ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА
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...
Saved in:
| Date: | 2014 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1073 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Electrodynamics |
| Download file: |
|
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203682330509312 |
|---|---|
| author | Варский , Г.М. |
| author_facet | Варский , Г.М. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Г.М. Варский ",
"institution": "Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина"
}
] |
| author_sort | Варский , Г.М. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-10T12:06:36Z |
| description | 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. References 3, figures 3. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:18:15Z |
| format | Article |
| 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
|
| id | techned_org_ua-article-1073 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:18:15Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/c3/edd3e77df6113887e692d26945fc00c3.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-10732023-01-10T12:06:36Z INFLUENCE OF INTERWINDING CAPACITANCE ON EXACTNESS OF WORK OF HIGH-VOLTAGE CURRENT TRANSFORMER ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА Варский , Г.М. current transformer interwinding capacitance measurement accuracy трансформатор тока межобмоточная емкость точность измерений 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. References 3, figures 3. 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. Библ. 3, рис. 3. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2014-06-25 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1073 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2014): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 058 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2014): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 058 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1073/948 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | трансформатор тока межобмоточная емкость точность измерений Варский , Г.М. ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА |
| title | ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА |
| title_alt | INFLUENCE OF INTERWINDING CAPACITANCE ON EXACTNESS OF WORK OF HIGH-VOLTAGE CURRENT TRANSFORMER |
| 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_short | ВЛИЯНИЕ МЕЖОБМОТОЧНОЙ ЕМКОСТИ НА ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА |
| title_sort | влияние межобмоточной емкости на точность работы высоковольтного трансформатора тока |
| topic | трансформатор тока межобмоточная емкость точность измерений |
| topic_facet | current transformer interwinding capacitance measurement accuracy трансформатор тока межобмоточная емкость точность измерений |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1073 |
| work_keys_str_mv | AT varskijgm influenceofinterwindingcapacitanceonexactnessofworkofhighvoltagecurrenttransformer AT varskijgm vliâniemežobmotočnojemkostinatočnostʹrabotyvysokovolʹtnogotransformatoratoka |