Трансформаторы тока (ТТ) являются важнейшими компонентами систем учёта электроэнергии, мониторинга и защиты электроэнергии. Их точность напрямую влияет на точность измерения электроэнергии, выставления счетов за электроэнергию и защиты системы. Характеристики ТТ определяются двумя важнейшими параметрами: разница в соотношении (погрешность текущей величины) и фазовая ошибка . Понимание их влияния имеет решающее значение для выбора правильного КТ для различных сфер применения.

Важность разницы отношений и фазовой ошибки

Разница в передаточных числах: основа точности измерения тока

The разница в соотношении (также известная как погрешность величины тока) представляет собой расхождение между фактическим первичным током и масштабированным вторичным током, отнесённым к первичной обмотке. Это фундаментальная погрешность трансформаторов тока, напрямую влияющая на точность измерения тока.

• Влияние на измерение: Большая разница в показателях приводит к неверным показаниям тока, что влияет на выставление счетов за электроэнергию и мониторинг системы.
• Соблюдение нормативных требований: Такие стандарты, как IEC 61869-2 и IEEE C57.13, определяют допустимые различия в коэффициентах трансформации, чтобы гарантировать соответствие трансформаторов тока отраслевым требованиям.
• Основное внимание: В большинстве случаев измерения электроэнергии разница в передаточном отношении более критична, чем фазовая ошибка, поскольку она напрямую влияет на точность измерения.

Фазовая ошибка: почему она важна при измерении мощности и энергии

Фазовая ошибка Это угловая разность между первичным и вторичным токами. В отличие от разности коэффициентов трансформации, она не влияет на величину тока, но существенно влияет на расчёт мощности и учет энергии .

• Измерение мощности: В цепях переменного тока мощность определяется уравнением:
  $П=В\times я\times потому\; что\varphi$ , где $\varphi$ — это фазовый угол между напряжением и током. Трансформатор тока с фазовой погрешностью искажает это соотношение, что приводит к неверным расчётам мощности.
• Выставление счетов за электроэнергию: Поскольку энергия (кВт⋅ч) представляет собой интеграл мощности по времени, неточные расчеты мощности из-за фазовой ошибки приводят к расхождениям в счетах за электроэнергию.
• Защитная релейная защита: Многие схемы защиты зависят от фазовой синхронизации токов нескольких трансформаторов тока. Значительная фазовая ошибка может привести к ложному срабатыванию или невозможности обнаружения неисправностей.

Какая ошибка важнее?

• Для измерение чистого тока , разница в соотношении является основной проблемой.
• Для учет мощности и энергии Фазовая ошибка также критична, поскольку она влияет на расчеты активной и реактивной мощности.

Как фазовая ошибка влияет на энергосистемы

Влияние на измерение мощности

В цепях переменного тока активная мощность (P) и реактивная мощность (Q) зависят от фазового соотношения между напряжением и током:

• Активная мощность: $П=В\times я\times потому\; что\varphi$
• Реактивная мощность: $В=В\times я\times \mathrm{грех}\varphi$

Если ТТ вносит фазовую ошибку, расчетное $потому\; что\varphi$ значение становится неверным, что приводит к значительным ошибкам при измерении как активной, так и реактивной мощности.

Ошибки учета электроэнергии и выставления счетов

Счётчики электроэнергии используют точное соотношение фаз тока и напряжения для определения потребления энергии. Фазовая ошибка в трансформаторах тока может привести к:

• Выставление клиентам завышенных или заниженных счетов, что приводит к спорам с поставщиками электроэнергии.
• Неправильные расчеты коэффициента мощности, влияющие на штрафы и поощрения при выставлении счетов промышленным предприятиям.
• Неточное профилирование нагрузки, приводящее к принятию неверных решений по управлению спросом.

Неисправности реле защиты

Многие схемы защиты, такие как дифференциальная защита и направленные реле, зависят от точного соотношения фаз. Если у трансформатора тока чрезмерная фазовая погрешность:

• Дифференциальные реле могут ошибочно интерпретировать нормальные условия как неисправности, вызывая ненужные отключения.
• Направленные реле могут неправильно оценивать поток мощности, что приводит к неправильному срабатыванию выключателя.
• Реле максимального тока могут срабатывать с задержкой, что увеличивает риск повреждения оборудования.

Почему у тока есть фаза?

Понятие фазы в цепях переменного тока

В системе переменного тока (AC) напряжение и ток имеют синусоидальную форму. Однако из-за наличия индуктивных и емкостных элементов эти формы не всегда совпадают. Разность фаз между ними определяет характеристики мощности цепи.

Что вызывает разность фаз?

• Индукторы (катушки): Индуктивные элементы вызывают отставание тока от напряжения. Это типично для двигателей, трансформаторов и дросселей.
• Конденсаторы: Емкостные элементы приводят к тому, что ток опережает напряжение, что часто встречается в приложениях коррекции коэффициента мощности.