Өлшеу үшін жоғары дәлдікті трансформаторларды қалай таңдау керек?

Трансформаторлардың дәлдік класстары мен стандарттарын түсіну

ТТ дәлдік класстарын талдау: IEC 61869-2 бойынша 0,1, 0,2 және 0,5

Токтың трансформаторлары IEC 61869-2 бағдарламасында көрсетілген стандартты дәлдік бағаларымен жабдықталады. Бұл бағалар негізінен 0,1, 0,2 және 0,5 сияқты сандармен белгіленеді және олар әртүрлі жүктемелерде токты өлшеу кезіндегі рұқсат етілетін қателік шегін көрсетеді. Мысалы, 0,1 класы деп белгіленген ТТ (токтың трансформаторы) шамамен ±0,1% шегінде қалады, ал 0,5 класындағы ТТ қателік шегі екі жаққа қарай 0,5%-ға дейін ауытқуы мүмкін. Сандық көрсеткіш неғұрлым төмен болса, дәлдік соғұрлым жоғары болады. 0,1 класындағы құрылғылар әдетте ақшаның маңызы ең жоғары болған жағдайларда қолданылады, себебі кішкентай қателіктер де есептеулерге тікелей әсер етеді. 0,2 класындағы құрылғылар құнын қатты көтермей, маңызды қорғаныс жүйелері үшін жеткілікті дәлдік береді, ал 0,5 класындағы құрылғылар күнделікті бақылау міндеттері үшін жарамды. Стандарттарға сәйкес, өндірушілер бұл құрылғыларды олардың номинал қуатының 5%-дан 120%-ға дейінгі ауқымы бойынша сынауға тиіс, сондықтан олар шынайы жағдайларда дұрыс жұмыс істейтініне көз жеткізіледі. Сонымен қатар, өлшеу дәлдігін ғана емес, фазалық бұрыштарды қалай өңдейтінін және жүктеме жағдайларындағы өзгерістерге қалай реакция беретінін қоса алғанда, басқа факторларды да тексеру қажет.

Дәлдік класы қандай жағдайда номиналды шарттардағы ең үлкен рұқсат етілетін қатені анықтайды

Дәлдік класы негізінде зертханалық жағдайлар толық идеалды болған кезде (қатынас пен фаза қателерінің қосындысы) мүмкін болатын ең үлкен қате шегі анықталады. Бұл — номиналды жиілікте, стандартты температурада (шамамен 20 °C), сонымен қатар екіншілік жүктеме дәл белгіленген мәніне сәйкес келген кезде жүргізілетін өлшеулер туралы айтылады. Мысалы, 0,2-классты ток трансформаторын (ТТ) қарастырайық. Бұл құрылғы тек қана номиналды токта жұмыс істегенде және жүктеме деңгейі белгіленген мәннен плюс-минус 25 пайыздан аспағанда ғана 0,2 пайыздық қате шегінде қалады. Алайда, тәжірибелік жағдайларға байланысты факторлар пайда болған кезде көрсеткіштер тез өзгеріске ұшырайды. Жүктеме, жүктеме орнатулары немесе қоршаған ортаның температурасы өзгерген кезде идеалды жағдайлардан тіпті незақымды ауытқулар да құрылғының берілген классификациясы бойынша жұмыс істеуін бұзуы мүмкін. Егер жүктеме қабылданған шектерден асып кетсе, онда барлық классификация жарамсыз болып табылады және нақты жерде жұмыс істеген кезде өлшеу қателері 0,5 пайыздан аса артуы мүмкін.

Шынайы әлемдегі трансформаторлардың дәлдігін анықтайтын негізгі электрлік параметрлер

Жүктеме сәйкестігі және екіншілік кедергі: Дәлдіктің төмендеуін болдырмау

Трансформаторлар туралы сөйлескенде, жүктемені дұрыс таңдау өте маңызды. Екіншілік орамға түсетін жүктеме әдетте практикада біз көретін дәлдік мәселелерін туғызады. Егер нақты жүктеме ВА шамасы бойынша номиналдық мәннен асып кетсе, онда жағдай тез нашарлайды. Орамның өзегі қанығады, бұл қатынас пен фазалық бұрыш өлшеулерінің екеуін де бұзады. Мысалы, 0,5 классының ток трансформаторын қарастырайық. Оны 40%-дан астам артық жүктемеге ұшыратсаңыз, ол қатесіз 0,8 классының құрылғысы сияқты істей бастайды. Сонымен қатар, екіншілік импедансты да ұмытпаңыз. Импеданстың жоғарылауы қосылатын сымдар бойынша және реле орамдары арқылы кернеу төмендеуін күшейтеді, бұл сигнал сапасын бұзады. Біз 20%-дық сәйкессіздік тек қана есептеуіш санағыштарда 0,4% қате қосатынын бақылағанбыз. Мұндай ауытқу 0,2 классының сәйкестігін толығымен жояды. Жоғары дәлдікті талап ететіндер үшін жүктемені дәл таңдау қазір қарапайым жақсы тәжірибе емес. Бұл олардың жабдықтары қалыпты жұмыс істеу жағдайларында IEC 61869-2 стандарттарына сәйкес қалуы үшін міндетті талап.

Номиналдық және нақты ток ауқымы: өлшеу трансформаторларындағы сызықтылық пен төмен жүктемелі қате

Трансформаторлар жұмыс істейтін ток диапазоны өзінің оптималды («тәтті») аймағынан шыққан кезде сызықты емес болуға бейім. Олардың номиналды тогының шамамен 5%-дан төменгі мәндерінде өзекшелердің магниттелуі жеткілікті деңгейде болмайды, сондықтан қателіктер өте көп болады. Тіпті қымбат бағалы 0,5-классты трансформаторлар да жүктемесі аз кезінде қате 1%-дан аса алады. Жоғары жағында да жағдай нашарлайды. Номиналды қуаттың 120%-дан асып кеткен кезде магниттік қанығу басталады және толығымен сызықтылықты бұзады, әдетте ауытқулар 2%-дан жоғарыға көтеріледі. Мысалы, номиналы 100 А болатын типтік ток трансформаторын қарастырайық. Ол шамамен 10 А-ден 120 А-ге дейінгі аралықта өте жақсы жұмыс істейді, бірақ ток 5 А-ге дейін төмендеген кезде қате 2%-дан аса алады. Дәлдікті сақтау үшін инженерлер нақты жұмыс істейтін ток мәні номиналды диапазонның ортасында орналасатындай трансформаторларды таңдауы керек — тек минимум мен максимум арасындағы кез келген орында емес. Бұл тәсіл төмен жүктемедегі дәлсіздіктерден аулақ болуға және сигналдың бүтіндігін бұзатын қанығу проблемаларын болдырмауға көмектеседі.

Трансформатордың жұмыс істеу сапасына әсер ететін экологиялық және жүйелік деңгейдегі факторлар

Температура, жиілік және гармоникалар: идеалды дәлдіктен ауытқулардың сандық бағалануы

Трансформаторлар жиіліктеу құрылғыларындағы зертханалық сынақтарда көрсетілгеннен айтарлықтай асыра алатын сыртқы орта мен жүйелік кернеулерге ұшырағанда жиі дәлдігін жоғалтады. Температураның өзгеруі өз кезегінде өзектің магниттік өтімділігі мен орамның кедергісіне әсер етеді. Мысалы, температура қалыпты жұмыс істеу ауқымынан барынша 8 °C-қа көтерілсе, бұл изоляцияның қартаюын тездетеді және 2023 жылғы IEC 60076-7 стандартына сәйкес өлшеу коэффициенттерінде байқалатын өзгерістерге әкеледі. Тағы бір проблема — желі жиілігінің тұрақсыздығы, бұл әлсіз желілерде немесе автономды жүйелерде жиі кездеседі. Бұл негізінен жиілік қалыпты деңгейден төмендеген кезде өзектің қанығуына байланысты қателерге әкеледі. Гармоникалық искажениялар толығымен басқа да қиын мәселеге әкеледі. Жалпы гармоникалық искажения 10 пайыздан асқан кезде үшінші және бесінші ретті гармоникалар толқын пішінін өзгертеді, ал бұл стандартты дәлдік бағаларында ескерілмейді. Тұрақты токтың ығысуы ағыны өзекте қалдық магнетизм тудырып, толқындардың нөлдік нүктелерін анықтау қабілетін бұзады. Шынайы әлемдегі сынақтар қызықты нәтиже көрсетеді: қыздыру, гармоникалар және жиілік тербелістері сияқты барлық біріктірілген кернеулер әсерінде қадағаланатын зертханалық жағдайларда 0,5 класының талаптарын қанағаттандыратын трансформаторлар әдетте тек 1,0 деңгейіндегі дәлдікке ие болады. Бұл проблемаларды шешу үшін инженерлер ыстық орнатуларда жүктеме қуатын шамамен 15–20 пайызға азайту жоспарын құруы және жалпы гармоникалық искажения 8 пайыздан асқан кезде гармоникалық сүзгілер орнатуы қажет.

Сенімді қолданысқа арналған жоғары дәлдіктегі трансформаторларды растау және сипаттау

Жағдай зерттеуі: Неге 0,2-классты ток трансформаторы станциялық энергия есептеуіштерінде 0,5-деңгейлі дәлдік көрсетті

Астық станциясындағы энергия есептеу жобасында ток трансформаторы (ТТ) 0,2-ші сыныптың дәлдігін қамтамасыз етуі керек болғанымен, ол шын мәнінде тек 0,5 деңгейіндегі дәлдікке ие болды, сондықтан ауқымды қиындықтар туындады. Зерттеулер нәтижесінде біз зауыттағы калибрлеу кезінде ескерілмеген өткізушіліктегі үш әртүрлі мәселе бар екенін анықтадық. Біріншіден, барлық сызықты емес жүктемелердің әсерінен гармоникалық бұрмалау деңгейі Жалпы Гармоникалық Бұрмалау (ЖГБ) бойынша 15%-дан айтарлықтай асып кетті, бұл фаза бұрышы қателерін тудырды; ал бұл қателерді әдеттегі коэффициент қатесін тексеру әдістері мүлдем ұстай алмады. Екіншіден, температура мәселесі де болды: құрылғы -10 °C-тан +50 °C-қа дейінгі температура тербелістеріне төзуге тиіс болды, бұл өз кезегінде өзекті өтімділіктің өзгеруіне әкелді және белгіленген коэффициент қатесіне қосымша 0,1% қате қосып отырды. Үшіншіден, екіншілік жүктеме 4,5 ВА құрады, бұл ТТ-ның 3,2 ВА номиналынан 40% артық. Бұл айырма фазалық ығысуын 0,3 градусқа арттырды және жалпы дәлдікті қатты төмендетті. Барлық бұл факторлар бірігіп, жалпы қатені 0,2% шегінен асырып жіберді. Бұл бізге маңызды сабақ береді: құрылғы лабораториялық сынақтардан өтсе де, ол шынайы жағдайларда мүлдем дұрыс жұмыс істемейді. Қуаттың маңызды өлшеулерімен жұмыс істеген кезде техникалық сипаттамалар нақты гармоникалық спектрлерді, тәжірибеде кездесетін температура ауқымдарын және шынайы жүктеме өлшеулерін ескеруі тиіс; ал бұл құрылғы этикеткасында көрсетілген деректерге ғана сүйенуге болмайды.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Токтық трансформаторлардың дәлдік класстары дегеніміз не?
Токтық трансформаторлардың дәлдік класстары (мысалы, 0,1, 0,2 және 0,5) — бұл IEC 61869-2 стандарттарына сәйкес токтық трансформаторлардың ең үлкен рұқсат етілетін қатесін көрсетеді. Сандық көрсеткіш неғұрлым төмен болса, өлшеу соғұрлым дәл болады.

Трансформаторлар үшін жүктеменің сәйкестігі неге маңызды?
Жүктеменің сәйкестігі трансформатордың екіншілік орамына түсетін жүктеменің оның номинал қуатымен сәйкес келуін қамтамасыз етеді, осылайша өзекшелердің қанығуын болдырмауға және дәлдікті сақтауға көмектеседі.

Қоршаған орта факторлары трансформаторлардың дәлдігіне қалай әсер етеді?
Температураның өзгеруі, жиіліктің тұрақсыздығы және гармоникалық искажениялар сияқты факторлар өзекшелердің магнит өтімділігі мен орамдардың кедергісін өзгерту арқылы трансформаторлардың дәлдігін төмендетуге әкелуі мүмкін.