Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Поверка и калибровка измерительных преобразователей электрических величин. Конспект лекций
.pdf
21
w
1
w
2
U
1
U
2
Φ
θ
I2X
2
I2R
2
U
2
E
2
I
2
E1 = –kE
2
–I
2
I
0
I
2
–U
2
U
1
I1R
1
I1X
1
х
Х
Рис. 13. Схема включения измерительного трансформатора напряжения
На рис. 14 приведена векторная диаграмма ТН при нагру-
женной вторичной обмотке.
Рис. 14. Векторная диаграмма ТН
Из векторной диаграммы следует, что в общем случае име-
ются две составляющие погрешности ТН:
погрешность коэффициента деления – отличие действитель-
ной функции преобразования от номинальной (22), иначе – погрешность коэффициента трансформации, или погрешность по
напряжению;
угловая погрешность – угол θ между вектором первичного
напряжения и повернутым на 180° вектором вторичного напряжения.
22
Нормальный режим работы ТН – холостой ход на выходе.
R
U
S
2
02
0
нагрузки. ниесопротивле суммарное– гдеR
Короткое замыкание вторичной обмотки недопустимо! Поэтому
должны использоваться специальные – быстродействующие –
предохранители FU.
6.2. Нормируемые метрологические характеристики
измерительных трансформаторов напряжения
• Номинальные первичное U01 и вторичное (обычно 100 В)
U02 напряжения.
• Номинальный коэффициент трансформации k0 = 600/100;
6300/100; 10000/100; 35000/100; 110000/100 и т.д.
• Номинальная мощность нагрузки S
. В эксплуатации долж-
0
но выполняться условие
, (23)
Значение RΣ определяется параллельным сложением входных
сопротивлений всех устройств, подключенных к вторичной обмотке трансформатора.
• Предел δ % допускаемой основной относительной погреш-
ности, численно равный обозначению класса точности К.
• Предел
допускаемой основной угловой погрешности в
минутах.
6.3. Поверка измерительных трансформаторов напряжения
Поверка ТН выполняется в соответствии с указаниями [11].
При внешнем осмотре устанавливается правильность марки-
ровки зажимов ТН.
Опробование проводится в процессе проверки погрешности.
Проверка погрешности осуществляется разными методами в
зависимости от класса точности и других параметров трансформатора в соответствии с указаниями [11].
В [11] указано, в каких случаях и для каких классов точности
проверяют только погрешность коэффициента трансформации и
в каких погрешность коэффициента и угловую погрешность. В
зависимости от этого применяют разные методы поверки. Там же
указано, при каких значениях первичного напряжения должна
выполняться проверка погрешности в зависимости от назначения
и типа ТН.
23
Требования к погрешности эталонов приведены в [11].
2
01
1
0
2
01
1
0
S и 250
U
U
U
U
S,
A
X
a
x
PV1 PV2
ИВН
TV
U
1
U
2
R
P
В общем случае проверка погрешности проводится при на-
пряжениях U1 = 20, 50, 80, 100, 120 % номинального. При каждом
напряжении нагрузку поверяемого TН устанавливают равной
, (24)
где S0 – номинальная мощность.
6.3.1. Проверка погрешности методом непосредственного
измерения напряжений (рис. 15)
Следует иметь в виду, что описанный ниже метод не позво-
ляет определить угловую погрешность поверяемого ТН, поэтому
он может использоваться только тогда, когда нет необходимости
определять угловую погрешность [11].
Рис. 15. Схема проверки погрешности ТН
по методу непосредственного измерения напряжений:
ИВН – источник высокого напряжения; PV1 – эталон, измеритель
высокого напряжения; TV – поверяемый ТН; PV2 – эталон –
вольтметр с пределом 150 В; RP – регулируемое сопротивление
нагрузки поверяемого ТН
При каждом значении U1 с помощью Rр устанавливают необ-
ходимую мощность нагрузки.
Измеряют напряжения U1 и U2 при каждом значении напря-
жения U1 при каждой нагрузке.
Для каждого результата измерения вычисляют относитель-
ную погрешность коэффициента трансформации (погрешность по
напряжению):
24
1100%
1
20
U
Uk
U
. (25)
К
U
%
A X
a x
A X
a x
TV
E
TV
V
ПС
R
рE
PV1
U
1
U
2E
U
2V
R
рV
EUUEUU
f
и %%%
Е
KK
PPU
и %
Если для всех измерений выполняется неравенство
, TН ГОДЕН к дальнейшей эксплуатации. В противном
случае ТН БРАКУЕТСЯ.
6.3.2. Проверка погрешности методом сличения с эталон-
ным трансформатором (рис. 16)
Рис. 16. Схема проверки погрешности ТН
методом сличения с эталонным трансформатором:
TVE, TVV – эталонный и поверяемый ТН; RрE, RрV – сопротивления
регулировки нагрузки эталонного и поверяемого ТН; ПС – эталонный
прибор сравнения; PV1 – вольтметр контроля вторичного напряжения
При каждом значении напряжения и мощности по ПС считы-
вают значение разности напряжений fU % и угол θU между векторами напряжений в минутах. Рассчитывают погрешности поверяемого трансформатора
где δ
фициента трансформации и угловая погрешность эталонного ТН.
UE
%,
– допускаемые относительная погрешность коэф-
Если для всех измерений выполняются неравенства
, (26)
, (27)
25
где δР(K) – предел допускаемой основной погрешности поверяе-
Р
С1
С2
С1
С2
uin(t)
uin(t)
u
out
(t)
u
out
(t)
R
1
R
2
)()(
inout
21
1
tu
СС
С
tu
)(
)(
)(
)(
inout
211
211
tu
ССR
RRС
tu
мого ТН по напряжению в зависимости от класса точности;
– предел допускаемой основной угловой погрешности по-
веряемого ТН в зависимости от класса точности;
K – обозначение класса точности,
TН ГОДЕН к дальнейшей эксплуатации. В противном случае ТН
БРАКУЕТСЯ.
6.3.3. Устройство и методика поверки датчиков напря-
жения – емкостных делителей
Емкостные делители, как правило, изготавливаются по двум
схемам (рис. 17).
На рис. 17а приведена схема обычного емкостного делителя,
широко применяющаяся вместо ТН в высоковольтных сетях. На
рис. 17б приведен один из вариантов схемы современного датчика напряжений, основанной на использовании емкостного делителя. Эта схема применяется, как правило, совместно с современными микропроцессорными устройствами измерения, защиты и
автоматики (терминальные устройства).
а б
Рис. 17. Схемы емкостных делителей
и их номинальные функции передачи
На рис. 18 изображена упрощенная конструкция и схема вклю-
чения трехфазного элегазового высоковольтного (220–252 кВ)
емкостного датчика напряжения [12].
26
1
2
1
2
I
w
w
I
а б
Рис. 18. Элегазовый емкостный датчик напряжения:
а) Схема включения: 3 – проводник высокого потенциала;
4 – цилиндр низкого потенциала; 6 – высоковольтное плечо;
7 – низковольтное плечо – набор высокоточных конденсаторов.
б) Конструкция высоковольтного плеча: 1 – изоляционная платформа;
2 – герметизированный корпус, заполненный элегазом;
5 – аналого-цифровой преобразователь
Поверка емкостных делителей может выполняться по мето-
дам, описанным в [11]. В этом документе они названы «емкостными трансформаторами». Разработан ГОСТ Р МЭК 60044-7–2010
«Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения».
7. ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
7.1. Общие сведения об измерительных трансформаторах
тока
На рис. 19 приведена типовая схема включения измеритель-
ного трансформатора тока (далее – ТА). Номинальная функция
преобразования ТА имеет вид:
, (28)
где I1, I2 – действительные значения тока в первичной и вторичной обмотках при коротком замыкании (КЗ) вторичной обмотки;
w1, w2 – числа витков первичной и вторичной обмоток.
27
I
1
I
2
U
2
E
Φ
θ
I
w2
–I
w2
I2R
I2R
2
I2X
I0w
1
Ir1w
1
Ia1w
1
I
w1
I0w
1
I2X
2
I
1
I
2
Рис. 19. Схема включения измерительного трансформатора тока
На рис. 20 приведена векторная диаграмма ТА при нагру-
женной вторичной обмотке.
Рис. 20. Векторная диаграмма ТА
Из векторной диаграммы следует, что в общем случае име-
ются две составляющие погрешности ТА:
погрешность коэффициента деления – отличие действитель-
ной функции преобразования от номинальной (28), иначе – погрешность коэффициента трансформации, или погрешность по
току;
угловая погрешность – угол θ между вектором первичного
тока и повернутым на 180° вектором вторичного тока.
Нормальный режим работы ТА – короткое замыкание на вы-
ходе. Разрыв цепи вторичной обмотки, находящейся под током,
недопустим!
28
В последнее время за рубежом получают распространение
RIP
M
2
2
нагрузки. ниесопротивле суммарное– где
R
Р
трансформаторы тока со встроенными преобразователями вторичного тока в унифицированный сигнал [14]. Один из вариантов схемы включения такого трансформатора (выходной сигнал 4–20 мА)
показан на рис. 21. Методика поверки таких трансформаторов
рассматривается в разделе 8.
Рис. 21. Включение трансформатора с преобразователем
в унифицированный сигнал
7.2. Нормируемые метрологические характеристики
измерительных трансформаторов тока
• Номинальные первичный I01 и вторичный I02 (обычно 5, ре-
же 1 А) токи.
• Номинальный коэффициент трансформации k0 = 5/5, 10/5;
50/5; 100/5 … 6000/5.
• Номинальная мощность нагрузки P
. В эксплуатации долж-
M
но выполняться условие:
, (29)
Значение RΣ определяется суммированием входных сопро-
тивлений всех устройств, подключенных к вторичной обмотке
трансформатора.
• Предел δР % основной допускаемой относительной погреш-
ности по току в % номинального значения силы тока, в зависимости от класса точности K и силы первичного тока.
• Предел основной допускаемой угловой погрешности
минутах.
в
29
7.3. Поверка измерительных трансформаторов тока
ПС
Л1
Л1Л2
Л2
И2
И2
И1
И1
I
1
I
2E
I
2V
R
ТА
V
ТА
Е
Поверка выполняется в соответствии с указаниями [15].
При внешнем осмотре особое внимание обращается на про-
верку исправности и правильности маркировки зажимов.
Опробование проводится в процессе размагничивания.
Размагничивание рекомендуется выполнять одним из двух
простейших способов: 1 – размыкают вторичную обмотку, через
первичную обмотку пропускают ток, равный 10 % от номинального, и плавно уменьшают его до нуля, отключают ток; 2 – размыкают первичную обмотку, через вторичную обмотку пропускают ток, равный 10 % от номинального, и плавно уменьшают
его до нуля, отключают ток.
Проверка погрешности проводится, как правило, методом
сличения с эталонным трансформатором с помощью компаратора
токов (прямоугольно-координатного прибора сравнения ПС, см.
рис. 12). Возможно применение других методов, описанных в
[15].
Оформляются результаты поверки.
На рис. 22 приведена схема проверки погрешности ТА с по-
мощью ПС.
Рис. 22. Проверка погрешности ТА с помощью ПС:
ТАЕ – эталонный ТА; ТАV – поверяемый ТА; I2E, I2V – вторичные
токи эталонного и поверяемого ТА; ПС – прибор сравнения;
R – нагрузочное сопротивление ТАV
Проверку погрешности выполняют только при увеличении
силы первичного тока при токах и нагрузках, указанных в таблице.
30
Назначение
весов
Класс точности
Нагрузка
Первичный ток,
% от ном.
Лабораторные
Все
Номинальная
1, 5, 20, 100, 120
Нижний предел
100, 120
Стационарные
От 0,2 до 1,0
Номинальная
5, 20, 100
25 %
номинальной
120
Стационарные
От 3 до 10
Номинальная
50
50 %
номинальной
100, 120
I
EIIEII
f
и %%
Е
)( и )(% KK
PP
Р
При каждом значении тока и мощности по ПС считывают
значение погрешности по току fI % и угол
в минутах разности
токов эталонного и поверяемого трансформаторов.
Рассчитывают погрешности поверяемого трансформатора
, (29)
где δ
% – относительная погрешность эталона по току;
IE
– угловая погрешность эталона.
Если для всех измерений выполняются неравенства
, (30)
где K – обозначение класса точности поверяемого ТА;
δР(K) – допускаемая погрешность по току;
(K) – допускаемая угловая погрешность поверяемого ТА, в
зависимости от класса точности и нагрузки,
поверяемый TА ГОДЕН к дальнейшей эксплуатации. В про-
тивном случае ТА БРАКУЕТСЯ.
Устройство и методика поверки датчиков тока
(пояс Роговского)
Упрощенная схема датчика тока [16] представлена на рис. 23.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]