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EFFEKT DER TRANSFORMATOREN FEHLER

Der Rückgang der Produktion in den letzten Jahren hat zu einer Verringerung der Lasten in einer Reihe von Knoten des Stromsystems sowie zu einem Rückgang des industriellen Verbrauchs geführt, was wiederum das Auftreten von negativen Fehlern in automatischen Leistungssteuer- und Messsystemen (AMR) verursacht hat. Der Grund dafür war das Auftreten eines negativen Fehlers in den primären Strom- und Spannungssensoren, die als Strom- und Spannungswandler verwendet werden. Diese Arbeit widmet sich der Erforschung der Fehlerursachen und der Möglichkeiten, die Untererfassung des Stromverbrauchs in AMR-Systemen zu eliminieren.

Fehlerstromwandler (Strom und Winkel) aufgrund des Vorhandenseins von Magnetisierungsstrom und werden nach den Formeln [1, 2] berechnet:

aktueller Fehler

Formel (1)


wo lm - die durchschnittliche Länge des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis, m; z2 ist der Widerstand des Sekundärstromzweigs (Impedanz des Sekundärkreises und der Sekundärwicklung), Ohm; f ist die Frequenz des Wechselstroms, Hz; Sm - der tatsächliche Querschnitt des Magnetkreises, m2; j ist der Verlustwinkel und a ist der Phasenwinkel zwischen der Sekundär-EMK. E2 und sekundärer Strom I2, Grad;

Winkelfehler

(2)

Der Haupteinfluss auf die Größe der Fehler von Stromwandlern ist ihre Strombelastung und der Widerstandswert des Sekundärkreises. Bei der Reduzierung des Stromverbrauchs durch Industrieunternehmen übersteigt die Belastung von Stromtransformatoren häufig nicht 5-15%, was zu einem erheblichen Anstieg der Fehler führt.

Die Grenzwerte der Strom- und Winkelfehler von Stromwandlern für Messungen (nach GOST 7746-89) sind in der Tabelle angegeben.

 

Genauigkeitsklasse

Primärstrom,% nominal

Randfehler

Sekundärlast,% nominal, mit cos j 2= 0,8

aktuell

Ecke

min

Hagel

0.2

5
10
20
100-200

± 0,75
± 0,50
± 0,35
± 0,20

± 30
± 20
± 15
± 10

± 0,9
± 0,6
± 0,4
± 0,3

 

0.5

5
10
20
100-200

± 1,5
± 1,0
± 0,75
± 0,5

± 90
± 60
± 45
± 30

± 2,5
± 1.7
± 1,35
± 0,9

25-100

Die Ergebnisse der Berechnung der Winkel- und Stromfehler von Stromwandlern vom Typ TPOL 600/5 der Genauigkeitsklasse 0,5, die durch die Formeln (1) und (2) erzeugt wurden, sind in Abb. 2 dargestellt. 1 und 2 (dünne Linie - berechnete Kurve, fette Linie - Approximation). Die Art des approximierenden Ausdrucks und das Kriterium der Übereinstimmung zwischen den berechneten und approximierenden Kurven sind in den Figuren gezeigt.


Abb. 1


Abb. 2

Für die Bereiche der Änderung (1 - 10% und 10 - 100%) des Primärstroms vom Nennwert sind die mathematischen Modelle des Stromfehlers der gebräuchlichsten Stromwandler:

TPOL10-600 / 5
Df [%] = 0.8428 * ln I1 - 1.9617 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0841 * ln I1 - 0,3919 für 10 <I1 <100%

TLSh10-2000 / 5
Df [%] = 0,7227 * ln I1 - 1,6815 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0722 * ln I1 - 0,3353 für 10 <I1 <100%

TPSHFD10 3000/5
Df [%] = 0,5986 * ln I1 - 1,2261 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0597 * ln I1 - 0,1111 für 10 <I1 <100%

Die Werte des Primärstroms I1 des Stromwandlers in den Formeln sollten als Prozentsatz des Nennwerts verwendet werden.

Untersuchungen von Stromwandlerfehlern, die bei NITSE durchgeführt wurden, zeigten eine akzeptable Konvergenz von theoretischen und experimentellen Ergebnissen. In Abb. 3 zeigt die Ergebnisse einer experimentellen Studie des TT-Typs TPLM10-200 / 5, Genauigkeitsklasse 0,5.

Die Ergebnisse der Untersuchung von Stromfehlern verschiedener Arten von Stromwandlern mit einem primären Nennstrom von 75 - 600 A ermöglichten die folgenden Schlussfolgerungen:


Abb. 3

  1. im Bereich der Änderung des Primärstroms vom Nennwert von 1-25% hat der Stromfehler ein negatives Vorzeichen;
  2. mit einem Anstieg des Primärstroms verringert sich der Absolutwert des Stromfehlers;
  3. experimentelle Studien bestätigen die Richtigkeit des mathematischen Modells des Stromfehlers des Stromwandlers;
  4. unter Berücksichtigung des aktuellen Fehlers des Stromwandlers im automatisierten Messsystem wird der Unwuchtwert an Umspannwerken reduziert;
  5. die Menge an Strom, die den Verbrauchern aufgrund des negativen Stromfehlers von Stromwandlern geliefert wird, wird im Vergleich zum tatsächlichen Wert unterschätzt; Unter Berücksichtigung des aktuellen Fehlers des Stromwandlers in AMR wird daher eine genauere Bewertung der an die Verbraucher gelieferten Strommenge möglich sein und eine gewisse wirtschaftliche Wirkung erzielen, die weiter bewertet wird.

Die zweite Fehlerquelle bei der Messung von Elektrizität ist ein Spannungswandler.

Nach [3, 4] wird der Spannungsfehler wie folgt bestimmt: DU = DU + DU (3)
wobei DUn der Spannungsfehler aufgrund des Laststroms ist,%; DUx - Spannungsfehler aufgrund des Leerlaufstroms,%.

Mit dem Vektordiagramm können die Fehlerkomponenten des Spannungswandlers wie folgt mit ausreichender Genauigkeit ausgedrückt werden:



wobei U2 die Spannung der Sekundärwicklung des Transformators V ist; Ia ist die aktive Komponente des Leerlaufstroms, reduziert auf die Sekundärwicklung des Transformators, A; r'1 ist der reduzierte Widerstand der Primärwicklung des Transformators, reduziert auf die Sekundärwicklung, Ohm; I'p - reduzierte reaktive Komponente des Leerlaufstroms, reduziert auf die Sekundärwicklung des Transformators, A; x'1 - Reaktanz der Primärwicklung des Transformators, reduziert auf die Sekundärwicklung, Ohm; I2 ist der Laststrom des Transformators, A; r2 ist der Widerstand der Sekundärwicklung des Transformators, Ohm; cosj2 - Lastleistungsfaktor, rel. Einheit; x - induktiver Widerstand des Transformators, Ohm.

Der Winkelfehler des Spannungswandlers ist definiert als

,
wobei d'x der Winkelfehler aufgrund des Leerlaufstroms ist; d'n ist der Winkelfehler aufgrund des Laststroms.

Die Komponenten des Winkelfehlers sind definiert als

;

Die Ergebnisse der Berechnung der Spannungswandlerfehler sind in Abb. 4 und 5. Die Größe der Sekundärlast I2 hat den Haupteinfluss auf den Fehler des Spannungswandlers.


Abb. 4


Abb. 5

Die Abhängigkeit des Fehlers des Spannungswandlers vom Lastfaktor für die Leistung (das Verhältnis der tatsächlichen Last der Sekundärwicklung des Spannungswandlers zum Nennwert der Last) ist

DU [%] = - 0,73 * Cs + 0,35,
wo Cs ist die Spannung Transformator Belastung der Sekundärwicklung, rel. Einheiten

Die erhaltenen Ausdrücke für die Fehler von Stromwandlern und Spannungswandlern erlauben es, die Genauigkeit der Elektrizitätsmessung in Umspannwerken zu erhöhen.

Die Wirksamkeit der Einführung von AMR in Umspannwerken hängt davon ab

  • von den Kosten der Einführung von AMR;
  • aus dem wirtschaftlichen Effekt, der durch die Umsetzung erzielt wurde.

Gegenwärtig wird die Abrechnung des verkauften Stroms und die Berechnung der Energiebilanz in den meisten Umspannwerken mit elektromagnetischen Zählern durchgeführt, ohne die Fehler von Stromwandlern und Spannungswandlern zu berücksichtigen.

Häufig arbeiten Spannungswandler, wenn die Sekundärwicklung mehrfach mehr als die Nennlast belastet ist, dh mit einem negativen Fehler. Ein großer Teil der Last des Spannungswandlers besteht aus Messgeräten, die mit diesen verbunden sind, insbesondere elektromagnetisch aktive Energiezähler. Zum Beispiel sind Induktionszähler vom Typ SAZU-I670M, deren Leistungsaufnahme 4 Watt beträgt, in der Umspannstation Sverdlovskaya installiert. Durch die Einführung von automatischen Dosiersystemen werden Induktionsmessgeräte durch elektronische ersetzt, wie zum Beispiel Frequenzmessgeräte, deren Leistungsaufnahme zweimal geringer ist - 2 Watt.

In diesem Fall wird der Lastfaktor des Spannungswandlers auf einen Wert von 1,1 halbiert, und daher wird der Fehler des Spannungswandlers von 1,15% auf 0,5% reduziert. Die Verringerung des Fehlers des Spannungswandlers wird zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Messung der an die Verbraucher gelieferten Elektrizität führen.

Die Berücksichtigung der aktuellen Fehler der Stromtransformatoren und der Spannung im System des automatisierten Systems der kommerziellen Verbuchung des Energieverbrauchs gibt die wirtschaftliche Wirkung. Um den wirtschaftlichen Effekt der Einführung von AMR zu bewerten, wurde eine Schätzung des jährlichen Stromverbrauchs im Umspannwerk Swerdlowskaya unter Berücksichtigung der Fehler von Strom- und Spannungswandlern durchgeführt. Die Berechnung wurde wie folgt vorgenommen:

  1. Entsprechend den verfügbaren Daten für die charakteristischen Winter- und Sommertage des Jahres (1997 und 1998) wurden die stündlichen Wirkleistungswerte (unter Berücksichtigung der Fehler der Strom- und Spannungswandler) von Eingangs- und Ausgangsleitungen nach der Formel berechnet

    Rfakt = P * KI * KU,
    wobei P die durchschnittlichen Stundenleistungswerte ist, die durch die Ablesungen von Elektrizitätszählern bestimmt werden;
    KI - Koeffizient unter Berücksichtigung des Stromfehlers des Stromwandlers, KU - Koeffizient unter Berücksichtigung des Fehlers des Spannungswandlers.

    KI = 1 - (Df I/ 100), KU = 1 - (Df U/ 100),
    wo Df Ider Stromfehler des Stromwandlers ist, ist Df Uder Fehler des Spannungswandlers.

     

  2. Bestimmt die Leistungsaufnahme für die charakteristischen Winter- und Sommertage unter Berücksichtigung der Fehler der Strom- und Spannungswandler (Wc. Fakt und Wl. Fakt) und ohne Berücksichtigung der Fehler (Wc und Wl) an den Eingangs- und Ausgangsleitungen:

    Wz. Fakt = S pfaktz,
    W Lakt = S Rfakt. L,
    W3 = S P3,
    Wl = S Rl.

     

  3. Berechnet den Wert des jährlichen Verbrauchs der aktiven Stromeinspeisung und der ausgehenden Leitungen nach den Formeln

    W.act = Wc. Tatsache * Nc + W. Tatsache * Nl,
    Wg = Wc * Nz + Wl · Nl,
    wobei N3 = 213 und NL = 152 die Anzahl der Winter- und Sommertage pro Jahr ist.

     

  4. Die Wirkung der Einführung von AMR wird durch die Formel DW = SWg bestimmt.
    wobei SWg. ​​fact und SWg - jährlicher Stromverbrauch von Abgängen mit und ohne Fehler von Strom- bzw. Spannungswandlern.

Wir schätzen den wirtschaftlichen Effekt für zwei Optionen.

  1. Wenn man das automatische Messsystem von Stromwandler-Stromfehlern und das Reduzieren von Spannungswandlerfehlern aufgrund des reduzierten Energieverbrauchs von elektronischen Zählern in Betracht zieht, wird der Effekt:

    nach Daten von 1997
    DW = 331021094-326683013 = 4338081 kWh / Jahr;

    nach 1998 Daten
    DW = 294647641-290512594 = 4135047 kWh / Jahr.

    Der wirtschaftliche Effekt (E) ist monetär (wenn die Stromkosten 0,4 Rub / kW * h betragen)
    E = 1735 ... 1650 Tausend Rubel pro Jahr.

     

  2. Berücksichtigt man nur die Verringerung der Fehler von Spannungswandlern aufgrund des reduzierten Energieverbrauchs von elektronischen Zählern, wird der Effekt:

    nach Daten von 1997
    DW = 328316428-326683013 = 1633415 kW * h / Jahr;

    nach 1998 Daten
    DW = 292196976-290512594 = 1684382 kWh / Jahr.

    In finanzieller Hinsicht ist der wirtschaftliche Effekt gleich (wenn die Stromkosten 0,4 Rubel / kWh betragen)
    E = 653 ... 674 Tausend Rubel pro Jahr.

Zusammenfassend können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen:

  • Die Reduzierung von Lasten in einer Reihe von Knotenpunkten des Stromnetzes sowie eine Verringerung des Stromverbrauchs in der Industrie führten zu dem Auftreten von negativen Fehlern bei Stromtransformatoren und dementsprechend zu einer kommerziellen Untererfassung der verbrauchten Energie;
  • Um die Unterschreitung des Stromverbrauchs zu eliminieren, müssen Korrekturfaktoren eingeführt werden.
  • Berücksichtigung der Fehler von Stromwandlern in der ASCAE, sowie die Verringerung der Fehler des Spannungswandlers aufgrund der Einführung neuer elektronischer Zähler führen zu einer signifikanten wirtschaftlichen Effekt.