(2010) Методика поверки измерительных трансформаторов напряжения при помощи трёхфазной высоковольтной поверочной установки "УПТВ-3-10"
В распределительных электрических сетях среднего напряжения (6-10 кВ) широко применяются измерительные трансформаторы напряжения (ТН) для систем учѐта электроэнергии, телеметрии, сигнализации и защиты. ТН выпускаются по ГОСТ 1983-2001 [1] или ТУ.
При приѐмке и в эксплуатации требуется проводить периодическую поверку ТН в установленные сроки по методике поверки ГОСТ 8.216-88 [2]. Поверка в лабораторных условиях требует изъятия ТН из обращения на срок от 2 до 4 недель, что требует наличия на каждой подстанции подменного фонда, а кроме того - организации демонтажа, погрузки, транспортировки и т.д. Поэтому поверка ТН на месте установки признана более эффективной. Для этих целей уже более 5 лет успешно применяется мобильная высоковольтная метрологическая лаборатория «МЭ-Аудит» (ЛВМ).
Наибольшую сложность представляет собой поверка трѐхфазного ТН. Особенно требовательны к наличию трѐхфазной системы антирезонансные ТН, например, типа НАМИ-10-95, которые последние 10 лет широко внедряются благодаря высокой степени защиты в аварийных ситуациях в сети. Согласно ГОСТ 8.216-88 (чертеж 5) для поверки трѐхфазного ТН на месте требуются средства поверки, указанные в таблице 1.
Таблица 1.
| No п/п | Комплект по ГОСТ 8.216-88 | Комплект УПТВ-3-10 |
|
1 |
регулируемый источник трѐхфазной системы напряжений |
ПУ-УПТВ |
| 2 |
образцовый трансформатор, включаемый на междуфазное напряжение |
ПВЕ-10-2 |
| 3 | нагрузочные устройства (3 шт.) | МР |
| 4 | фазоуказатель | Энергомонитор 3.3Т1 |
| 5 | измеритель несимметрии | Энергомонитор 3.3Т1 |
| 6 | измеритель нелинейных искажений | Энергомонитор 3.3Т1 |
| 7 | частотомер | Энергомонитор 3.3Т1 |
| 8 | вольтметр 150 В | Энергомонитор 3.3Т1 |
| 9 | прибор сравнения | Энергомонитор 3.3Т1 |
Однако, с 1988 г., когда был выпущен ГОСТ [2], разработаны и выпускаются приборы сравнения, имеющие дополнительные измерительные функции. Так, например, один прибор «Энергомонитор 3.3Т1» выполняет функции шести приборов из приведенного выше перечня (с 4 по 9) табл.1.
Работы по поверке ТН в ЗРУ предъявляют дополнительные требования к поверочному оборудованию: масса и габариты приборов и устройств должны позволять без проблем переносить их внутри подстанции, в том числе поднимать их по лестницам. Выпускавшиеся ранее образцовые трансформаторы с литой изоляцией массой более 30 кг конструктивно не приспособлены для ручной переноски, что затрудняет их применение. В этих условиях более подходят масштабные эталонные преобразователи, например, типа ПВЕ. ГОСТ 8.216-88 допускает «применять вновь разработанные поверочные установки с нормированным значением допускаемой погрешности». Поскольку набор нового мобильного поверочного оборудования известен и достаточно устоялся, появилась потребность разработать поверочную установку, обеспечивающую всем необходимым процесс подготовки к поверке и поверку. Такая установка разработана, внесена в реестр СИ за No 40573-09 и выпускается OOO «Научно-производственное предприятие Марс-Энерго». Это трехфазная высоковольтная поверочная установка типа «УПТВ-3-10» (далее – УПТВ). Установка позволяет поверять измерительные трансформаторы напряжения однофазные и трехфазные, заземляемые и незаземляемые, имеющие номинальное первичное напряжение 6/√3; 6; 10/√3; 10 кВ, классов точности 0,2 и 0,5. УПТВ внесена в госреестр СИ под No 40573-09.
В состав УПТВ (рисунок 1) входят все необходимые кабели и источник трѐхфазной Рис.1.
системы напряжений с пультом управления (ПУ). ПУ обеспечивает коммутацию, защиту и индикацию при формировании напряжений одно- и трехфазной цепи переменного тока. В ПУ размещены: силовые разъѐмы для подключения питания и соединения с другими блоками установки, схемы управления установкой, схемы защиты, индикаторные приборы, розетки для подключения измерительных приборов, звуковой и световой сигнализации. Для формирования и регулирования высокого трехфазного напряжения в УПТВ имеются блок ЛАТР и три разделительных повышающих трансформатора типа ОЛ-1/10. Высокое напряжение (до 12 кВ) подается от ОЛ-1/10 на ПВЕ и поверяемый ТН с помощью специального изолированного кремне-органической изоляцией провода, что немаловажно в стесненных условиях ЗРУ для обеспечения безопасного проведения работ.
Поверяемый ТН подключают отдельными проводниками к прибору сравнения и отдельными проводниками к нагрузке. В качестве нагрузки в УПТВ применены магазины нагрузок различных исполнений на напряжения 100 или 57,7 В.
Метод измерений при проведении поверки основан на непосредственном сравнении напряжения на выходе поверяемого трансформатора с напряжением на выходе преобразователя ПВЕ при помощи прибора сравнения. Измерения проводят при подаче на поверяемый ТН нормированных напряжений (80, 100, 120%). При проведении поверки вне помещения средства измерений и преобразователь ПВЕ не должны подвергаться воздействию атмосферных осадков и пыли. Особенности работы с УПТВ, не предусмотренные ГОСТ [2], описаны в МИ 3239-2009 [3], которая аттестована ГЦИ СИ «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в 2009 г. и внесена в реестр. Само устройство УПТВ запатентовано. УПТВ поставляется как отдельно, так и в составе ЛВМ.
Интерес представляет схема поверки трѐхфазного ТН, предназначенного для сетей с эффективно заземленной нейтралью и вторичным междуфазным напряжением 100 В (рисунок 2).
Нагрузка вторичных цепей ТН подключена «треугольником», и каждая пара обмоток поверяется отдельно. На ТН и ПВЕ-10-2 подается первичное напряжение. Сравниваются вторичные междуфазные напряжения ТН и ПВЕ, что полностью соответствует ГОСТ [2].
Известны случаи использования при поверке трѐхфазного ТН однофазного источника напряжения. Однако это возможно только для некоторых типов ТН снятых с производства, например, НТМИ. Современные антирезонансные ТН типов НАМИ и НАМИТ не работоспособны, когда на них подается высокое напряжение только одной фазы. Более того, в случае нарушения чередования фаз первичной сети, погрешности основных обмоток превышают допустимые значения, что ведѐт к недостоверному учѐту и забраковке ТН при поверке. Так, например, при поверке НАМИ-10-95 класса точности 0,5 в случае неправильного чередования фаз угловые погрешности Δδ лежали в пределах 17...34 мин. (допускается ±20 мин.), а при правильном подключении Δδ лежали в пределах -5...12 мин.
В 2003 году была принята рекомендация МИ 2845-2003 [4], которая, как показала практика, имеет ряд недостатков:
1. МИ не предназначена для поверки трехфазных ТН, погрешности которых нормируются по междуфазному напряжению (100 В), например, типов НАМИ, НАМИТ и т.п.
2. МИ не предназначена для поверки ТН класса точности 0,2.
3. МИ не полностью соответствует ГОСТ 8.216-88 в части методики, т.к. не измеряются погрешности при первичном напряжении 80 и 120 % от номинального.
4. Масса рекомендованного в МИ эталонного ТН - 65 кг. Требуется наличие множества вспомогательных приборов.
5. Схемой поверки не предусмотрена защита персонала блокировкой и сигнализацией.
6. Как правило, на подстанции (ПС) нет свободных ячеек с подключенным напряжением.
7. Операции подача-снятие напряжения на ПС сопряжены с большим объѐмом организационных мероприятий, а по МИ эти операции делаются более 3 раз на один ТН.
8. При поверке ТН на ПС, выведенной из эксплуатации в ремонт или реконструкцию, высокое напряжение отсутствует.
Комплект установки УПТВ и методика МИ 3239 лишены указанных недостатков. Кроме того, прибор сравнения «Энергомонитор 3.3 Т1» позволяет регистрировать во внутренней памяти информацию о ТН, условия и результаты поверки (до 200 таблиц поверок ТН). Объѐм измерений при поверке достаточно большой. Так, для одного трѐхфазного ТН требуется получить 36 измеренных значений погрешностей, которые нужно сравнить с допускаемыми погрешностями. Поэтому, в комплект прибора входит программное обеспечение для компьютера «Поверка трансформаторов», которое позволяет после считывания данных из прибора распечатывать протоколы поверки ТН и вести базу данных по поверкам.
Таким образом, УПТВ и МИ 3239 позволяют выполнять весь комплекс работ (от определения параметров питающей сети до распечатки протокола), достаточный для проведения поверки ТН любого типа.
Библиография.
1 ГОСТ 1983-2001 Трансформаторы напряжения. Общие технические условия
2 ГОСТ 8.216-88 ГСИ, Трансформаторы напряжения. Методика поверки.
3 МИ 3239-2009 ГСИ. Рекомендация. Измерительные трансформаторы напряжения 6/√3; 6; 10/√3;
4 МИ 2845-2003 ГСИ. Рекомендация. Измерительные трансформаторы напряжения 6/ 3...35 кВ. 10 кВ. Методика поверки на месте эксплуатации при помощи трехфазной высоковольтной поверочной установки «УПТВ-3-10»