Для чего нужны догрузочные резисторы в цепи трансформатора напряжения

Догрузочные резисторы МР3021 для трансформаторов напряжения

Я — инженер Рик, специалист компании «Приборэнерго». Сегодня я расскажу об использовании догрузочных или нагрузочных резисторов, которые применяются в трансформаторах напряжения и тока. Основанием использования является ГОСТ 1983-2001 и ГОСТ 7746-2001. Согласно этим стандартам, необходимо обеспечивать оптимальную эксплуатацию измерительных трансформаторов напряжения и тока с нагрузкой от 25 до 100 % номинальной мощности.

Догрузочный резистор МР3021 — это устройство, которое минимизирует погрешность измерительных трансформатором напряжения и тока. Наиболее часто данные устройства применяются в измерительных комплексах учёта электроэнергии, включая современные системы АИИСКУЭ (автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учёта электроэнергии).

Для чего нужен догрузочный резистор?

При эксплуатации трансформаторов напряжения возможна ситуация, когда фактическая нагрузка отличается от номинальной, что приводит к изменению класса точности устройства. Это выражается невозможности сведения баланса между приборами учета вводных и отходящих фидеров. Для обеспечения заданного класса точности применяют догрузочные резисторы, которые нормализируют нагрузку вторичной измерительной цепи. Параметры догрузочного резистора ТН проектируются так, чтобы обеспечивать фактическую нагрузку трансформатора напряжения в диапазоне 50 ±10 % от номинальных значений.

Далее в статье используются следующие сокращения:

Подключение

Догрузочный резистор подключается в фазное или междуфазное напряжение с помощью отдельной кабельной связи в распределительный шкаф на DIN-рейку. Чтобы снизить нагрузку на кабельную связь и избежать потерь напряжения, догрузочные резисторы устанавливают в непосредственной близости к трансформатору напряжения. Возможна установка и вне распределительного шкафа и клеммных коробок, в специальный шкаф догрузочных резисторов, который защищён от несанкционированного доступа и имеет возможность установки пломбы.

Перечень операций при проведении нормализации нагрузки ТН напряжения и другие требования приводятся в рекомендациях МИ 3023-2006. Данный документ является определяющим и разработан институтом метрологической службы ФГУП «ВНИИМС».

Устройство и назначение догрузочных резисторов МР3021

Широкая номенклатура догрузочных резисторов для одно- и трёхфазных ТН и ТТ различной мощности выпускаются на предприятии «Приборэнерго».

Конструктивно, ДР представляют собой устройства, выпускаемые в литом алюминиевом корпусе. Рабочим элементом является лента из нихрома, которая в ряде устройств может быть заменена константановой проволокой. Для резисторов, рассчитанных на большую мощность, в целях охлаждения устанавливается радиатор.

Основное назначение МР3021 — увеличение фактической нагрузки вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения. Главными техническими параметрами являются номинальное напряжение (ток), номинальная мощность нагрузки и номинальное сопротивление. Догрузочные резисторы МР3021-Н выпускают в одно- и трёхфазном исполнении:

Догрузочные резисторы для трансформаторов тока также выпускаются в одно- и трёхфазном исполнении, для номинального тока 1 и 5 А. Конструктивно они представляют собой представляют собой три отдельных резистора, размещённых в одном корпусе. Схемы соединения резисторов в корпусе для трансформатора напряжения (варианты — «звезда» с выведенной нейтралью или «треугольник») определяются заказчиком.

К примеру, резистор догрузочный МР3021-Т-5А-1ВА расшифровывается как резистор для трансформатора тока (буква «Т»), с номинальным током 5 А и нагрузкой 1 ВА.

Устройства изготавливаются для работы во всех климатических поясах, кроме определяемого ГОСТ 15150 (тип 02, холодного исполнения)

Выбор

При расчёте значений сопротивлений догрузочных резисторов для вторичных обмоток трехфазного трансформатора, во внимание принимаются следующие значения ТН:

Соответственно, на руках у проектировщика должны быть паспортные данные на трансформатор напряжения и свидетельство о поверке ТН. Перед расчётом необходимо измерить фактическую мощность нагрузки трансформатора напряжения согласно установленной методике. Для трёхфазных ТН определяется мощность каждой измерительной вторичной обмотки. Расчёт выполняется в соответствии с рекомендациями МИ 3023-2006 при наивысшем классе точности. Если фактическая мощность нагрузки на 25 % меньше номинальной, вторичную цепь догружают, если более 100 % — выполняются мероприятия по разгрузке вторичных цепей.

После выполнения работ по нормализации нагрузки НТ, измеряют его фактическую мощность — она должна находиться в пределах 50 ±10 % от номинальной.

Выводы

Догрузочные резисторы МР3021 устанавливаются в соответствии с ГОСТ 1983-2001 и ГОСТ 7746-2001 и обеспечивают оптимальную эксплуатацию трансформаторов тока и напряжения.

«Приборэнерго» предлагает поставки догрузочных резисторов МР3021 по всей РФ. Получить консультацию по вопросам использования догрузочных резисторов и их цене можно у специалистов компании.

Источник

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.

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):

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%.

Как измерить нагрузку ТН

Схема вторичных цепей трансформатора напряжения НТМИ-10.

Небольшие пояснения к схеме:

Тип автомата цепей напряжения

100 (В) — АП-50Б (с блок-контактами, действующими через указательное реле в предупредительную сигнализацию).

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:

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:

Sтн = Sa’ + Sb’ + Sс’ + Sдоп.

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:

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

Выбор догрузочных резисторов во вторичной цепи ТТ

В данной статье я буду рассматривать пример выбора догрузочных резисторов для вторичной обмотки трансформатора тока с классом точности 0,5S и номинальной вторичной нагрузкой 5 ВА.

Согласно ГОСТ 7746-2015 «Трансформаторы тока. Общие технические условия» таблица 8, фактическая нагрузка должна быть в диапазоне 25 – 100 % от номинального значения сопротивления (нагрузки) вторичной цепи трансформатора тока.

Согласно рекомендаций МИ 3022-2006 «Нормализация нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов» пункт 9.6 оптимальные значения метрологических характеристик трансформаторов тока, должно находится в диапазоне от 40 % до 60 % от номинального значения вторичной нагрузки.

Там же приведена таблица 3, где указаны нижние пределы вторичных нагрузок для трансформаторов тока с номинальной вторичной нагрузкой до 10 ВА согласно ГОСТ 7746-2001. Данная информация устарела, так как данные требования в ГОСТ 7746-2015 убрали, а рекомендации МИ 3022-2006 еще не были откорректированы.

Исходя из выше изложенного, я привожу свою таблицу с минимально допустимой нагрузкой трансформаторов тока которая должна находиться в диапазоне (50±10) % от номинального значения вторичной нагрузки согласно МИ 3022-2006.

Таблица 1 – Минимально допустимая нагрузка трансформаторов тока

В предыдущем примере был выбран трансформатор тока типа ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,5S/0,5/10P-5/10/30-300/5У2 для трансформатора мощность 2500 кВА. К данной вторичной обмотке подключен счетчик типа СЭТ 4ТМ.03M, который используется для технического учета.

Результаты расчетов из предыдущего примера я буду использовать в данном примере, а именно:

1. Определяем фактическую мощность нагрузки:

2. Определяем в процентном соотношении насколько будет загружена вторичная обмотка:

S% = (Sфакт2/Sном2)*100% = (2,25/5)*100% = 45% — условие выполняется

Предположим, что фактическая мощность нагрузки равна Sфакт2 = 1 ВА с номинальной мощностью вторичной обмотки ТТ Sном2 = 5 ВА, схема соединения обмоток ТТ – «полная звезда» (см.рис.1).

В процентном соотношении вторичная обмотка ТТ загружена на 20%:

S% = (Sфакт2/Sном2)*100% = (1/5)*100% = 20%

Для нормализации нагрузки трансформатора тока, требуется вторичную нагрузку трансформатора тока повысить до уровня 50 %, для этого устанавливаем догрузочные резисторы.

Расчет и выбор догрузочных резисторов будет выполнятся в соответствии с рекомендациями МИ 3022-2006.

1. Сопротивление догрузочного резистора определяется по формуле 3 согласно рекомендаций МИ 3022-2006:

2. Выбираем догрузочный резистор МР 3021-Т-5А-1,5 ВА с сопротивлением:

Что бы избавить Вас от поисков данных нормативных документов, выкладываю их в архиве.

Источник