Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока
Исследованы процессы, протекающие в цепи нагрузки высоковольтного трансформатора тока с учетом влияния величины первичного напряжения и межобмоточной емкости трансформатора. Получены формулы, которые позволяют находить погрешности трансформатора тока при разных значениях тока, проходящего через емко...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121886 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока / Г.М. Варский // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 58-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-121886 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Варский, Г.М. 2017-06-21T14:12:47Z 2017-06-21T14:12:47Z 2014 Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока / Г.М. Варский // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 58-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121886 621.317.312: 621.314.224 Исследованы процессы, протекающие в цепи нагрузки высоковольтного трансформатора тока с учетом влияния величины первичного напряжения и межобмоточной емкости трансформатора. Получены формулы, которые позволяют находить погрешности трансформатора тока при разных значениях тока, проходящего через емкость его высоковольтной изоляции, и коэффициента реактивной мощности высоковольтной линии. Досліджено процеси, що протікають в колі навантаження високовольтного трансформатора струму під дією первинного струму та первинної напруги з врахуванням міжобмоткової ємністі трансформатора. Одержано формули, що дозволяють знаходити похибки трансформатора струму при різних значеннях первинного струму та різному коефіцієнті реактивної потужності високовольтної лінії. The processes proceeding in the secondary circuit of the high-potential current transformer under the influence of a primary current and primary voltage with the account interwinding capacitance of the transformer are investigated. Expressions for a finding of a error of the current transformer are gained at different meanings of a primary current and different phasor power factor of a highvoltage line. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока Вплив міжобмоткової ємністі на точність роботи високовольтного трансформатора струму Influence of interwinding capacitance on exactness of work of high-voltage current transformer Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| spellingShingle |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока Варский, Г.М. Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними |
| title_short |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| title_full |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| title_fullStr |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| title_full_unstemmed |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| title_sort |
влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| author |
Варский, Г.М. |
| author_facet |
Варский, Г.М. |
| topic |
Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними |
| topic_facet |
Електроенергетичні комплекси, системи та керування ними |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технічна електродинаміка |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив міжобмоткової ємністі на точність роботи високовольтного трансформатора струму Influence of interwinding capacitance on exactness of work of high-voltage current transformer |
| description |
Исследованы процессы, протекающие в цепи нагрузки высоковольтного трансформатора тока с учетом влияния величины первичного напряжения и межобмоточной емкости трансформатора. Получены формулы, которые позволяют находить погрешности трансформатора тока при разных значениях тока, проходящего через емкость его высоковольтной изоляции, и коэффициента реактивной мощности высоковольтной линии.
Досліджено процеси, що протікають в колі навантаження високовольтного трансформатора струму під дією первинного струму та первинної напруги з врахуванням міжобмоткової ємністі трансформатора. Одержано формули, що дозволяють знаходити похибки трансформатора струму при різних значеннях первинного струму та різному коефіцієнті реактивної потужності високовольтної лінії.
The processes proceeding in the secondary circuit of the high-potential current transformer under the influence of a primary current and primary voltage with the account interwinding capacitance of the transformer are investigated. Expressions for a finding of a error of the current transformer are gained at different meanings of a primary current and different phasor power factor of a highvoltage line.
|
| issn |
1607-7970 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121886 |
| citation_txt |
Влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока / Г.М. Варский // Технічна електродинаміка. — 2014. — № 4. — С. 58-60. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT varskiigm vliâniemežobmotočnoiemkostinatočnostʹrabotyvysokovolʹtnogotransformatoratoka AT varskiigm vplivmížobmotkovoíêmnístínatočnístʹrobotivisokovolʹtnogotransformatorastrumu AT varskiigm influenceofinterwindingcapacitanceonexactnessofworkofhighvoltagecurrenttransformer |
| first_indexed |
2025-11-26T19:06:53Z |
| last_indexed |
2025-11-26T19:06:53Z |
| _version_ |
1850769266321653760 |
| fulltext |
58 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
УДК 621.317.312: 621.314.224
ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ
ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА
Г.М.Варский, канд. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина.
е-mail: varsky@ied.org.ua
Исследованы процессы, протекающие в цепи нагрузки высоковольтного трансформатора тока с учетом влия-
ния величины первичного напряжения и межобмоточной емкости трансформатора. Получены формулы, ко-
торые позволяют находить погрешности трансформатора тока при разных значениях тока, проходящего
через емкость его высоковольтной изоляции, и коэффициента реактивной мощности высоковольтной линии.
Библ. 3, рис. 3.
Ключевые слова: трансформатор тока, межобмоточная емкость, точность измерений
Повышение точности измерения тока высоковольтной лини электропередачи для обеспечения повы-
шенных требований учета электроэнергии, более точного определения режимных параметров, обеспечения
точности векторных измерений и сегодня остается актуальной проблемой, основным путем решения которой
является замена трансформаторов тока (ТТ) класса точности 0,5 на трансформаторы класса точности 0,2 и 0,2 S.
Кроме того, на современном этапе развития микропроцессорных устройств, применяемых в электроэнергетике,
актуальным является путь повышения точности ТТ посредством введения корректирующих поправок в резуль-
таты измерения тока, требующего точного определения параметров корректируемого трансформатора и учета
дополнительных погрешностей, вызванных различными влияющими факторами [3]. Но при этом мало кто об-
ращает внимание на дополнительную погрешность ТТ, вызванную протеканием через нагрузку ТТ тока через
емкость между первичной и вторичной обмотками трансформатора под действием первичного напряжения.
Эта дополнительная погрешность существенным образом может снизить эффективность применения ТТ более
высокого класса точности и программных или аппаратных средств коррекции погрешности, особенно в области
малых токов. Ниже рассматривается влияние тока через межобмоточную емкость трансформатора на погреш-
ности высоковольтного ТТ.
Величина межобмоточной емкости в ТТ определяется его конструктивными особенностями, классом
напряжения, на которое он изготовлен, типом обмоток. В [1] приведены ориентировочные значения емкости
главной изоляции маслонаполненных ТТ различ-
ных типов и схемы замещения их изоляции. Так ТТ
со звеньевой обмоткой (трансформаторы серии
ТФЗМ) на напряжение 35–150 кВ имеют емкость
главной изоляции от 50 до 120 пФ в зависимости от
класса напряжения. Указанные ТТ не имеют элек-
тростатического экрана между первичной и вто-
ричной обмотками [1], поэтому на электрической
схеме эту емкость можно отобразить емкостью C1,
подключенной к незаземленному выводу И1 вто-
ричной обмотки w2 ТТ и одному из выводов, на-
пример, Л1 его первичной обмотки w1 (рис.1).
В этом случае по нагрузке Z2Н рассматри-
ваемого ТТ будет проходить ток с комплексным действующим значением Σ2I& , равный сумме комплексных зна-
чений вторичного тока измерительного трансформатора 2I& и емкостного тока 1CI&
122 CIII &&& +=Σ .
С учетом того, что емкостное сопротивление высоковольтной изоляции ТТ, равное 1/ωC1, намного
больше сопротивления нагрузки Z2Н, а Z2Н, в свою очередь, намного меньше сопротивления ветви намагничива-
ния ТТ, приведенного ко вторичной обмотке w2, комплексное значение емкостного тока 1CI& будет равно
o&& 90111 ∠== AAC UCUCjI ωω ,
где AU – действующее значение напряжения сети.
Комплексное значение вторичного тока ТТ может быть представлено в следующем виде:
)()1(1
12 ii
ном
If
n
I δϕ +∠+=& ,
© Варский Г.М., 2014
Рис. 1
Z2Н
И1 И2
Л1 Л2
ZНЛ
w2
w1
C1
TT
1CI&
2I&
1I&
1U&
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4 59
где nном=I1ном/I2ном – номинальный коэффициент трансформации ТТ; I1ном и I2ном – номинальные первичный и
вторичный ток ТТ; fi – токовая погрешность ТТ (в долях); δi – угловая погрешность ТТ (в градусах); I1 – дейст-
вующее значение первичного тока; ϕ – угол между напряжением AU& и током линии 1I& , определяемый коэффи-
циентом реактивной мощности линии tgϕ.
Погрешность ТТ в условиях эксплуатации в комплексном виде Эε& может быть определена следующим
образом:
%100
90)()1(1
100
1
1
11
1
1
2
⋅
∠
∠
−∠++∠+
=⋅
−
=
Σ
ном
ном
Aii
ном
ном
ном
Э
n
I
n
IUCIf
n
n
I
n
II
ϕ
ϕωδϕ
ε
o
&
&
&
& .
После преобразований получим
[ ]{ } %100cossin)1(sin1cos)1( ⋅++++−+= ϕεδϕεδε ДCiiДCiiЭ fjf& , (1)
где ДСε – дополнительная погрешность, вызванная током через емкость изоляции ТТ,
1
21
1
11
−− == IUCIUCn AAномДС ωωε .
Можно показать, что модуль погрешности ТТ в условиях эксплуатации равен
[ ] [ ]
[ ] %,100%100sin)sin()1(2
%100cossin)1(sin1cos)1(
22222
22
⋅++=⋅−++++=
=⋅++++−+=
ϕεεεϕδϕεεε
ϕεδϕεδε
ДДCiiДCДC
ДCiiДCiiЭ
f
ff
(2)
где 1cos)1(2)1( 2 ++−+= iii ff δε – полная погрешность ТТ, выраженная через его токовую и угловую по-
грешности, измеренные в условиях отсутствия влияния высокого напряжения, а
[ ] ϕεϕδϕεε ϕ sin2sin)sin()1(2 iДCiiДCД ff =−++= (3)
– дополнительная погрешность, зависящая от угла ϕ между напряжением и током линии, токовой погрешности
ТТ и дополнительной погрешности εДС, вызванной током через емкость изоляции ТТ.
Таким образом, погрешность ТТ в условиях эксплуатации εЭ зависит не только от полной погрешности
ТТ ε и дополнительной погрешности εДС, вызванной током через емкость изоляции, но также зависит и от угла
ϕ между напряжением и током линии, определяющим дополнительную погрешность εДϕ.
Поскольку величина действующего значения емкостного тока IC1 остается практически постоянной, то
дополнительная погрешность (1) тем больше, чем выше приложенное к ТТ напряжение, больше емкость его
изоляции и меньше вторичный ток трансформатора (рис.2).
Анализ полученных зависимостей показывает, что для рассматриваемых трансформаторов тока серии
ТФЗМ на напряжение 35–150 кВ со звеньевой обмоткой и номинальным вторичным током I2ном=5А при вто-
ричных токах меньше 20% номинального тока до-
полнительная погрешность εДС становится сущест-
венной и превышает границы класса 0,2S для
трансформаторов 110-150кВ, а при 5% I2ном пре-
вышает границы класса 0,5S и с трудом укладыва-
ются в пределы класса 1,0.
Если выполнить ТТ подобной конструк-
ции с номинальным током 1А, то уже при токах
ниже 60% номинального дополнительная погреш-
ность будет превышать 1%, а при 5% номинально-
го – 10%. Таким образом, применение ТТ подоб-
ной конструкции с основной погрешностью, отве-
чающей классу точности 0,2S и 0,5S, призванных,
в первую очередь, обеспечить точность измерений
в области малых токов (1-20)% I2ном, будет нивели-
роваться из-за дополнительной погрешности εДС,
обусловленной током через емкость высоковольт-
ной изоляции измерительного трансформатора, а ее не учет при коррекции погрешности ТТ не позволит полу-
чить ожидаемый результат и может привести к увеличению суммарной погрешности. Данное обстоятельство,
кроме технологических причин и условий помехозащищенности, также может служить дополнительным объ-
яснением, почему в современных условиях широкого применения микропроцессорной техники в электроэнер-
гетике, не требующей значительных мощностей по измерительным цепям, электромагнитные измерительные
ТТ продолжают выполнять с номинальным вторичным током 5А. Таким образом, минимальная величина вто-
(I2/I2ном)100, %
ε Д
С
, %
UA=150 кВ
С1=120 пФ
I2ном=1А
UA=110 кВ
С1=100 пФ
I2ном=5А
UA=35 кВ
С1=70 пФ
I2ном=5А
UA=150 кВ
С1=120 пФ
I2ном=5А
Рис. 2
60 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 20 40 60 80 100 120 140
ε Э
[%
]
(I1/I1ном)*100%
1
2
3
Рис. 3
ричного номинального тока ТТ, кроме требований нормативных документов, ограничена наличием дополни-
тельной погрешности в реальных условиях эксплуатации, вызванной влиянием напряжения высоковольтной
линии, в которой установлен ТТ.
Величина дополнительной погрешности εДϕ зависит от εДC, fi и определяется режимом работы линии:
чем больше коэффициент реактивной мощности tgϕ, т.е. угол между напряжением и током линии, тем больше
ее значение. Для линий 110-150 кВ значение tgϕ не должно превышать 0,5. Максимальное значение εДϕ будет
достигаться при соответствующем угле ϕ =26,57°.
Проверка влияния напряжения линии на полную погрешность ТТ и правильность полученных выраже-
ний проводилась на модели ТТ, реализованной в системе схемотехнического моделирования ORCAD. Характе-
ристика намагничивания ТТ с учетом гистерезиса моделировалась с использованием встроенной модели Джил-
са-Атертона. ТТ типа ТФЗМ150А-IУ1(ТФНД-150-I) имеет следующие параметры сердечника и обмоток для
измерений: поперечное сечение магнитного сердечника Q=18 см2, длина средней магнитной линии lср=0,8 м,
число витков первичной обмотки w1=1, число
витков вторичной обмотки w2=240, активное и
реактивное сопротивление вторичной обмотки
r2обм=0,34 Ом, xS2=0,53 Ом, номинальная вторич-
ная нагрузка S2ном=40 ВА, при cosϕ=0,8 номи-
нальный первичный ток I1ном=1200 А, номиналь-
ный вторичный ток I2ном=5 А, номинальное на-
пряжение Uном=150 кВ, материал магнитного
сердечника – электротехническая сталь 3413,
величина межобмоточной емкости С3=120 пФ
[1,2]. Кривая 1 на рис.3 − полная погрешность
ТТ без учета влияния напряжения линии, кривая
2 – погрешность ТТ с учетом влияния напряже-
ния линии при tgϕ=0 (ϕ =0), кривая 3 – погреш-
ность ТТ с учетом влияния напряжения линии
при tgϕ=0,5 (ϕ =26,57°). Результаты моделирования совпадают с расчетами погрешности ТТ по формулам (1)–
(3).
1. Бажанов С.А. Маслонаполненные трансформаторы тока. – Москва.: Энергоатомиздат, 1983. – 80 с.
2. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. – М.: Энергия,
1980. – 208 с.
3. Стогній Б.С., Сопель М.Ф., Варський Г.М., Яковлєва І.В. Підвищення точності вимірювання струмів електроене-
ргетичних об’єктів у реєструючому пристрої «Регіна-Ч» // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Силова електро-
ніка та енергоефективність». – 2012. − Част. 1. – C. 114–119.
УДК 621.317.312: 621.314.224
ВПЛИВ МІЖОБМОТКОВОЇ ЄМНІСТІ НА ТОЧНІСТЬ РОБОТИ ВИСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА СТРУМУ
Г.М.Варський, канд. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр.Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна. E-mail: varsky@ied.org.ua
Досліджено процеси, що протікають в колі навантаження високовольтного трансформатора струму під дією первинного
струму та первинної напруги з врахуванням міжобмоткової ємністі трансформатора. Одержано формули, що дозволя-
ють знаходити похибки трансформатора струму при різних значеннях первинного струму та різному коефіцієнті реакти-
вної потужності високовольтної лінії. Бібл. 3, рис. 3.
Ключові слова: трансформатор струму, міжобмоткова ємність, точність вимірювань
INFLUENCE OF INTERWINDING CAPACITANCE ON EXACTNESS OF WORK OF HIGH-VOLTAGE CURRENT TRANSFORMER
G.M.Varskyi
Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
Peremogy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine. E-mail: varsky@ied.org.ua
The processes proceeding in the secondary circuit of the high-potential current transformer under the influence of a primary current
and primary voltage with the account interwinding capacitance of the transformer are investigated. Expressions for a finding of a
error of the current transformer are gained at different meanings of a primary current and different phasor power factor of a high-
voltage line. References 3, figures 3.
Key words: current transformer, interwinding capacitance, measurement accuracy
1. Bazhanov S.A. Current oil-filled transformers. – Moskva: Energoatomizdat, 1983. – 80 p. (Rus.)
2. Korolev E.P., Liberzon E.M. Accounts of safe loads in relaying current circuits. – Moskva: Energiia, 1980. – 208 p. (Rus.)
3. Stohnii B.S., Sopel M.F., Varskyi H.M., Yakovlieva I.V. Increase of a measurement accuracy of currents of electropower objects in
logger "Regina-Ch" // Tekhnichna Еlektrodynamika. Tematychnyi vypusk «Sylova elektronika ta enerhoefektyvnist». − 2012. −
Chastyna 1. – Pp. 114–119. (Ukr)
Надійшла 04.02.2014
|