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INFLUENCE DE L’ERREUR DU TRANSMETTEUR

La diminution de la production au cours des dernières années a entraîné une réduction des charges dans un certain nombre de nœuds du réseau et une baisse de la consommation, ce qui a entraîné une erreur dans les systèmes automatisés de surveillance et d’enregistrement de l’électricité. Cela s'explique par l'apparition d'une erreur négative dans les capteurs de courant et de tension primaires, qui utilisent des transformateurs de courant et de tension. Ce travail est consacré à l'étude des causes des erreurs et des moyens d'éliminer le sous-dénombrement de la consommation d'énergie dans les systèmes de RAM.

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

erreur actuelle

Formule (1)


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

erreur angulaire

(2)

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

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

 

Classe d'exactitude

Courant primaire,% de valeur nominale

Erreur marginale

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

courant

angle

des mines

grêlons

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 des transformateurs de courant du type ТПОЛ 600/5, classe de précision 0,5, produits par les formules (1) et (2), sont indiqués sur la Fig. 1 et 2 (la ligne mince est la courbe calculée, la ligne épaisse l'approximation). La forme de l'expression d'approximation et le critère d'accord entre les courbes calculées et approximatives sont présentés sur les figures.


Fig. 1


Fig. 2

Pour les plages de variation (1-10% et 10-100%) du courant primaire à partir de la valeur nominale, les modèles mathématiques de l'erreur de courant des transformateurs de courant les plus courants ont la forme suivante:

ТПОЛ10- 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 - 0,1111 pour 10 <I1 <100%

Les valeurs du courant primaire I1 du transformateur de courant dans les formules doivent être substituées en pourcentage de la valeur nominale.

Les recherches sur les erreurs des transformateurs de courant réalisées à NICE ont montré une convergence acceptable des résultats théoriques et expérimentaux. Dans la fig. 3 montre les résultats d'une étude expérimentale de type TT TPLM10-200 / 5, classe de précision 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, passant d'une valeur nominale de 1 à 25%, l'erreur actuelle 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. l'erreur de courant du transformateur de courant dans le système de comptage automatisé permettra de réduire 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, l'erreur actuelle du transformateur de courant dans le système de comptage automatisé permettra d'estimer plus précisément la quantité d'électricité fournie aux consommateurs et d'obtenir un certain effet économique, qui sera évalué davantage.

La deuxième source d'erreur de mesure est le transformateur de tension.

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

En utilisant un diagramme vectoriel, nous pouvons exprimer avec une précision suffisante les composants de l'erreur du transformateur de tension comme suit:



où U2 est la tension de l'enroulement secondaire du transformateur, V; Ia- le composant actif du courant à vide, appliqué à l'enroulement secondaire du transformateur, A; r'1 - résistance réduite de l'enroulement primaire du transformateur, réduite à l'enroulement secondaire, Ohm; I'p - composante réactive réduite du courant à vide, appliquée à l'enroulement secondaire du transformateur, A; x'1 - réactance de l'enroulement primaire du transformateur, réduite à l'enroulement secondaire, ohm; I2 - courant de charge du transformateur, A; r2 - résistance de l'enroulement secondaire du transformateur, ohm; cosj2 - facteur de puissance de la charge, rel. unités; x - résistance inductive du transformateur, ohm.

L'erreur angulaire du transformateur de tension est définie comme

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

Les composants de l'erreur angulaire sont définis comme

;

Les résultats du calcul des erreurs du transformateur de tension sont indiqués sur la Fig. 4 et 5. L'influence principale sur l'erreur du transformateur de tension est l'amplitude de la charge secondaire I2.


Fig. 4


Fig. 5

La dépendance de l’erreur du transformateur de tension sur le facteur de charge sur la puissance (le rapport entre la charge réelle de l’enroulement secondaire du transformateur de tension et la valeur nominale de la charge) a la forme suivante:

DU [%] = - 0,73 * Ks + 0,35,
où K3 est la charge du transformateur de tension dans l'enroulement secondaire, rel. unités

Les expressions reçues pour les erreurs des transformateurs de courant et des transformateurs de tension permettent d'augmenter la précision du compte de l'énergie électrique sur les sous-stations.

L'efficacité de l'introduction de la RAM dans la sous-station dépend

  • des coûts d'introduction de la RAM;
  • de l'effet économique résultant de la mise en œuvre.

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

Souvent, les transformateurs de tension fonctionnent lorsque l'enroulement secondaire est chargé, dépassant plusieurs fois la valeur nominale, c'est-à-dire avec une erreur négative. La majeure partie de la charge du transformateur de tension est constituée d'appareils de mesure connectés à ceux-ci, notamment des compteurs d'énergie électromagnétique. Par exemple, dans le poste de Sverdlovskaya, des compteurs à induction du type SAZU-I670M sont installés, dont la consommation électrique est de 4 W. À la suite de l’introduction des systèmes de comptage automatisés, les compteurs à induction seront remplacés par des compteurs électroniques, tels que les PSC, dont la consommation électrique est deux fois moins élevée que 2 watts.

Dans ce cas, le facteur de charge du transformateur de tension est réduit de moitié jusqu'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 du transformateur de tension entraînera une augmentation de la précision de la comptabilisation de l'électricité fournie aux consommateurs.

La comptabilisation des erreurs de courant dans les transformateurs de courant et de tension dans le système ASKUE produit un effet économique. Pour estimer l’incidence économique de l’introduction du système AMRMS, une estimation de la consommation annuelle d’électricité du poste de Sverdlovskaya a été réalisée, en tenant compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension. Le calcul a été effectué comme suit:

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

    Pfact = P * KI * KU,
    où P - les valeurs de puissance horaires moyennes, déterminées par les relevés du compteur;
    KI est un coefficient qui prend en compte l'erreur de courant du transformateur de courant, KU est un coefficient qui prend en compte 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. La consommation d'électricité a été déterminée pour les jours d'hiver et d'été typiques, en tenant compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension (W..fact et W.fact) et sans tenir compte des erreurs (W et W) pour les entrées et les lignes sortantes:

    W.fact = S Pact.s,
    W. Fact = S Pact. L,
    W3 = S P3,
    Wl = S Rl.

     

  3. La consommation annuelle d'électricité active par lignes d'entrée et de sortie a été calculée à partir de formules

    Wг.факт = Wз.факт * Nз + Wл.факт * Nл,
    Wz = W3 * N3 + Wn * Nl,
    où N3 = 213 et Nl = 152 - 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 = SW.fact - SWg,
    où SWг.факт et SWг - consommation annuelle d'électricité par les départs avec et sans tenir compte des erreurs des transformateurs de courant et de tension, respectivement.

Estimer l'effet économique pour les deux options.

  1. En prenant en compte les erreurs de courant ASKUE des transformateurs de courant et en réduisant les erreurs des transformateurs de tension dues à la consommation électrique réduite des compteurs électroniques, l'effet sera:

    selon les données de 1997.
    DW = 331021094-326683013 = 4338081 kWh / an;

    selon les données pour 1998.
    DW = 294647641-290512594 = 4135047 kWh / h.

    En termes d’argent, l’effet économique (E) est égal (à un prix de l’électricité de 0,4 rouble / kWh)
    E = 1735 ... 1650 mille roubles par an.

     

  2. Compte tenu uniquement de la réduction des erreurs des transformateurs de tension due à la faible consommation d'énergie des compteurs électroniques, l'effet sera:

    selon les données de 1997.
    DW = 328316428-326683013 = 1633415 kWh / h;

    selon les données pour 1998.
    DW = 292196976-290512594 = 1684382 kWh / h.

    En termes monétaires, l’effet économique est égal (à un prix de l’électricité de 0,4 rouble / kWh)
    E = 653 ... 674 milliers de roubles par an.

En conclusion, les conclusions suivantes peuvent être tirées:

  • la réduction des charges dans un certain nombre de nœuds du système électrique, ainsi que la réduction de la consommation d'électricité par l'industrie, ont entraîné une erreur négative dans les transformateurs de courant et, par conséquent, une sous-estimation commerciale de l'énergie consommée;
  • pour éliminer la sous-estimation 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 l'ASKUE, ainsi que la réduction des erreurs du transformateur de tension dues à l'introduction de nouveaux compteurs électroniques, entraînent un effet économique significatif.