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INFLUENCE DE L'ERREUR DES TRANSFORMATEURS

La baisse de production de ces dernières années a entraîné une diminution des charges dans un certain nombre de nœuds du système d'alimentation, ainsi qu'une diminution de la consommation industrielle, ce qui a entraîné l'apparition d'erreurs négatives dans les systèmes de contrôle et de mesure automatisés de la puissance (AMR). La raison en était la survenue d’une erreur négative dans les capteurs primaires de courant et de tension, qui sont utilisés comme transformateurs de courant et de tension. Ce travail est consacré à l’étude des causes des erreurs et à la résolution de la sous-déclaration de la consommation d’énergie dans les systèmes AMR.

Les erreurs des transformateurs de courant (courant et angle) sont dues à la présence d'un courant magnétisant et sont calculées à l'aide des formules [1, 2]:

erreur actuelle

Formule (1)


où lm - la longueur moyenne du flux magnétique dans le circuit magnétique, m; z2 est la résistance de la branche de courant secondaire (l'impédance du circuit secondaire et de l'enroulement secondaire), Ohm; f - fréquence du courant alternatif, Hz; Sm - la section transversale réelle du circuit magnétique, m2; j est l'angle de perte, et a est l'angle de phase entre l'EMF secondaire. E2 et courant secondaire I2, en degrés;

erreur angulaire

(2)

L'influence principale sur la magnitude des erreurs des transformateurs de courant a leur charge de courant et la valeur de résistance du circuit secondaire. Avec la réduction de la consommation d'électricité par les entreprises industrielles, la charge sur les transformateurs de courant ne dépasse souvent pas 5-15%, ce qui entraîne une augmentation significative des erreurs.

Les valeurs limites des erreurs de courant et d'angle des transformateurs de courant pour les mesures (selon GOST 7746-89) sont indiquées dans le tableau.

 

Classe de précision

Courant primaire,% nominal

Erreur marginale

Charge secondaire,% nominal, avec cos j 2= 0,8

courant

coin

min

saluer

0,2

5
10
20
100-200

± 0,75
± 0,50
± 0,35
± 0,20

± 30
± 20
± 15
± 10

± 0,9
± 0.6
± 0.4
± 0,3

 

0.5

5
10
20
100-200

± 1,5
± 1,0
± 0,75
± 0.5

± 90
± 60
± 45
± 30

± 2,5
± 1,7
± 1,35
± 0,9

25-100

Les résultats du calcul des erreurs angulaires et de courant de transformateurs de courant de type TPOL 600/5, classe de précision 0,5, produits conformément aux formules (1) et (2) sont illustrés à la fig. 1 et 2 (ligne mince - courbe calculée, ligne en gras - approximation). La forme de l'expression approximative et le critère de concordance entre les courbes calculées et approximatives sont indiqués dans les figures.


Fig. 1


Fig. 2

Pour les plages de variation (1 - 10% et 10 - 100%) du courant primaire par rapport à la valeur nominale, les modèles mathématiques de l'erreur de courant des transformateurs de courant les plus courants sont les suivants:

TPOL10-600 / 5
Df [%] = 0,8428 * ln I1 - 1,9617 pour 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0841 * ln I1 - 0,3919 pour 10 <I1 <100%

TLSh10-2000 / 5
Df [%] = 0,7227 * ln I1 - 1,6815 pour 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0722 * ln I1 - 0,3353 pour 10 <I1 <100%

TPSHFD10 3000/5
Df [%] = 0,5986 * ln I1 - 1,2261 pour 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0597 * ln I1 - 0,111 pour 10 <I1 <100%

Les valeurs du courant primaire I1 du transformateur de courant dans les formules doivent être remplacées par un pourcentage de la valeur nominale.

Les recherches sur les erreurs de transformateur de courant effectuées au NITSE ont montré une convergence acceptable des résultats théoriques et expérimentaux. Sur la fig. La figure 3 montre les résultats d'une étude expérimentale sur le type TT TPLM10-200 / 5, classe d'exactitude 0,5.

Les résultats de l'étude des erreurs de courant de différents types de transformateurs de courant avec un courant nominal primaire de 75 - 600 A ont permis de tirer les conclusions suivantes:


Fig. 3

  1. dans la plage de variation du courant primaire par rapport à la valeur nominale de 1 - 25%, l'erreur de courant a un signe négatif;
  2. avec une augmentation du courant primaire, la valeur absolue de l'erreur de courant diminue;
  3. des études expérimentales confirment l'exactitude du modèle mathématique de l'erreur de courant du transformateur de courant;
  4. la prise en compte de l'erreur de courant du transformateur de courant dans le système de mesure automatique réduira le déséquilibre dans les sous-stations;
  5. la quantité d'électricité fournie aux consommateurs en raison de l'erreur de courant négative des transformateurs de courant est sous-estimée par rapport à la valeur réelle; Par conséquent, la prise en compte de l'erreur de courant du transformateur de courant dans AMR permettra une évaluation plus précise de la quantité d'électricité fournie aux consommateurs et d'obtenir un certain effet économique, qui sera ensuite évalué.

La deuxième source d'erreur dans la mesure de l'électricité est un transformateur de tension.

Selon [3, 4], l'erreur de tension est déterminée comme suit: DU = DUн + DUх (3)
où DUn est l'erreur de tension due au courant de charge,%; DUx - erreur de tension due au courant à vide,%.

En utilisant le diagramme vectoriel, il est possible d'exprimer avec une précision suffisante les composantes d'erreur du transformateur de tension comme suit:



où U2 est la tension de l'enroulement secondaire du transformateur, V; Ia est le composant actif du courant à vide, réduit à l'enroulement secondaire du transformateur, A; r'1 est la résistance réduite de l'enroulement primaire du transformateur, réduite à l'enroulement secondaire, Ohm; I'p - composante réactive réduite du courant à vide, réduite à l'enroulement secondaire du transformateur, A; x'1 - réactance de l'enroulement primaire du transformateur, réduite à l'enroulement secondaire, Ohm; I2 est le courant de charge du transformateur, A; R2 est la résistance de l'enroulement secondaire du transformateur, Ohm; cosj2 - facteur de puissance de la charge, rel. unité; x - résistance inductive du transformateur, Ohm.

L’erreur angulaire du transformateur de tension est définie comme suit:

.
où d'x est l'erreur angulaire due au courant à vide; n est l'erreur angulaire due au courant de charge.

Les composantes d'erreur angulaire sont définies comme suit:

;

Les résultats du calcul des erreurs du transformateur de tension sont illustrés à la Fig. 4 et 5. La magnitude de la charge secondaire I2 influe principalement sur l'erreur du transformateur de tension.


Fig. 4


Fig. 5

La dépendance de l'erreur du transformateur de tension sur le facteur de charge pour la puissance (rapport entre la charge réelle de l'enroulement secondaire du transformateur de tension et la valeur de charge nominale)

DU [%] = - 0,73 * Cs + 0,35,
où Cs est la charge du transformateur de tension sur l'enroulement secondaire, rel. des unités

Les expressions obtenues pour les erreurs des transformateurs de courant et des transformateurs de tension permettent d'augmenter la précision du comptage de l'électricité aux sous-stations.

L’efficacité de l’introduction de la RAM dans les sous-stations dépend

  • du coût de l'introduction de la résistance aux antimicrobiens;
  • de l’effet économique résultant de la mise en œuvre.

À l'heure actuelle, la comptabilité de l'électricité vendue et le calcul du bilan énergétique de la plupart des sous-stations sont effectués à l'aide de compteurs électromagnétiques sans tenir compte des erreurs des transformateurs de courant et des transformateurs de tension.

Fréquemment, les transformateurs de tension fonctionnent lorsque l’enroulement secondaire est chargé plusieurs fois plus que la charge nominale, c’est-à-dire avec une erreur négative. Une grande partie de la charge du transformateur de tension est constituée d'instruments de mesure qui y sont connectés, en particulier de compteurs d'énergie actifs électromagnétiques. Par exemple, des compteurs à induction de type SASU-I670M, dont la consommation en énergie est de 4 watts, sont installés au poste de Sverdlovskaya. À la suite de l’introduction des systèmes de mesure automatisés, les compteurs à induction seront remplacés par des systèmes électroniques, tels que PS, dont la consommation électrique est deux fois inférieure - 2 watts.

Dans ce cas, le facteur de charge du transformateur de tension est divisé par deux à une valeur de 1,1 et, par conséquent, l'erreur du transformateur de tension est réduite de 1,15% à 0,5%. La réduction de l'erreur d'un transformateur de tension entraînera une augmentation de la précision du comptage de l'électricité fournie aux consommateurs.

La comptabilisation des erreurs de courant des transformateurs de courant et de la tension dans le système de système automatisé de comptabilisation commerciale de la consommation d'énergie produit un effet économique. Pour évaluer l’effet économique de l’introduction de la RAM, il a été calculé la consommation annuelle d’électricité de la sous-station de Sverdlovskaya en tenant compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension. Le calcul a été effectué comme suit:

  1. Selon les données disponibles pour les jours d’hiver et d’été caractéristiques de l’année (1997 et 1998), les valeurs de la puissance active horaire ont été calculées (en tenant compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension) par les lignes d’entrée et de sortie, à l’aide de la formule

    Rfact = P * KI * KU,
    où P - les valeurs de puissance horaire moyennes, déterminées par les lectures des compteurs d'électricité;
    KI - coefficient tenant compte de l'erreur de courant du transformateur de courant, KU - coefficient tenant compte de l'erreur du transformateur de tension.

    KI = 1 - (Df I/ 100), KU = 1 - (Df U/ 100),
    où Df Iest l'erreur de courant du transformateur de courant, Df Uest l'erreur du transformateur de tension.

     

  2. Déterminé la consommation d'énergie pour les jours d'hiver et d'été caractéristiques en tenant compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension (Wc. Fact et Wl. Fact) et sans prendre en compte les erreurs (Wc et Wl) par les lignes d'entrée et de sortie:

    W.fact = S pfact.
    W lact = S pfact l,
    W3 = S P3,
    Wl = S Rl.

     

  3. Calculé la valeur de la consommation annuelle de lignes d'entrée et de sortie d'électricité actives à l'aide des formules

    W.fact = W.fact * Nз + W.fact * Nl,
    Wg = Wc * Nz + Wl * Nl,
    où N3 = 213 et NL = 152 est le nombre de jours d'hiver et d'été par an.

     

  4. L’effet de l’introduction de la RAM est déterminé par la formule DW = SWg. ​​Fact - SWg,
    où SWg. ​​fact et SWg - consommation annuelle d’électricité des départs avec et sans erreurs des transformateurs de courant et de tension, respectivement.

Nous évaluerons l’effet économique pour deux options.

  1. Lors de la prise en compte des erreurs de courant ASKUE des transformateurs de courant et de la réduction des erreurs des transformateurs de tension dues à la consommation d'énergie réduite des compteurs électroniques, l'effet sera:

    d'après les données de 1997
    DW = 331021094-326683013 = 4338081 kW * h / an;

    d'après les données de 1998
    DW = 294647641-290512594 = 4135047 kWh / an.

    En termes monétaires, l’effet économique (E) est égal (lorsque le coût de l’électricité est de 0,4 rub / kW * h)
    E = 1735 ... 1650 milliers de roubles par an.

     

  2. En prenant en compte uniquement la réduction des erreurs des transformateurs de tension due à la réduction de la consommation d'énergie des compteurs électroniques, l'effet sera:

    d'après les données de 1997
    DW = 328316428-326683013 = 1633415 kW * h / an;

    d'après les données de 1998
    DW = 292196976-290512594 = 1684382 kWh / an.

    En termes monétaires, l'effet économique est égal (lorsque le coût de l'électricité est de 0,4 roubles / kWh)
    E = 653 ... 674 mille roubles par an.

En conclusion, nous pouvons tirer les conclusions suivantes:

  • la réduction des charges dans un certain nombre de nœuds du système d'alimentation ainsi que la réduction de la consommation d'électricité de l'industrie ont entraîné des erreurs négatives dans les transformateurs de courant et, par conséquent, une sous-comptabilisation commerciale de l'énergie consommée;
  • Pour éliminer le sous-dénombrement de la consommation d'électricité, il est nécessaire d'introduire des facteurs de correction;
  • la prise en compte des erreurs des transformateurs de courant dans AMR, ainsi que la réduction des erreurs du transformateur de tension dues à l'introduction de nouveaux compteurs électroniques ont un effet économique significatif.