтому устройство с ручным регулированием является приемлемым для практики. Но, учитывая современные тенденции в создании необслуживаемых электроустановок, разрабатывается устройство с автоматической коррекцией погрешностей ТН.
Особенностью вторичных цепей ТН, используемых для учёта электроэнергии, отпускаемой потребителям на напряжении 6-10 кВ, является заземление фазы «в» на выводе ТН и во вторичных цепях ячеек распределительного устройства. Это делает бесполезной установку ВДТ в фазу «в», так как, вторичная обмотка ВДТ, оказывается заземлённой с двух сторон. Однако, т. к. электросчётчики подключаются на линейные напряжения, для регулирования их напряжений достаточно вводить компенсирующие добавки напряжения ΔU в две фазы — «а» и «с». При этом регулируются напряжения UAB и UCB, а добавка к напряжению UAC формируется автоматически, как векторная разность добавок к регулируемым напряжениям.
Вольтодобавочные трансформаторы можно подключить к независимому источнику питания, либо использовать в качестве источника питания ТН, погрешность которого компенсируется. Когда ВДТ подключается к ТН, автоматически обеспечивается пропорциональная зависимость добавок ΔU, компенсирующих погрешности ТН, от измеряемого напряжения. Кроме того, этот вариант упрощает практическую реализацию подключения ВДТ на действующей подстанции. При использовании стороннего источника для питания ВДТ, необходим дополнительный автоматический регулятор, изменяющий добавку ΔU пропорционально изменению измеряемого напряжения, иначе в режимах значительного отклонения измеряемого напряжения от номинального неправильная работа компенсатора может привести к недопустимому увеличению погрешностей ТН. Поэтому в устройстве «КПТН» ВДТ питаются от ТН, погрешности которого они компенсируют.
Чтобы одновременно компенсировать погрешность напряжения и угловую погрешность ТН, добавку напряжения ΔU ВДТ необходимо регулировать по величине и по фазе. Наиболее совершенные компенсаторы погрешностей, автоматически изменяющие величину и фазу ΔU, можно создать на базе бесконтактных регуляторов фазы (электронных или электромагнитных) и бесконтактных регуляторов напряжения. Однако наиболее простым в технической реализации способом регулирования ВДТ является переключение отпаек его обмоток. При этом для регулирования фазы добавки напряжения обычно используются специальные многообмоточные регулировочные автотрансформаторы, которые питают ВДТ, включенные в рассечку фаз. В устройстве «КПТН» применен более простой и в тоже время достаточно эффективный способ регулирования фазы ΔU, при котором добавка фазы «с» ΔUC формируется двумя ВДТ, первичные обмотки которых подключены на напряжения UCB и UAB.
При этом вектор ΔUC определяется выражением: