Измерение фактической нагрузки вторичной цепи трансформатора напряжения НТМИ-10
Здравствуйте, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».
На одной из обслуживаемых мной подстанций напряжением 10 (кВ) не так давно мы произвели замену всех индукционных счетчиков типа САЗУ-И670М на электронные ПСЧ-4ТМ.05М.01 (вот схема подключения трехфазного счетчика в сеть 10 (кВ).
Причин для замены было несколько. Класс точности 2,0 у САЗУ-И670М не соответствовал современным требованиям к классу точности для расчетных счетчиков (подробнее читайте здесь). Также не сводился баланс между приборами учета вводных и отходящих фидеров.
Как говорится, сделали хорошее дело, но здесь есть существенный нюанс, о котором я расскажу в данной статье.
Дело в том, что потребляемая полная мощность индукционного счетчика САЗУ-И670М в каждой цепи напряжения находится в пределах от 5 (ВА) до 6 (ВА), а у электронного ПСЧ-4ТМ.05М.01 — не более 0,8 (ВА), т.е. меньше практически в 7-8 раз.
Вот партия новых счетчиков ПСЧ-4ТМ.05М.01.
Класс точности у ПСЧ-4ТМ.05М.01 для активной энергии составляет 0,5S, а для реактивной — 1. Напряжение (В): 3х(57,7-115)-(100-200).
Соответственно, что после замены счетчиков мощность нагрузки вторичной обмотки трансформатора напряжения (ТН) значительно уменьшилась. В связи с этим нужно измерить фактическую мощность вторичных цепей ТН и убедиться в том, что она не уменьшилась ниже требуемого уровня. Все бы ничего, но эти счетчики входят в коммерческую систему учета электроэнергии (аналог системы АСТУЭ), а значит малейшая погрешность при учете потребляемой электроэнергии напрямую влияет на дополнительные финансовые затраты для предприятия.
А какой требуемый уровень нагрузки должен быть у ТН? Об этом читайте чуть ниже.
На подстанции, где производилась замена счетчиков имеется 4 секции КРУ-10 (кВ). В качестве примера я покажу замер и расчет фактической мощности нагрузки ТН-4 сек.
Технические данные НТМИ-10 и место его установки
В качестве измерительного трансформатора напряжения применяется трансформатор НТМИ-10. Он является трехфазным трехобмоточным, масляным, с дополнительной обмоткой для контроля изоляции. Более подробно о нем читайте в статье про конструкцию и схему подключения НТМИ-10.
Технические данные НТМИ-10 (кратко):
- коэффициент трансформации основной обмотки 10000/100 (В)
- номинальная мощность 120 (ВА) для класса точности 0,5
- номинальное вторичное напряжение основной обмотки 100 (В)
- группа соединения Yo/Yo-12
НТМИ-10 установлен на выкатном элементе (каретке).
Силовые контакты (разъемы) выкатного элемента.
Вторичные цепи соединяются с релейным отсеком с помощью соединительной гребенки.
В 2011 году (еще до замены счетчиков) к нам приезжала метрологическая служба (у моей электролаборатории нет права проводить поверки измерительных трансформаторов) и проводила поверку этого трансформатора напряжения, где в том числе и измеряла его фактическую нагрузку, а также потери напряжения в цепях от ТН до счетчиков.
Вот скан-копия этого протокола:
Как видно из протокола, то фактическая нагрузка ТН до замены счетчиков была 45 (ВА). Межповерочный интервал составляет 4 года, а значит следующую поверку нужно проводить только в 2015 году.
Но в связи с изменением нагрузки ТН, по рекомендациям Государственной системы обеспечения единства измерений (методика измерений МИ 3195-2009 «Мощность нагрузки трансформаторов напряжения. Методика выполнения измерений без отключения цепей», п.13.3) нужно обязательно проводить его внеочередную поверку, т.е. руководителю предприятия нужно будет оплатить визит метрологов, которые проведут все необходимые замеры и предоставят официальный протокол поверки ТН.
Пока метрологи не приехали, я решил самостоятельно измерить и рассчитать фактическую мощность нагрузки ТН, и сделать собственный вывод о необходимости установки догрузочных резисторов.
Измерения я буду проводить по рекомендациям методики МИ 3195-2009 «Мощность нагрузки трансформаторов напряжения. Методика выполнения измерений без отключения цепей». Для этого мне понадобятся электроизмерительные клещи, прошедшие поверку (в моем случае достаточно калибровки). Относительная погрешность клещей при измерении токов и напряжений должна быть не более 7%.
Я буду использовать электроизмерительные клещи Mustech М266С — по перечисленным выше требованиям они вполне подходят. Для ознакомления представлю Вашему вниманию несколько полезных статей по работе с электроизмерительными приборами:
Как измерить нагрузку ТН
Схема вторичных цепей трансформатора напряжения НТМИ-10.
Небольшие пояснения к схеме:
100 (В)
Тип автомата цепей напряжения
100 (В) — АП-50Б (с блок-контактами, действующими через указательное реле в предупредительную сигнализацию).
На данный момент к основной обмотке ТН подключены 7 электронных счетчиков электрической энергии ПСЧ-4ТМ.05М.01 и два киловольтметра: один через вольтметровый переключатель, а другой — на щите управления. Тип киловольтметров — Э30.
Вольтметровый переключатель собран на 6 положений: АВ, ВС, АС, АО, ВО и СО.
К дополнительной обмотке подключено реле контроля изоляции РН-53/60Д (1 шт.).
Для расчета фактической мощности нагрузки ТН, мне достаточно будет измерить следующие параметры:
- ток в фазе А (Iа)
- ток в фазе В (Ib)
- ток в фазе С (Ic)
- фазное напряжение Uао
- фазное напряжение Ubо
- фазное напряжение Ucо
Измерение я буду проводить при работающем трансформаторе напряжения и без разрыва вторичных цепей.
Вся нагрузка основной обмотки проходит через автомат цепей напряжения
100 (В), поэтому удобнее всего замер фазных токов выполнить на его выводах.
Вот измеренные значения токов по каждой фазе:
Фазные напряжения удобнее всего измерить на вольтметровом переключателе.
Вот измеренные значения фазных напряжений:
Рассчитаем мощность каждой фазы ТН.
Sa = Iа·Uао = 0,07·60,5 = 4,24 (ВА)
Sb = Ib·Ubо = 0,08·58,5 = 4,68 (ВА)
Sс = Iс·Uсо = 0,11·58,9 = 6,48 (ВА)
Вы наверное успели заметить, что измеренные фазные напряжения ТН несколько отличаются от номинального фазного значения 57,7 (В). Это связано с принудительным завышением напряжения на секции. Также на КРУ-4 секции присутствует перекос по напряжению — на него особо не обращайте внимания, т.к. к этой секции подключены двухфазные потребители на стороне 10 (кВ).
В таком случае нужно сделать пересчет потребляемой мощности каждой фазы ТН.
Sa’ = Sa·(Uном/Uао)·(Uном/Uао) = 4,24·(57,7/60,5)·(57,7/60,5)= 3,85 (ВА)
Sb’ = Sb·(Uном/Ubо)·(Uном/Ubо) = 4,68·(57,7/58,5)·(57,7/58,5) = 4,55 (ВА)
Sс’ = Sс·(Uном/Uсо)·(Uном/Uсо)= 6,48·(57,7/58,9)·(57,7/58,9) = 6,21 (ВА)
Рассчитываем фактическую полную мощность нагрузки ТН, которая для трехобмоточного трансформатора напряжения типа НТМИ-10 равна сумме мощностей каждой фазы ТН основной обмотки с учетом мощности нагрузки дополнительной обмотки:
К дополнительной обмотке подключено реле контроля изоляции РН-53/60Д (1 шт.). По паспортным данным его потребляемая мощность при минимальной уставке составляет не более 0,5 (ВА), а при напряжении 100 (В) — 5 (ВА). В расчетах я возьму 0,5 (ВА), т.к. реле не постоянно находится в работе, а только в случае «заземления» фазы на стороне 10 (кВ).
Sтн = Sa’ + Sb’ + Sс’ + Sдоп. = 3,85 + 4,55 + 6,21 + 0,5 = 15,11 (ВА)
Полученную мощность сравниваем с номинальной мощностью ТН. Напомню, что номинальная мощность рассматриваемого трансформатора напряжения НТМИ-10 составляет 120 (ВА). Вот что у меня получилось:
- до замены счетчиков мощность ТН составляла 45 (ВА), что соответствовало 37,5% от номинальной мощности ТН
- после замены счетчиков мощность ТН стала 15,11 (ВА), что соответствует 12,59% от номинальной мощности ТН
Таким образом, после замены индукционных счетчиков электроэнергии САЗУ-И670М на электронные ПСЧ-4ТМ.05М.01 фактическая мощность нагрузки ТН получилась ниже требуемого значения, что приводит к большим погрешностям и к работе ТН не в заданном классе точности. Вот этот самый нюанс и есть, про который я говорил в самом начале статьи.
В методике измерений МИ 3023-2006 «Рекомендации. Нормализация нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов напряжения», п.3 говорится, что фактическая мощность трансформатора напряжения должна находиться в пределах от 25% до 100% от его номинальной мощности (если иного требования не указано в паспорте на конкретный тип ТН).
В нашем случае для обеспечения заданного класса точности ТН есть два варианта. Первый вариант — это замена действующего ТН на ТН с меньшей номинальной мощностью. Второй вариант — это установка догрузочных резисторов во вторичную цепь ТН. Естественно, что второй вариант более экономичный и более простой, поэтому я склонен именно к нему.
Для увеличения фактической нагрузки в необходимые пределы нужно приобрести и установить догрузочные резисторы. В этой же МИ 3023-2006, п.3, говорится, что их мощность должна быть выбрана таким образом, чтобы фактическая мощность ТН с учетом догрузочных резисторов соответствовала (50±10)% от номинальной мощности ТН.
Как видите, с одной стороны сделали хорошее и доброе дело — заменили старенькие индукционные счетчики на новые электронные, а с другой стороны поимели дополнительные затраты на приобретение догрузочных резисторов, на проект на их установку, на монтажные работы (этот пункт будет осуществлен своими руками) и на внеочередные поверки ТН (до установки резисторов во вторичную цепь и после).
Источник