Устройство компенсации погрешностей трехфазных трехпроводных счетчиков трансформаторного включения

 

Использование: компенсация погрешности активной составляющей тока, нагрузки во вторичной цепи трансформатора напряжения. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор напряжения (1), счетчик электроэнергии (2), три конденсатора (1C, 2С, ЗС). 1-1С-2С-2, 1- ЗС-2, 1-2С. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ч (Л

{Л !

К -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806897/21 (22) 27.03,90 (46) 15.08.92. Бюл, М 30 (75) А.С.Малый (56) Илюкович А.М. Электрические счетчики.

М. — Л,: Госэнергоиздат, 1963, с. 192.

Труб И.И. Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках. M,: Энергоатомиздат, 1983, с. 64-65, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при измерениях расхода электроэнергии. Известны устройства измерения расхода электроэнергии в трехфазиых сетях, в которых счетчики подключаются через измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (ТН), Недостатком этих устройств является то, что систематические погрешности измерительных трансформаторов приводят к недоучету электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство измерения расхода электроэнергии, в котором с целью уменьшения недоучета электроэнергии из-за погрешностей ТН, параллельно обмоткам напряжения счетчика активной энергии включены конден уторы емкостью 1 — 1,5 мкФ, Недостатком этого устройства является то, что оно компенсирует лишь погрешность в учете электроэнергии, которая обусловлена падением напряжения в сопротивлении

ТН от части индуктивной составляющей его тока нагрузки, и при этом остается полно„„!Ж ÄÄ 1755208 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО КОМПЕЙСА*ЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТРЕХФАЗНЫХ ТРЕХПРОВОДНЫХ

СЧЕТЧИКОВ TPAHСФОРМАТОРНОГО

ВКЛЮЧЕНИЯ (57) Использование; компенсация погрешности активной составляющей тока, нагрузки во вторичной цепи трансформатора напряжения. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор напряженйя (1), счетчик электроэнергии (2), три конденсатора (1C, 2С, ЗС). 1-1С-2С-2, 1—

ЗС вЂ” 2, 1 — 2С, 3 ил. стью нескомпенсированной погрешность от активной составляющей этого тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения, расхода электроэнергии за счет компенсации погрешностей в учете, вызванных" систематическими погрешностями ТН, питающих электросчетчики, Указанная цель достигается тем, что в устройство компенсации погрешностей трехфазных трехпроводных электросчетчиков трансформаторного включения, содержащее первый и второй конденсаторы, причем первые выводы первого и второго конденсаторов подключены к первому и второму выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения, третий вывод которого соединен с обьединенными вторыми выводами первого и второго конденсаторов, введен третий конденсатор, подключенный первым выводом к первому выводу первого конденсатора, и вторым — к первому выводу второго конденсатора, причем величины указанных конденсаторов выбираются из соотношения .

1755208 с- — — (с(Б) у— - а — - Б!п) ), (1) где С вЂ” емкость конденсаторов, Ф;

I — фазный ток нагрузки ТН, А;

R u X — соответственно активное и индуктивное сопротивления ТН, приведенные к его вторичной стороне, Ом;

U — вторичное лйнейное напряжение

ТН,В, . 1

N — угловая частота;

p — -. средневзвейенное значение угла нагрузки потребителей, - угол между фазным напряжением и током нагрузки ТН.

На фиг. 1 представлена схема устройства (на вторичную сторону ТН 1 включены нагрузка ТН 2 и конденсаторы 1С, 2С и 3C); на фиг. 2 — векторная диаграмма токов ГН до и после включения компенсирующих конденсаторов (Π— фазное напряжение, I u

I» — соответственно токи нагрузки ТН до и после включения компенсирующих конденсаторов, I — ток в ТН от компенсирующих конденсаторов; у M yp — фазные углы токов

I и 1»); на фиг. 3 — векторные диаграммы токов и напряжений TH в режимах до (а) и после (б) подключения компенсирующих конденсаторов. (4 и! р — соответственно активная и реактивная составляющие тока 1 нагрузки ТН; y vlyp — соответственно углы нагрузки.ТН в режимах до и после включения компенсирующих конденсаторов; U>— первичное напряжение; К вЂ” номинальный коэффициент трансформации ТН; I> — ток нагрузки потребителей, р- угол тока нагрузки потребителей, Л р- угловая погрешность ТН, R u X — соответственно фазное активное и индуктивное сопротивления обмоток ТН, приведенные к стороне низкого напряжения, Устройство работает следующим образом.

Емкостные токи конденсаторов, включенных по схеме (фиг, 1), создают продольное и поперечное падение найряжения на сопротивлении ТН. Продольное падение напряжения,изменяет. погрешность ТН по напряжению, а поперечное падение напряжения — угловую погрешность. Величина емкости конденсаторов подобрана такой, что дополнительные погрешности в учете электроэнергии, обусловленные погрешностями ТН по величине напряжения и угловой погрешностью стали равными.по величине и противоположными по знаку и таким образом скомпенсировали друг друга.

Выведем формулу, реализующую эти условия.

Погрешность в учете электроэнергии от применения трансформаторов напряжения

5 ЛЭ выражается формулой (Л,З):

ЛЭ =(—.100ЛрЩу+6);4 (2) где Лrp — угловая погрешность ТН в радиа10 нах;

4 — относительная погрешность ТН по величине напряжения в 7;

Для вывода формулы (1) преобразуем формулу(2) так, чтобы в ней вместо угловой

15 погрешности Ь р фигурировало поперечное падение напряжения в ТН Л Up в, и вместо Ьо — продольное падение напряжения b,U> в «(,.

Положительное значение продольного

20 падения напряжения вызываетуменьшение вторичного напряжения и, следовательно, отрицательную погрешность по величине напряжения.

ЛО=- ЛО (3)

Положительное значение поперечного падения напряжения, как это видно из фиг.

3, приводит к отрицательной угловой по30 грешности. Угол Лф в радианах можно представить как

g p —.Л..

ЛЦ. (4)

Подставив выражения (3) и (4) в формулу

2, получим:

8mð g P - h, uà, . .(5)

Из векторной диаграммы фиг, 3 (б)

Л14 (R сов о — X sin yî), (6)

100 3

100I

Оф

Л Ц вЂ” (Х cos yo + R sin уо), (7)

Оф где Оф — фазное напряжение.

Подставив (7) и (6) в выражение (5), пол50

Ь Э = (X cos yp + R sin уо)

100! м tg p — — (8 cos уо — Х sin y,) =

100 I

55 — — — ((Х + R tg p) з! п yp — (R—

1001 — X tg p) cos yp) .

1755208

Погрешность Л Э=О при условии, что

Для компенсации этой погрешности к

ТН подключается устройство, состоящее иэ трех конденсаторов, включенных по схеме фиг, 1, Каждый из конденсаторов емкостью (X+ Rtgp) sin ) о= (R-Xtg р) cos yo (9)

Отсюда

I R — Xt

С = .— cosy

У3 Ов, Х+ Rtgy — siny у, =агсгд — — Я- .

X+Rtgp (1 О) 0,86

73100 314 L

0,71

sIA (— 600) =

О 43 + 0,71 tg 25,8

=1,88 10

Эти конденсаторы создают в обмотках

ТН токи

1,= Icos ytg у; Isln y. (11) Этот ток создают конденсаторы С, 20 1с=ч з 00) С = V3 100 314 1,88 10 — 5 включенные на линейные напряжения = 1 02 А (12) Падение напряжения от этого тока на сопротивлении ТН

1с

ЬС=

1001 Z 100 12 /

Ыа 1оооУ7з

Из выражений 10, 11 и 12 получаем

= V3 . 1 02 Q 90 О 83 е1 31,г г г

=147el" 2 (076+ 126)%

Погрешность в учете электроэнергии, обусловленная этим падением (по формуле

5), равна Эс= АОР Я Р AUа=

= 126tg25,8о-(О, 76)=1,36

Результирующая погрешность в учете электроэнергии после включения компенсирующих конденсаторов равна

А3 = ЛЗн+ ЛЭС=1,36+1,36=0

Предлагаемое устройство полностью компенсирует погрешности в учете электроэнергии, обусловленные погрешностями трансформатора напряжения.

ЛЭн = —.(X + R tg р) siny—

100 I

0ф 50 — (R — Х tg p) cos yj = — — — КО,43 + 0.71 гд 25,8 ) х

100 О 86

55 х sin (- б0О} — (0,71 — 0,43 tg 25,8О) 2 х cos (- 60 )) = — 1,36

При таком угле нагрузкиyo TH не вносит погрешностей в учет электроэнергии . 10

Для создания режима, при котором ток

ТН будет опережать напряжение на угол уо, необходимо, чтобы конденсаторы С создали емкостный ток lс, который согласно векторной диаграмме фиг, 2 равен

С вЂ” сову — — sin y) . (13) ,1 R— - Xt

3 Осо X+Rtgp

Пример. ТН типа НТМИ-6 рабо гает в классе точности 1,0 с фазной нагрузкой

0,86е >" A.

Сопротивление ТН, приведенное к вто- 35 ричной обмотке

2=0,83 eI "- =(0,71 + 10,43) Ом.

Средневзвешенное значение нагрузки потребителей, счетчики которых питаются отданного TH p= 25,8, В этом режиме погрешность в учете электроэнергии, обусловленная погрешно- 45 стями ТН от токов его нагрузки, равна (по формуле 8) Формула изобретения

Устройство компенсации погрешностей трехфазных трехпроводных счетчиков трансформаторного включения, содержащее первый и второй конденсаторы, причем первые выводы первого и второго конденсаторов подключены к первому и второму выводам вторичной обмотки трансформатора

1755208 напряжения, третий вывод которого соединен с объединенными вторыми выводами первого и второго конденсаторов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введен третий конденсатор, подключенный первым выводбм к первому выводу первого конденсатора, а вторым — к первому выводу второго конденсатора, причем емкости указанных конденсаторов С определяются соотношением

С=

1 R — Xt

3 0в Х+ВЩр

cosy — siny) . где1 — фазовый ток нагрузки трансформато ра напряжения, А;

R, Х вЂ” соответственно активное и индук тивное сопротивление трансформатора на5 пряжения, йриведенное к его вторичной стороне, Ом;

U — вторичное линейное напряжение, 8; в- угловая частота у- угол между фазным напряжением и

10 током нагрузки 1; р — средневзвешенное значение угла нагрузки потребителей, .счетчики которье подключены к данному трансформатору напряжения.

1755208

Фиг З

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор T.Ðàëèé

Редактор Н.Горват

Заказ 2890 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101