Легостов В.В., президент группы компаний Трансформэлектро, почетный машиностроитель, д.э.н., профессор, член. кор. РАЕН
Легостов В.В., технический директор Электрощит-К°

Хорошо известно, что автоматизированная система коммерческого и технического учета электроэнергии и мощности (АИИС-АСКУЭ) представляет собой сочетание современных средств измерения (трансформаторы тока ТТ и напряжения ТН, счетчики, УСПД), вычислительной техники и программного обеспечения. Наличие АСКУЭ открывает потенциальную возможность для предприятия покупать электроэнергию на свободном оптовом рынке электроэнергии (ОРЭ), что позволяет экономить денежные средства, которые могут быть направлены на развитие производственных мощностей.

Кроме того, АСКУЭ помогает:

• Влиять на потребление электроэнергии в периоды суточных пиковых и полупиковых нагрузок, и реально снизить оплату за потребляемую мощность.
• Посредством высокоточных приборов учета исключить прямое хищение энергоносителей, списываемых их поставщиками на потери, а также навести порядок в собственном потреблении.

Одним из важных элементов АСКУЭ являются измерительные трансформаторы тока.

Наиболее массовыми точками расчета за отпущенную и полученную электроэнергию являются присоединения 6-10 кВ, где устанавливаются расчетные счетчики коммерческого учета, присоединенные к трансформаторам тока и напряжения. Поэтому для получения оптимального коэффициента качества как модернизируемых, так создаваемых вновь систем измерения и учета является класс точности измерительных трансформаторов тока и счетчиков.

Классы точности для средств учета установлены ГОСТ-7746, ГОСТ-1983, ГОСТ-30206, 0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5, следовательно необходимо определить, сколько средств будет потеряно из-за класса точности, зная что разница между классами точности 0,2S; 0,2 и 0,5S; 0,5 составляет 2,5 раза. А поскольку трансформаторов тока 6-10 кВ в измерительных системах в 2-3 раза больше, чем счетчиков и в десятки раз больше, чем трансформаторов напряжения, поэтому главным показателем качества измерительных трансформаторов тока является точность измерения, т.е. класс точности.

Трансформаторы тока ТЛО-10 и ТЛП-10
На рынке трансформаторов тока 6-10 кВ, особенно, в сочетании с ценой, качеством изоляции и сроками изготовления, нет равных измерительным трансформаторам тока опорным ТЛО-10 и проходным ТЛП-10, Класс точности измерительной обмотки трансформаторов 0,2S, а это значит, что они с нормируемой ГОСТом погрешностью измеряет ток от 1% номинального тока до 120%. А по просьбе Заказчика на заводе-изготовителе могут быть изготовлены трансформаторы, измеряющие нормированную погрешность измерения от 0,5% до 200% номинального тока.

Такие трансформаторы изготавливает с 2003 года, по лицензии всемирно известной германской фирмы KWK, фирма Электрощит-К ⁰ группы компаний Трансформэлектро, в которую входят ещё три фирмы: ОАО Мосэлектрощит, ОАО Бабынинский завод "Юность", ООО ТД Электрощит-К ⁰.

Программное обеспечение расчета технических характеристик с учетом выбора компонентов для изготовления конкретного типа трансформатора в течение 30-40 минут позволяет рассчитывать по заказу любые комбинации мощности вторичных обмоток, определять термическую стойкость трансформатора, а совершенный технологический процесс позволяет заводу производить более 1000 изделий в месяц класса 0,2S при сроках исполнения заказов:
- штучное - 10-15 дней;
- малая серия - 20-30 дней;
- большая серия - 30-45 дней.

Измерительные трансформаторы тока с обмоткой класса точности 0,2S – это веление времени, поскольку в совокупности с измерительными трансформаторами напряжения класса точности 0,2 они обеспечивают экономию средств начиная с 0,5% от номинального тока. Трансформатор тока ТЛО-10-0,2S и ТЛП-10-0,2S имеет погрешность в 2,5 раза меньше чем трансформатор с классом точности 0,5S, не говоря уже о трансформаторах с классом точности 0,5.

Надежность данных трансформаторов обеспечивается высокими изоляционными свойствами полиуретановой смолы, поэтому изоляция ТЛО-10 и ТЛП-10 классифицируется по классу «Б», а уровень частичных разрядов, составляющий менее 5 пКл, в 4 раза меньше допустимого для изоляции класса А.

Трансформаторы ТЛО-10 и ТЛП-10 испытываются напряжением 42 кВ, наравне с изделиями, изготовленными из фарфора.

Другим показателем высокой надежности трансформаторов является их термическая стойкость, превосходящая продукцию других заводов в 1,5-2 раза, причем высокая термическая стойкость 40 КА для двух обмоточных трансформаторов класса точности 0,5/10Р начинается с номинала 100 А.

Средняя наработка на отказ трансформаторов ТЛО-10 и ТЛП-10 составляет 5500000 часов.

Важным достоинством трансформаторов ТЛО-10 и ТЛП-10 является возможность изготовления этих изделий с 3-мя обмотками в габаритах 2-х обмоточного трансформатора.

2 обмотки 0,2S/10Р заказывают при разработке новых проектов строительства и изготовления ячеек КРУ.

3 обмотки 0,2S/0,5/10Р заказывают при реконструкции систем учета, когда путем замены существующих трансформаторов на трансформаторы ТЛО-10 и ТЛП-10 получают на присоединении свободную высококлассную измерительную обмотку, оставляя без изменения сложившиеся эксплуатируемые цепи релейной защиты и автоматики.

Трансформаторы ТЛО-10 и ТЛП-10 могут изготавливаться с различными коэффициентами трансформации на измерительных и защитных обмотках, что очень важно при замене существующих трансформаторов тока, включенных в схемы дифференциальной защиты силовых трансформаторов, когда фактический максимальный первичный ток не проходит по нормативам проверку ПУЭ 1.5.17 и составляет менее 40% номинального тока. Например, при защитных обмотках 600/5 измерительная обмотка имеет коэффициент трансформации 300/5.

Трансформаторы ТЛО-10 и ТЛП-10 изготавливаются с различной величиной вторичной нагрузки, что позволяет обеспечить требование ГОСТ-7746 раздел 6,4. Метрология в части нижней нормы допустимой вторичной нагрузки, обеспечивающей работу трансформатора тока в заданном классе точности, например, при мощности 30 ВА вторичной измерительной обмотки класса 0,2S позволяет при установке трансформатора тока в ячейке КРУ размещать счетчик, в отапливаемых помещениях на расстоянии 40-60-80 метров и группировать их на панелях и в шкафах учета, в помещениях щитовых подстанций.

Трансформаторы ТЛО-10 и ТЛП-10 в отличие от трансформаторов других заводов имеют прозрачную защитную пластмассовую крышку, предназначенную для закрытия и пломбирования выводов измерительной обмотки, что значительно облегчает взаимоотношения Заказчика и местного отделения Энергосбыт.

Отличия и преимущества
Теперь остановимся на других отличиях трансформаторов тока ТЛО-10 и ТЛП-10.

Трансформаторы тока ТЛО-10, в отличие от производимых на сегодняшний день в России подобных трансформаторов, имеют ряд преимуществ:

1. Возможность изготовления трансформаторов с различными отводами во вторичной цепи. Это очень важно для объектов, где в дальнейшем предусмотрено измерение мощностей. Также например, можно изготовить трансформатор тока ТЛО-10 с возможностью переключения первичного тока ровно на половину (например 150 А и 300 А), что позволяет при увеличении мощности в системе, использовать тот же трансформатор, произведя механическую перекоммутацию контактов первичной обмотки. Трансформаторы также могут быть изготовлены с тремя вторичными обмотками без изменения габаритных размеров и с разным коэффициентом трансформации на измерительных и защитных обмотках. По желанию заказчика можно изготовить трансформаторы тока ТЛО-10 с двукратным и трехкратным превышением термического тока во вторичных обмотках, что позволяет трансформатору длительное время работать при 200 % увеличении мощности первичного тока. Получая такой измерительный трансформатор тока для коммерческого учета электроэнергии потребитель выбирая малый номинал трансформатора выигрывает с точки зрения учета при малых нагрузках и не проигрывает при увеличении пиковой нагрузки даже в 2 или 3 раза.

2. Установочные и присоединительные размеры трансформаторов тока ТЛО-10 сохранены под общепринятые в России стандарты, в отличие от импортных аналогов. При этом уменьшена, по сравнению с российскими аналогами, ширина трансформаторов и масса, что дает определенные преимущества при их установке в ячейки КРУ, КСО и т.д.

Трансформаторы тока ТЛП-10 имеют свою оригинальную конструкцию разработанную на основе аналогов известных мировых производителей с сохранением принятых в России установочных размеров.

3. В последнее время большое внимание уделяется качеству изоляции трансформаторов тока. Одним из определяющих параметров является уровень частичных разрядов изоляции первичной обмотки. Согласно ГОСТ 1516.3-96 и ГОСТ 7746-2001 существует два уровня изоляции для электротехнических изделий (в том числе трансформаторов тока). Уровень изоляции «а» и уровень изоляции «б». Их отличие в том, что для изделий на класс напряжения 10 кВ с уровнем изоляции «а» одноминутное испытательное напряжение – 28 кВ и допустимый уровень ЧР - 20 пКл при напряжении 7,62 кВ. Для изделий на класс напряжения 10 кВ и уровнем изоляции «б» одноминутное испытательное напряжение – 42 кВ и без измерения уровня ЧР. Фактически трансформаторы тока ТЛО-10 имеют уровень ЧР не более 5 пКл при напряжении 7,62 кВ, а испытательное напряжение составляет 42 кВ. При этом проверка на частичные разряды подвергается 100% трансформаторов в специальной лаборатории ЧР. Данный факт говорит о высоком качестве изоляции, которое обеспечивается применяемыми материалами и высокой технологией изготовления трансформаторов.

4. Хочется обратить особое внимание на то, что трансформаторы тока ТЛО-10 имеют исполнения с односекундным током термической стойкости 40кА, начиная с первичного тока 100А и 5 кА начиная с первичного тока 20 А при сохранении габаритных размеров.

5. В настоящее время все более широкое применение находят электронные микропроцессорные счетчики и средства релейной защиты. Это заставляет применять экранированные провода во вторичных цепях трансформатора. Для удобства монтажа, на панели вторичных выводов трансформатора тока ТЛО-10 с двумя вторичными обмотками предусмотрен вывод заземления, к которому может крепиться «экран». На этот же контакт можно заземлять выводы вторичных обмоток самого трансформатора.

6. По нашим данным в цепях коммерческого учета сплошь и рядом используются трансформаторы тока с номинальными вторичными нагрузками несоответствующими фактическим нагрузкам. Это стало особенно актуальным с заменой счетчиков на более точные электронные, однако при этом не учитывается, что мощность электронных счетчиков значительно меньше индукционных и, как правило, не превышает 0,5ВА. Если при таких заменах не учитывать номинальные вторичные нагрузки измерительных обмоток трансформаторов тока, то в подобных случаях применение более точных счетчиков может не только не повысить точность измерений, а наоборот привести к ухудшению качества измерений, и, следовательно, к увеличению потерь.

Для примера рассмотрим зависимость (Рис.1) абсолютной погрешности трансформатора тока 100/5 кл.0,5 с номинальной нагрузкой 10 ВА.1

Из этой зависимости видно, что уменьшение или увеличение прилагаемой нагрузки на трансформатор тока приводит к значительному увеличению абсолютной величины погрешности измерений.

Для исключения таких фактов и повышения точности учета электрической энергии, трансформаторы тока ТЛО-10 изготавливаются в различном сочетании класса точности и номинальной вторичной нагрузки.

Например:
кл. 0,2 с номинальной нагрузкой 5 ВА;
кл. 0,5S с номинальной нагрузкой 2,5 ВА;
кл. 0,2S с номинальной нагрузкой 10 ВА и т.д.

Кроме того, трансформаторы тока ТЛО-10 обладают достаточно хорошей стабильностью, как по погрешностям, так и по току намагничивания вторичных обмоток, что обеспечивается применяемыми в трансформаторе магнитопроводами из импортных материалов.

100% входной контроль поступающих на производство магнитопроводов позволяет комплектовать конкретные заказы магнитопроводами с одинаковыми электромагнитными характеристиками, что приводит к идентичности при измерении токовых и угловых погрешностей, и стабильности электромагнитных характеристик обмоток для релейной и дифференциальной защиты изготавливаемых трансформаторов тока. Трансформаторы тока ТЛО-10 могут быть изготовлены с любой комбинацией вторичных обмоток:
для 2-х обмоточных трансформаторов:
2 измерительные;
2 защитные.
для 3-х обм. трансформаторов:
2 измерительных и 1 защитная;
1 измерительная и 2 защитных.

Производство трансформаторов тока ТЛО-10 с тремя вторичными обмотками 0,2S/0,5/10Р позволяет использовать трансформаторы тока ТЛО-10 в системах АИСКУЭ без перестроек ранее установленных ячеек, используя 3-ю измерительную обмотку с возможностью пломбирования вторичных контактов. Потребитель имеет возможность заменить устаревшие трансформаторы тока и адаптировать имеющееся оборудование для его использования в системах АИСКУЭ.

7. Трансформаторы тока ТЛО-10 могут изготавливаться с различными значениями коэффициента безопасности приборов, при правильном выборе которых, можно избежать ненужных затрат на дополнительные системы защиты измерительных приборов. Защитные свойства вторичной обмотки трансформатора, предназначенной для измерения, возможны, если коэффициент безопасности прибора выбран таким образом, чтобы возможный максимальный ток, протекающий по цепи вторичной обмотке трансформатора, был бы меньше предельного тока включенных в цепь измерительных приборов.

Поясним это на примере. Предположим, что измерительная вторичная обмотка трансформатора тока 100/5 соединена со счетчиком, предельный ток которого составляет 50 А. В данном случае, нужный коэффициент безопасности прибора не должен превышать 10, т.е. при 10-кратном увеличении тока во вторичной цепи (10ґ5А=50А), сердечник должен насыщаться.

Следовательно, при дальнейшем увеличении тока в первичной цепи трансформатора, ток во вторичной цепи изменяться практически не будет. И, тем самым вторичная обмотка для измерения, будет одновременно защищать счетчик от короткого замыкания, возникающего в первичной цепи. При больших значениях коэффициента безопасности прибора, измерительная обмотка трансформатора тока не будет выполнять своих защитных свойств и следовательно потребуются дополнительные затраты на систему защиты измерительных приборов. С введением ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия» стало обязательным указывать в эксплуатационной документации и на табличке технических данных на каждый трансформатор значение коэффициента безопасности приборов для измерительной вторичной обмотки. Но российские производители не торопятся вводить этот параметр. Возможно, это связано с тем, что на серийных трансформаторах российского производства с классом точности 0,5 с нагрузкой 10 ВА, измерительная обмотка имеет коэффициент безопасности, намного превышающий 10. Особенно это касается трансформаторов тока с большим количеством ампер-витков (на большие первичные токи), где КБном может достигать 20-30. Для сравнения, приведем кривые зависимости коэффициента безопасности приборов от вторичной нагрузки для различных типов трансформаторов тока 100/5, кл.0,5, 10ВА. См рис.2.

Как видно из графика, даже у трансформатора ТЛО-10, при снижении нагрузки на измерительной обмотке, коэффициент безопасности приборов резко возрастает и уже не может обеспечить защиту измерительных приборов в момент короткого замыкания в первичной цепи, не говоря уже о других трансформаторах. Таким образом, при проектировании системы учета и защиты в цепях измерительных обмоток трансформаторов тока необходимо учитывать, фактическую вторичную нагрузку во вторичной цепи измерительной обмотки и коэффициент безопасности приборов, который должен быть указан в сопроводительной документации на конкретный трансформатор. В цепях учета, уже находящихся в эксплуатации, эти параметры можно с достаточной точностью измерить и привести систему в соответствие.

8. В последнее время при работе с проектными институтами возникает вопрос о построении кривых предельной кратности обмоток для защиты стандартных трансформаторов тока ТЛО-10, как это делалось всеми российскими производителями до сих пор. Приходиться отметить, что трансформаторы тока ТЛО уже сейчас могут рассчитываться и изготавливаться по индивидуальным требованиям заказчика с необходимой ему предельной кратностью, которая может быть любой в диапазоне требования ГОСТ 7746-2001. Использование компьютерной программы и гибкость производства позволяют нам смоделировать и изготовить трансформаторы тока с заданной предельной кратностью и различными вторичными нагрузками, что с успехом используется такими нашими заказчиками, как ОАО "МЭЩ", ОАО "Калининградгазавтоматика", объектами РЖД, Газпрома, Сибура.

В заключение хочется отметить, что грамотный подход к разработке систем учета и защиты, а также правильный выбор измерительных трансформаторов тока, с учетом всех преимуществ трансформаторов ТЛО-10, и их высокое качество, которое обеспечивается высокой технологией и применяемыми материалами, позволит заказчику не только избежать больших материальных потерь, возникающих при неточном учете электроэнергии, но также сэкономить средства при комплексном подходе к проектированию систем учета и защиты.

Полностью презентация в формате PDF 174 Kb

Версия для печати