Рудевіч Наталія Валентинівна. Зменшення похибок, обумовлених високовольтними трансформаторами струму та напруги, приєднанням до їхніх вторинних кіл компенсувальних пристроїв

Краткое описание

Рудевіч Наталія Валентинівна. Зменшення похибок, обумовлених високовольтними трансформаторами струму та напруги, приєднанням до їхніх вторинних кіл компенсувальних пристроїв : Дис... канд. наук: 05.14.02 2009

РудевічН.В. Зменшення похибок, обумовлених високовольтними трансформаторами струму та напруги, приєднанням до їхніх вторинних кіл компенсувальних пристроїв. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 електричні станції, мережі і системи. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2009.
Дисертація присвячена розробці компенсувальних пристроїв, використання яких дозволяє зменшити похибки, обумовлені високовольтними вимірювальними трансформаторами струму та напруги.
В роботі удосконалено метод електронної компенсації похибки вимірювального трансформатора струму, який придатний для ВВТС; удосконалено метод електронної компенсації похибки вимірювального трансформатора напруги, який придатний для ВВТН. На підставі удосконалених методів розроблено схеми пристроїв електронної компенсації похибок ВВТС та ВВТН, обґрунтовані співвідношення параметрів пристроїв, при яких буде досягатись повна компенсація похибок ВВТС та ВВТН, розроблено алгоритми розрахунку параметрів елементів пристроїв, отримано залежності похибок компенсованих трансформаторів від зміни параметрів петель гістерезіса. Проведено експериментальні дослідження. Досліджено похибки схем трансформаторів струму з електронною компенсацією похибки, що можуть бути складовою частиною пристрою електронної компенсації похибки ВВТС. Визначені похибки вимірювання активної потужності та електроенергії, що обумовлені похибками ВВТС та ВВТН. Розглянуті питання метрологічного випробування запропонованих пристроїв.

В дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача розробки компенсувальних пристроїв, приєднання яких до вторинних кіл високовольтних вимірювальних трансформаторів струму та напруги дозволяє зменшити похибки, що ними обумовлені, та підвищити точність перетворення струму та напруги.
Основні результати, які отримані в роботі:

Розроблена класифікація існуючих способів зменшення похибок вимірювальних трансформаторів струму та напруги. Класифіковані схеми трансформаторів струму та напруги з електронною компенсацією похибки.
Удосконалено метод електронної компенсації похибки вимірювального трансформатора струму, що придатний для високовольтного трансформатора, і згідно з яким струм намагнічування ВВТС, а, отже, і його похибка компенсується завдяки корекції результатів перетворення для відокремленої частини навантаження високовольтного трансформатора. Такий метод не вимагає створення операційним підсилювачем усієї потужності навантаження та змінення в стандартній конструкції ВВТС. На підставі удосконаленого методу розроблено схему пристрою електронної компенсації похибки ВВТС.
Удосконалено метод електронної компенсації похибки вимірювального трансформатора напруги, що придатний для високовольтного трансформатора, і згідно з яким вторинна напруга ВВТН порівнюється з вторинною напругою КВТН. Якщо похибки цих трансформаторів однакові, напруга на первинній обмотці КВТН буде пропорційна вимірюваній напрузі. Такий метод компенсації не вимагає змінення стандартної конструкції ВВТН та створення операційним підсилювачем усієї потужності навантаження. На підставі удосконаленого методу розроблено схему пристрою електронної компенсації похибки ВВТН.
Проаналізована робота пристроїв електронної компенсації похибок ВВТС та ВВТН. Обґрунтовані співвідношення параметрів компенсувальних пристроїв, при яких досягається повна компенсація похибок високовольтних вимірювальних трансформаторів струму та напруги. В ході експерименту було встановлено, що фазова похибка, яка обумовлена ВТН, зменшується з 0,25 до 0,02 а фазова похибка, яка обумовлена ВТС, зменшується з 0,42 до 0,04.

Отримано залежності фазової та відносної амплітудної похибок компенсованих трансформаторів від зміни параметрів петель гістерезіса, що може мати місце під час експлуатації. На підставі отриманих залежностей було визначено, що унаслідок знаходження високовольтних трансформаторів і компенсувальних пристроїв в різних температурних умовах, додаткова відносна амплітудна похибка компенсованих трансформаторів може скласти ±1,25% від похибки трансформатора без компенсації при відхиленні температури на кожні десять градусів від нормальної, а фазова похибка практично не зазнає змін.
Розроблено алгоритми розрахунку параметрів елементів пристроїв електронної компенсації похибок ВВТС та ВВТН, що дозволяє розрахувати конструктивні параметри пристроїв для конкретних високовольтних вимірювальних трансформаторів, які випускаються промисловістю. На підставі розроблених алгоритмів було визначено, що типорозмір осердя КВТН може бути Ш-25 у разі повної компенсації похибок трансформаторів типу НОМ-6, 10, 20, 35, а типорозмір осердя КВТС може бути ОЛ-28 у разі повної компенсації трансформаторів типу ТФЗМ 35У1, ТФН 110.
Виготовлення пристроїв компенсації можливо як у складі вимірювального засобу, так і у вигляді окремих пристроїв, які додаються до високовольтних вимірювальних трансформаторів, що потребує зміни в нормативних документах. Проведення метрологічних випробувань запропонованих пристроїв потребує створення перевірочних установ на великі струми та напруги високої точності.
Використання пристроїв компенсації похибки ВВТС та ВВТН значно підвищить точність вимірювання струму та напруги в електроенергетичних системах, особливо це актуально при вимірюванні активної потужності та електроенергії. Наприклад, приведена похибка вимірювання активної потужності може досягати 1,4 %, а відносна похибка вимірювання електроенергії 2% у разі роботи ВВТС та ВВТН в класі точності 0.5 при ідеальних інших елементах та cosj=1.
Для впровадження запропонованих пристроїв на обєктах електроенергетичних систем, необхідно включити в стандарти на трансформатори струму та напруги додаткові виходи по напрузі в межах (510) В.
Результати роботи впроваджені в розробці пристрою компенсації реактивної потужності, що виготовляється фірмою «Електросфера», а також в навчальному процесі кафедри автоматизації енергосистем НТУ «ХПІ».