ГОСТ Р МЭК 61869-6-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Трансформаторы измерительные. Часть 6. Дополнительные общие требования к маломощным измерительным трансформаторам (преобразователям)
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 01.04.2021 № 180-ст)
Примечание
Текст данного документа приведен с учетом поправки, введенной в действие с 05.10.2021, опубликованной в «ИУС», № 12, 2021. Документ введен в действие с 01.09.2021.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 апреля 2021 г. № 180-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАЛОМОЩНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ТРАНСФОРМАТОРАМ (ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ)
Instrument transformers. Part 6. Additional general requirements for low-power instrument transformers
Дата введения 1 сентября 2021 года
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 445 «Метрология учета энергоресурсов»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 апреля 2021 г. № 180-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61869-6:2016 «Трансформаторы измерительные. Часть 6. Дополнительные общие требования к маломощным измерительным трансформаторам (преобразователям)» (IEC 61869-6:2016 «Instrument transformers — Part 6: Additional general requirements for low-power instrument transformers», IDT).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Перечень стандартов МЭК серии 61869 под общим наименованием «Трансформаторы измерительные», разрабатываемых Техническим комитетом ТК МЭК 38, находится на электронном сайте МЭК: www.iec.ch. Обзор разрабатываемых/разработанных стандартов на дату публикации настоящего стандарта представлен ниже.
Рекомендации по использованию настоящего стандарта с учетом особенностей национальной экономики выделены курсивом.
1 Область применения
Настоящий стандарт содержит только дополнительные общие требования к маломощным измерительным трансформаторам (далее — ММИТ), не входящие в другие части данной серии стандартов. Настоящий стандарт распространяется на ММИТ, используемые для работы на переменном токе в диапазоне номинальных частот от 15 до 100 Гц, а также для работы на постоянном токе. Основные требования к производству ММИТ отражены в МЭК 61869-1:2007.
Технические требования к формату цифрового выходного интерфейса ММИТ не представлены в настоящем стандарте.
Настоящий стандарт содержит требования к погрешности ММИТ как с аналоговым выходом, так и с цифровым выходным интерфейсом.
Другие характеристики цифрового выходного интерфейса для ММИТ отражены в МЭК 61869-9, который поясняет применение серии стандартов МЭК 61850, детально описывающей многоуровневую коммуникационную архитектуру подстанции.
В настоящем стандарте также рассмотрены дополнительные требования, относящиеся к полосе пропускания ММИТ, а именно: требования к точности ММИТ при гармонических сигналах и требования для сглаживающего фильтра, приведенные в приложении 6A (6A.4).
Общая блок-схема однофазного ММИТ приведена на рисунке 601.
ММИТ не должен в обязательном порядке включать в себя все части, представленные на рисунке 601, так как состав ММИТ определен применяемыми технологиями.
Рисунок 601 — Общая блок-схема однофазного ММИТ
Например, для пассивных ММИТ (без активных электронных компонентов) применяется общая блок-схема со следующими ограничениями: блоки состоят только из пассивных компонентов, а также отсутствует электропитание.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных — последнее издание (включая все изменения).
Раздел 2 МЭК 61869-1:2007 применяется со следующими дополнениями:
IEC 60068-2-6:2007, Environmental testing — Part 2-6: Tests — Test Fc: Vibration (sinusoidal) [Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-6. Испытания. Испытание Fc. Вибрация (синусоидальная)]
IEC 60255-27:2013, Measuring relays and protection equipment — Part 27: Product safety requirements (Реле измерительные и защитное оборудование. Часть 27. Требования безопасности продукта)
IEC 60603-7-1:2011, Connectors for electronic equipment — Part 7-1: Detail specification for 8-way, shielded, free and fixed connectors (Соединители для электронной аппаратуры. Часть 7-1. Частные технические условия на 8-ходовые экранированные подвижные и фиксированные соединители)
IEC 60794-2:2002, Optical fibre cables — Part 2: Indoor cables — Sectional specification (Кабели волоконно-оптические. Часть 2. Кабели внутренней прокладки. Групповые технические условия)
IEC 60794-3:2014, Optical fibre cables — Part 3: Outdoor cables — Sectional specification (Кабели оптические. Часть 3. Кабели для наружной прокладки. Групповые технические требования)
IEC 60812:2006, Analysis techniques for system reliability — Procedure for failure mode and effects analysis (FMEA) (Техника анализа надежности систем. Метод анализа вида и последствий отказа)
IEC 61000-4-1:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-1: Testing and measurement techniques — Overview of IEC 61000-4 series (Электромагнитная совместимость. Часть 4-1. Методики испытаний и измерений. Общий обзор серии стандартов МЭК 61000-4)
IEC 61000-4-2:2008, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-2: Testing and measurement techniques — Electrostatic discharge immunity test (Электромагнитная совместимость. Часть 4-2. Методики испытаний и измерений. Испытание на невосприимчивость к электростатическому разряду)
IEC 61000-4-3:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-3: Testing and measurement techniques — Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test (Электромагнитная совместимость. Часть 4-3. Методики испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к воздействию электромагнитного поля с излучением на радиочастотах)
IEC 61000-4-4:2012, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-4: Testing and measurement techniques — Electrical fast transient/burst immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытание на невосприимчивость к быстрым переходным процессам и всплескам]
IEC 61000-4-5:2014, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-5: Testing and measurement techniques — Surge immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС) Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения]
IEC 61000-4-6:2013, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-6: Testing and measurement techniques — Immunity to conducted disturbances, induced by radio-frequency fields [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-6. Методы испытаний и измерений. Устойчивость к кондуктивным помехам, создаваемым радиочастотными полями]
IEC 61000-4-7:2002, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-7: Testing and measurement techniques — General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto (Электромагнитная совместимость. Часть 4-7. Методики испытаний и измерений. Общее руководство по измерениям и приборам для измерения гармоник и промежуточных гармоник для систем энергоснабжения и связанного с ним оборудования)
IEC 61000-4-8:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-8: Testing and measurement techniques — Power frequency magnetic field immunity test (Электромагнитная совместимость. Часть 4-8. Методики испытаний и измерений. Испытание на помехоустойчивость в условиях магнитного поля промышленной частоты)
IEC 61000-4-9:1993, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-9: Testing and measurement techniques — Section 9: Pulse magnetic field immunity test (Электромагнитная совместимость. Часть 4. Методики испытаний и измерений. Раздел 9. Испытание на помехоустойчивость в условиях импульсного магнитного поля)
IEC 61000-4-10:1993, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-10: Testing and measurement techniques — Section 10: Damped oscillatory magnetic field immunity test. Basic EMC Publication (Электромагнитная совместимость. Часть 4. Методики испытаний и измерений. Раздел 10. Испытание на помехоустойчивость к воздействию магнитного поля с затухающими колебаниями)
IEC 61000-4-11:2004, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-11: Testing and measurement techniques — Voltage dips, short interruptions and voltage variations immunity tests (Электромагнитная совместимость. Часть 4-11. Методики испытаний и измерений. Кратковременное понижение напряжения, кратковременное прерывание энергоснабжения)
IEC 61000-4-13:2002, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-13: Testing and measurement techniques — Harmonics and interharmonics including mains signalling at a.c. power port, low frequency immunity tests (Электромагнитная совместимость. Часть 4-13. Методики испытаний и измерений. Испытания низкочастотной помехозащитности от воздействия гармоник и промежуточных гармоник, включая сетевые сигналы, передаваемые в сеть переменного тока)
IEC 61000-4-16:1998, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-16: Testing and measurement techniques — Test for immunity to conducted, common mode disturbances in the frequency range 0 Hz to 150 kHz (Электромагнитная совместимость. Часть 4-16. Методики испытаний и измерений. Раздел 16. Испытание на устойчивость к наведенным помехам общего вида в диапазоне частот от 0 до 150 кГц)
IEC 61000-4-18:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-18: Testing and measurement techniques — Damped oscillatory wave immunity test (Электромагнитная совместимость. Часть 4-18. Методики испытаний и измерений. Испытание невосприимчивости к затухающим колебаниям волны)
IEC 61000-4-29:2000, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-29: Testing and measurement techniques — Voltage dips, short interruptions and voltage variations on d.c. input power port immunity tests [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-29. Методы испытаний и измерений. Испытания на устойчивость к провалам, кратковременным прерываниям и перепадам напряжения в точке подключения внешнего источника электропитания постоянного тока]
IEC 61025:2006, Fault tree analysis (FTA) [Анализ дерева неисправностей (FTA)]
IEC 61076-2-101:2012, Connectors for electronic equipment — Product requirements — Part 2-101: Circular connectors — Detail specification for M12 connectors with screw-locking (Соединители для электронного оборудования. Требования к продукции. Часть 2-101. Круглые соединители. Частные технические условия на соединители M12 со стопорным винтом)
IEC TS 61850-2:2003, Communication networks and systems in substations — Part 2: Glossary (Сети и системы связи для автоматизации энергосистем общего пользования. Часть 2. Словарь терминов)
IEC 61850-7-4:2010, Communication networks and systems for power utility automation — Part 7-4: Basic communication structure — Compatible logical node classes and data object classes (Сети и системы связи для автоматизации энергосистем общего пользования. Часть 7-4. Базовая структура связи. Совместимые классы логических узлов и классы данных)
IEC 61869-1:2007, Instrument transformers — Part 1: General requirements (Измерительные трансформаторы. Часть 1. Общие требования)
IEC 61869-2:2012, Instrument transformers — Part 2: Additional requirements for current transformers (Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока)
IEC 61869-3:2011, Instrument transformers — Part 3: Additional requirements for inductive voltage transformers (Трансформаторы измерительные. Часть 3. Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения)
IEC TR 61869-103:2012, Instrument transformers — Part 103: The use of instrument transformers for power quality measurement (Трансформаторы измерительные. Часть 103. Использование измерительных трансформаторов для измерения показателей качества электрической энергии)
IEC 62271-100:2008, High-voltage switchgear and controlgear — Part 100: Alternating current circuit-breakers (Устройства комплектные распределительные высоковольтные. Часть 100. Автоматические выключатели переменного тока)
CISPR 11:2015, Industrial, scientific and medical equipment — Radio-frequency disturbance characteristics — Limits and methods of measurement (Оборудование промышленное, научно-исследовательское и медицинское. Характеристики радиопомех. Предельные значения и методы измерения)
ISO/IEC/IEEE 21451-4:2010, Information technology — Smart transducer interface for sensors and actuators — Part 4: Mixed-mode communication protocols and Transducer Electronic Data Sheet (TEDS) formats (Информационные технологии. Интеллектуальный интерфейс преобразователей для датчиков и исполнительных устройств. Часть 4. Смешанные протоколы связи и форматы хранения данных преобразователя)
EN 50160:2010, Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems (Характеристики напряжения электроэнергии, подаваемой от общих распределительных систем)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по МЭК 61869-1:2007, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 Общие термины и определения
3.1.601 маломощный измерительный трансформатор; ММИТ (low-power instrument transformer, LPIT): Устройство, состоящее из одного или более маломощных трансформаторов (преобразователей, датчиков) тока или напряжения, которые могут быть подключены через систему передачи измерительного сигнала (измерительной информации) к вторичным конвертерам, предназначенным для передачи маломощного аналогового или цифрового сигнала на вход приборов учета, устройств защиты и автоматики, приборов контроля и других аналогичных приборов.
Пример - Устройство, состоящее из трех датчиков тока, трех датчиков напряжения, подключенных к одному устройству сопряжения с шиной процесса (далее — УСШ), преобразующих аналоговые сигналы на один цифровой выход, также считается ММИТ.
1 ММИТ часто именуют нетрадиционными ИТ.
2 Вторичная нагрузка, подключаемая к этим устройствам, как правило, ниже или равна 1 ВА.
3.1.602 маломощный трансформатор тока; ММТТ (low-power current transformer, LPCT): Маломощный измерительный трансформатор, применяемый для преобразования тока.
3.1.603 маломощный трансформатор напряжения; ММТН (low-power voltage transformer, LPVT): Маломощный измерительный трансформатор, применяемый для преобразования напряжения.
3.1.604 измерительный ММИТ (measuring LPIT): ММИТ, предназначенный для целей измерения.
3.1.605 защитный ММИТ (protective LPIT): ММИТ, предназначенный для целей защиты.
3.1.606 многоцелевой ММИТ (multipurpose LPIT): ММИТ, предназначенный для целей измерения и защиты.
3.1.607 электронный ММИТ (electronic LPIT): ММИТ, который включает активные электронные компоненты в цепи измерительного или/и защитного сигнала.
3.1.608 пассивный ММИТ (passive LPIT): ММИТ, который включает только пассивные компоненты.
3.1.609 входной сигнал (input signal): Сигнал, соответствующий току и/или напряжению, приложенный к первичным вводам ММИТ.
3.1.610 первичный датчик (primary sensor): Электрическое, оптическое или иное устройство, предназначенное для выработки измерительной информации о входном сигнале.
3.1.611 первичный конвертер (primary converter): Электрическое, оптическое или иное устройство, которое преобразовывает сигнал, поступающий от одного или нескольких первичных датчиков в сигнал, подходящий для системы передачи измерительного сигнала.
3.1.612 первичный источник электропитания (primary power supply): Вспомогательное электропитание для первичного датчика и/или первичного конвертера.
Примечание — Может быть объединено с вторичным источником электропитания (см. 3.1.620).
3.1.613 система передачи измерительного сигнала (transmitting system): Устройство связи между первичным и вторичным конвертерами, предназначенное для передачи сигнала измерительной информации на короткие или дальние расстояния.
Примечание - В зависимости от применяемой технологии система передачи измерительного сигнала может быть также использована для передачи электропитания.
3.1.614 вторичный конвертер (secondary converter): Устройство, преобразующее сигнал, передаваемый от системы передачи измерительной информации, в сигнал, пропорциональный входному току или напряжению для последующей передачи измерительным приборам, счетчикам, устройствам защиты и автоматики.
Примечание - Вторичный конвертер с аналоговыми выводами предназначен для непосредственного подключения к измерительным приборам, счетчикам, устройствам защиты и автоматики. Вторичный конвертер с цифровыми выходными интерфейсами представляет собой аналогово-цифровое устройство сопряжения с шиной процесса (УСШ) для последующей передачи цифрового потока данных к вторичному оборудованию.
3.1.615 логическое суммирующее устройство (logical device merging unit): Логическое суммирующее устройство (в значении, приведенном в МЭК 61850-7-4), предназначенное для создания связанной со временем комбинации логических узлов трансформаторов тока (TCTR) и/или логических узлов трансформаторов напряжения (TVTR) для составления стандартного цифрового потока данных.
3.1.616 устройство сопряжения с шиной процесса; УСШ (merging unit, MU): Аналого-цифровое устройство сопряжения с шиной процесса (интеллектуальное электронное устройство (IED в значении МЭК 61850-2), в части которого реализовано логическое суммирующее устройство.
1 УСШ может быть частью одного из электронных измерительных трансформаторов или может быть отдельным модулем, размещенным, например, в помещении подстанции.
2 Входы УСШ могут быть стандартизованными или пользовательскими.
3.1.617 автономное УСШ (stand-alone merging unit, SAMU): Отдельно стоящее УСШ со стандартизованными аналоговыми входами и цифровыми выходными интерфейсами.
1 Автономное УСШ может использоваться с ИТ в целях их модернизации до цифровых ИТ.
2 Цифровой выходной интерфейс автономного УСШ может быть определен согласно цифровому интерфейсу в соответствии с МЭК 60044-8 или МЭК 61869-9. Эта возможность обеспечивает обратную совместимость между МЭК 60044-8 при переходе на серию аналогичных стандартов МЭК 61869.
3.1.618 вход синхронизации УСШ (merging unit clock input): Электрический или оптический вход УСШ, который, при необходимости, может быть использован для синхронизации нескольких УСШ.
3.1.619 источник электропитания УСШ (merging unit power supply): Вспомогательное электропитание УСШ.
Примечание - Электропитание УСШ может быть объединено с вторичным электропитанием (см. 3.1.620).
3.1.620 вторичное электропитание (secondary power supply): Вспомогательное электропитание вторичного конвертера.
Примечание — Вторичное электропитание может быть объединено с первичным электропитанием (см. 3.1.612) или электропитанием других ИТ.
3.1.621 выходной сигнал (output signal): Аналоговый сигнал на вторичных выводах или цифровой поток данных на вторичном интерфейсе.
1 В установившемся режиме выходной сигнал определен следующим уравнением:
y_{s}(t) = Y_{s} \sqrt{2} sin(2\pi ft + \phi_{s}) + Y_{sdc} + y_{sres}(t) ,
где Ys — среднеквадратическое значение выхода вторичного конвертера при Ysdc + ysres(t) = 0;
Ysdc — вторичный постоянный сигнал;
ysres(t) — вторичный остаточный сигнал на выходе, включая гармонические и субгармонические компоненты;
t — мгновенное значение времени;
f, Ys, \phi_{s} — постоянные в установившемся режиме;
b) для цифрового выходного интерфейса:
y_{s}(n) = Y_{s} \sqrt{2} sin(2\pi ft_{n} + \phi_{s}) + Y_{sdc} + y_{sres}(n) ,
где ys — цифровое число на выходе УСШ, представляющее фактическое мгновенное значение первичного сигнала;
Ys — среднеквадратическое значение конкретного выхода УСШ при Ysdc + ysres(n) = 0;
Ysdc — вторичный постоянный сигнал;
ysres(n) — вторичный остаточный сигнал на выходе, включая гармонические, субгармонические и интергармонические компоненты;
tn — время, когда был взят n-й отсчет первичного сигнала (тока или напряжения);
f, Ys, \phi_{s} — постоянные в установившемся режиме.
2 ММИТ может включать характеристики, такие как смещение напряжения, время задержки и т.д. Так как в МЭК 61869-1:2007, МЭК 61869-2, МЭК 61869-3 и МЭК 61869-5 не представлены требования к ММИТ, то уравнения, приведенные выше, требуются для точного определения требований к ним. Также уточнены определения погрешностей ММИТ в сравнении с представленными в МЭК 61869-2, МЭК 61869-3 и МЭК 61869-5.
3.1.622 входной сигнал в установившемся режиме (input signal in steady state condition): Электрический сигнал в установившемся режиме на первичных вводах.
Примечание - В установившемся режиме входной сигнал определяют следующим уравнением:
x_{p}(t) = X_{p} \sqrt{2} sin(2\pi ft + \phi_{p}) + x_{pres}(t) ,
где Xp — среднеквадратическое значение первичного сигнала основной частоты на входе при xpres(t) = 0;
xpres(t) — первичный остаточный сигнал, включая гармонические, субгармонические и интергармонические составляющие и первичный постоянный ток;
t — мгновенное значение времени;
f, Xp, \phi_{p} — постоянные в установившемся режиме.
3.1.623 номинальный вторичный выходной сигнал Usr или Ysr (rated secondary output signal): Среднеквадратическое значение напряжения или тока (при номинальной частоте работы ММИТ fr) на вторичном выходе.
3.1.624 вторичное постоянное напряжение смещения Usdc0 (secondary direct voltage offset): Постоянная составляющая напряжения на вторичном выходе ММИТ при xp(t) = 0.
3.1.625 точка подключения (connecting point): Разъем или иная конструкция, обеспечивающие подключение электрических кабелей во время проведения испытаний ММИТ и на месте их установки для эксплуатации.
Примечание - Способ подключения определяется изготовителем.
3.1.626 низковольтные компоненты (low-voltage components): Все электронные, электрические или электротехнические компоненты ММИТ, полностью изолированные от первичных цепей при предельном уровне номинального выдерживаемого напряжения.
Примечание - Примерами низковольтных компонентов являются вторичный конвертер, УСШ и первичный конвертер, если он размещен на уровне земли.
3.1.627 время выхода на рабочий режим (wake-up time): Время, необходимое некоторым типам ММИТ для того, чтобы начать работать после подачи на них первичного сигнала, если они получают электропитание от тока линии.
Примечание - В течение времени выхода на рабочий режим на выходе ММИТ должны быть нулевые значения.
3.1.628 начальный ток (wake-up current): Минимальное значение первичного тока, необходимое для начала работы ММИТ (см. 3.1.627).
3.2 Термины и определения, относящиеся к характеристикам напряжения
3.2.601 номинальное первичное напряжение Upr (rated primary voltage): Значение первичного напряжения в обозначении ММТН, на котором основаны его рабочие характеристики.
3.2.602 переходная характеристика ММТН (transient response of an LPVT): Зависимость значения вторичного сигнала от переходных процессов первичного напряжения.
Примечание - Например, во время короткого замыкания или при повторном включении с остаточным потенциалом в линии.
3.2.603 напряжения в переходном режиме (voltages in transient conditions): Входной и выходной сигналы ММТН во время переходных процессов в сети.
1 В переходном режиме первичные и вторичные напряжения определяются следующим образом:
u_{p}(t) = U_{p} \sqrt{2} sin(2\pi ft + \phi_{p}) + U_{pdc}(t) + u_{pres}(t) ;
u_{s}(t) = U_{s} \sqrt{2} sin(2\pi ft + \phi_{s}) + U_{sdc}(t) + u_{sres}(t) ,
где Up — фактическое напряжение на первичном вводе.
2 Переходные процессы вызваны внезапным изменением одного или более из первичных входных параметров согласно уравнению, приведенному в 3.1.622.
3.3 Термины и определения, относящиеся к характеристикам тока
3.3.601 номинальный первичный ток Ipr (rated primary current): Значение первичного тока в обозначении ММТТ, на котором основаны его рабочие характеристики.
3.3.602 номинальный расширенный первичный ток Iepr (rated extended primary current): Значение первичного тока, до которого обеспечивается такая же погрешность, как и при номинальном первичном токе, и которое не должно превышать нормированный ток длительного нагрева Icth.
3.3.603 коэффициент номинального расширенного первичного тока Kpcr (rated extended primary current factor): Отношение номинального расширенного первичного тока к номинальному первичному току.
3.3.604 номинальный ток предельной кратности (rated accuracy limit primary current): Максимальное значение первичного тока, при котором ММТТ соответствует требованиям, предъявляемым к полной погрешности.
3.3.605 номинальный ток термической стойкости Ith (rated short-time thermal current): Максимальное значение первичного тока, которое ММТТ может выдержать без повреждений в течение нормированного короткого интервала времени.
3.3.606 номинальный ток электродинамической стойкости Idyn (rated dynamic current): Максимальное (амплитудное) значение первичного тока, которое ММТТ может выдержать без электрических и механических повреждений в результате воздействия электродинамических сил.
3.3.607 нормированный ток длительного нагрева Icth (rated continuous thermal current): Значение тока, который может длительно протекать через первичные вводы ММТТ без превышения нормированных значений температуры, при аналоговом вторичном выходе, подключенном к номинальной нагрузке.
3.3.608 номинальный первичный ток короткого замыкания Ipsc (rated primary short-circuit current): Среднеквадратическое значение периодической составляющей первичного тока короткого замыкания, на котором основаны точностные характеристики ММТТ в переходном режиме.
Примечание - Так как Ith характеризует температурную стойкость, а Ipsc относится к границам точности, то Ipsc должно быть меньше, чем Ith.
3.3.609 номинальный коэффициент тока симметричного короткого замыкания Kssc (rated symmetrical short-circuit-current factor): Отношение номинального тока короткого замыкания первичной цепи Ipsc к номинальному первичному току Ipr
3.3.610 нормированная постоянная времени первичной цепи Tp (specified primary time constant): Нормированное значение постоянной времени для постоянной составляющей первичной цепи тока короткого замыкания, на котором основана переходная характеристика ММТТ.
Примечание - Пример представлен на рисунке 602.
Рисунок 602 — Переходная характеристика ММТТ с нормированием постоянной времени первичной цепи Tp
3.3.611 время повторного включения при неисправности в линии tfr (fault repetition time): Временной интервал между прерыванием и повторным возникновением тока короткого замыкания в первичной цепи в рамках рабочего цикла автоматического повторного включения выключателя в случае неудачного устранения неисправности.
3.3.612 нормированный рабочий цикл (specified duty cycle)
3.3.612.1 В-О (C-O): Рабочий цикл, в котором предполагается, что во время включения (В) первичный ток короткого замыкания имеет худший начальный угол.
Примечание - Пример представлен на рисунке 603.
Однократное включение: (В — t' — О) C — t' — O, где t' — продолжительность первой неисправности; t'al — нормированное время переходного процесса до восстановления предела точности при первой подаче питания после неисправности.
Рисунок 603 — Рабочие циклы, однократное включение
3.3.612.2 В-О-В-О (C-O-C-O): Рабочий цикл, в котором предполагается, что во время каждого включения первичный ток короткого замыкания имеет худший начальный угол.
Примечание - Пример представлен на рисунке 604.
Двукратное включение: (В — t' — О - tfr — В - t» — О) C — t' — O - tfr — C - t» — O
(оба включения происходят на ток, находящийся в той же самой полярности магнитного потока, если применимо),
где t' — продолжительность первой неисправности;
t» — продолжительность второй неисправности;
tfr — время повторения неисправности;
t'al — нормированное время переходного процесса до восстановления предела точности при первой подаче питания после неисправности;
t«al — нормированное время переходного процесса до восстановления предела точности при второй подаче питания после неисправности.»
Рисунок 604 — Рабочие циклы, двукратное включение
3.3.613 первичный ток в переходном режиме ip(t) (primary current in transient condition): Входной сигнал ММТТ во время переходных процессов в сети.
Примечание - В переходном режиме первичный ток определяют следующим образом:
i_{p}(t) = I_{psc} \sqrt{2} [sin(2\pi ft + \phi_{p}) - sin(\phi_{p})^{\frac{- t}{T_{p}}}] + i_{pres}(t) ;
где Ipsc — среднеквадратическое значение периодической составляющей первичного тока;
Tp — нормированная постоянная времени первичной цепи;
\phi_{p} — первичный фазовый угол;
ipres(t) — первичный остаточный сигнал тока, включая гармонические и субгармонические составляющие, а также первичный постоянный ток;
t — мгновенное значение времени.
3.4 Термины и определения, относящиеся к точности
3.4.3 погрешность коэффициента масштабного преобразования \epsilon (ratio error): Применяют определение согласно 3.4.3 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным примечанием.
Примечание 601 — Погрешность коэффициента масштабного преобразования для тока \epsilon_{i} или напряжения \epsilon_{u} для аналогового выхода и цифрового выходного интерфейса вычисляют по следующим формулам:
- для аналогового выхода погрешность коэффициента масштабного преобразования, выраженную в процентах, по формуле
\epsilon = \frac{K_{r}Y_{s} - X_{p}}{X_{p}} \cdot 100 ,
где Kr — номинальный коэффициент масштабного преобразования (трансформации);
Ys — среднеквадратическое значение выходного сигнала при Ysdc + ysres(t) = 0;
Xp — среднеквадратическое значение фактического входного сигнала, когда xpres(t) = 0.
Это определение относится только к компонентам при номинальной нагрузке и номинальной частоте первичного и вторичного сигналов, и компоненты постоянной составляющей сигнала не принимаются во внимание. Это определение совместимо с определением, приведенным в МЭК 61869-2, МЭК 61869-3 и МЭК 61869-5;
- для цифрового выхода погрешность коэффициента масштабного преобразования, выраженную в процентах, вычисляют по формуле
\epsilon = \frac{K_{r}Y_{s} - X_{p}}{X_{p}} \cdot 100 ,
где Kr — номинальный коэффициент масштабного преобразования (трансформации);
Xp — среднеквадратическое значение фактического входного сигнала, когда xpres(t) = 0;
Ys — среднеквадратическое значение выходного цифрового сигнала при Ysdc(n) + ysres(tn) = 0.
Это определение относится только к компонентам при номинальной нагрузке и номинальной частоте первичного сигнала и вторичного цифрового потока, и компоненты постоянной составляющей сигнала не принимаются во внимание. Это определение совместимо с определением, приведенным в МЭК 61869-2, МЭК 61869-3 и МЭК 61869-5.
3.4.4 угол фазового сдвига \Delta\phi (phase displacement): Применяют определение согласно 3.4.4 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным примечанием.
Примечание 601 — Для ММИТ угол фазового сдвига не всегда совпадает с фазовой погрешностью, так как в некоторых случаях угол фазового сдвига может включать переменные компоненты, являющиеся погрешностями, и постоянные компоненты (фазовый сдвиг и время задержки), которые не считают погрешностями.
В особых случаях применения традиционных ИТ, нормируемых МЭК 61869-2, МЭК 61869-3 и МЭК 61869-5, угол фазового сдвига является эквивалентным фазовой погрешности, потому что отсутствуют такие характеристики, как фазовый сдвиг и время задержки.
Примечание 602 — Это определение распространяется только на ММИТ с аналоговым выходом.
Для цифрового выходного интерфейса наличие отметки времени в пакете данных позволяет компенсировать время задержки, поэтому его вкладом в угол фазового сдвига можно пренебречь.
3.4.6 нагрузка (burden): Определение согласно 3.4.6 МЭК 61869-1:2007 заменено следующим:
сопротивление вторичной аналоговой цепи в виде параллельного подключения резистора и конденсатора, выраженное в омах и фарадах.
3.4.8 номинальная выходная мощность Sr (rated output): Не применяется.
3.4.601 время задержки td (delay time): Фактическое время между событием, возникшим в первичной цепи, и его результатом(ами), возникающим(и) на выходе.
1 Время задержки может появляться в ММИТ вследствие ограниченной полосы пропускания фильтров и из-за цифровой обработки.
2 Для ММИТ с аналоговым выходом время задержки должно быть постоянным, так как любое изменение приведет к изменению фазовой погрешности.
3 Требования к ММИТ с цифровым выходным интерфейсом нормированы в МЭК 61869-9.
3.4.602 номинальное время задержки tdr (rated delay time): Номинальное значение времени задержки ММИТ с аналоговым выходом.
3.4.603 фазовое смещение \phi_{o} (phase offset): Угол фазового смещения ММИТ, который может быть следствием используемой технологии и на который не оказывает влияние частота.
Примечание - Примером такой технологии является катушка Роговского.
3.4.604 номинальный угол фазового смещения \phi_{or} (rated phase offset): Номинальное значение угла фазового смещения ММИТ.
3.4.605 фазовая погрешность \phi_{e} (phase error): Разность между фактическим углом фазового сдвига и суммарным значением номинального угла фазового смещения и фазового смещения, возникающего вследствие номинального времени задержки.
Примечание 601 — Фазовую погрешность вычисляют по следующей формуле:
\phi_{e} = \Delta\phi - (\phi_{or} + \phi_{tdr}) = \phi_{S} - \phi_{P} - (\phi_{or} - \phi_{tdr})
\phi_{tdr} = - 2\pi \cdot f \cdot t_{dr} ,
где \phi_{P} — первичный фазовый угол;
\phi_{S} — вторичный фазовый угол.
3.4.606 коэффициент предельной кратности KALF (accuracy limit factor): Отношение номинального тока предельной кратности к номинальному первичному току.
3.4.607 полная погрешность \epsilon_{c} (composite error): В установившемся режиме выраженная в процентах разность:
a) между мгновенным значением фактического вторичного сигнала (среднеквадратическим), умноженным на номинальный коэффициент масштабного преобразования, учитывая направление первичного и вторичного тока в соответствии с маркировкой выводов, и
b) мгновенным значением первичного тока (среднеквадратическим).
1 Полную погрешность \epsilon_{c} для аналогового выхода, как правило, выражаемую в процентах от среднеквадратического значения первичного тока, вычисляют по формуле
\epsilon_{c}(%) = \frac{100}{I_{p}} \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} [K_{r}u_{s}(t) - i_{p}(t - t_{dr})]^{2}dt} ,
где Kr — номинальный коэффициент масштабного преобразования;
Ip — среднеквадратическое значение первичного тока;
us — напряжение на вторичном выводе;
T — длительность одного периода;
t — мгновенное значение времени;
tdr — номинальное время задержки.
Требования к автономным катушкам Роговского содержатся в МЭК 61869-10 <1>.
<1> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 59408 (МЭК 61869-10:2017) «Трансформаторы измерительные. Часть 10. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) тока».
2 Полную погрешность \epsilon_{c} для цифрового выходного интерфейса, как правило, выражаемую в процентах от среднеквадратического значения первичного тока, вычисляют по формуле
\epsilon_{c}(%) = \frac{100}{I_{p}} \sqrt{\frac{T_{s}}{T} \frac{T}{\sum^{T_{s}} n =} {}_{1}[K_{rd}i_{s}(n) - i_{p}(t_{n})]^{2}} ,
где Kr — номинальный коэффициент масштабного преобразования;
Ip — среднеквадратическое значение первичного тока;
T — длительность одного периода;
n — порядок (номер по порядку) выборки данных;
tn — время, когда произведена n-я выборка данных;
Ts — промежуток во времени между двумя выборками первичного тока.
3.4.608 переходная характеристика ММИТ (transient response of an LPIT): Реакция вторичного выхода на переходной режим первичного сигнала.
3.4.609 погрешность мгновенного значения тока i_{\epsilon}(t) или i_{\epsilon}(n) (instantaneous error current): Разность между мгновенными значениями сигнала на вторичном выходе, умноженными на номинальный коэффициент масштабного преобразования, и мгновенными значениями первичного тока.
1 Погрешность мгновенного значения тока (за исключением катушки Роговского) для аналогового выхода выражают следующей формулой:
i_{\epsilon}(t) = K_{ra}u_{s}(t) - i_{p}(t - t_{dr}) .
2 Погрешность мгновенного значения тока для цифрового выходного интерфейса выражают следующей формулой:
i_{\epsilon}(n) = K_{rd}i_{s}(n) - i_{p}(t_{n}) .
3.4.610 пиковое значение погрешности мгновенного тока \hat{\epsilon} (peak instantaneous error): Наибольшее значение i_{\epsilon} погрешности мгновенного тока для нормированного рабочего цикла, выраженного в процентах от амплитудного значения номинального первичного тока короткого замыкания.
Примечание - Пиковое значение мгновенной погрешности тока вычисляют по следующей формуле:
\hat{\epsilon} = \frac{i_{\epsilon}}{\sqrt{2} \cdot I_{pac}} \cdot 100% .
3.4.611 погрешность мгновенного значения напряжения в переходном режиме \epsilon_{u}(t) или \epsilon_{u}(n) (instantaneous voltage error for transient conditions): Отношение разницы между мгновенным значением напряжения на вторичном выходе, умноженным на номинальный коэффициент масштабного преобразования, и первичным напряжением к максимальной амплитуде первичного напряжения, которое выражено в процентах.
1 Погрешность мгновенного значения напряжения для аналогового выхода выражают следующей формулой:
\epsilon_{u}(t)% = \frac{K_{r}u_{s}(t) - u_{p}(t - t_{dr})}{U_{p} \sqrt{2}} \cdot 100 ,
где up(t) и us(n) описаны для ограниченного временного диапазона уравнениями, приведенными в 3.2.603, и Up является среднеквадратическим значением напряжения на первичном вводе.
Выбранное начало времени — момент внезапного изменения параметров, описанных в 3.1.622.
2 Погрешность мгновенного значения напряжения для цифрового выходного интерфейса выражают следующей формулой:
\epsilon_{u}(n)% = \frac{K_{r}u_{s}(n) - u_{p}(t_{n})}{U_{p} \sqrt{2}} \cdot 100 ,
где и up(tn) и us{n) описаны для ограниченного временного диапазона уравнениями, приведенными в 3.2.603, и Up является среднеквадратическим значением напряжения для первичного ввода.
Выбранное начало времени — момент внезапного изменения параметров, описанных в 3.1.622.
3 Емкостный датчик с фазовым смещением подробно описан в МЭК 61869-11 <1>.
<1> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 59409 (МЭК 61869-11:2017) «Трансформаторы измерительные. Часть 11. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) напряжения».
3.5 Термины и определения, связанные с другими характеристиками
3.5.1 номинальная частота fr (rated frequency): Определение согласно МЭК 61869-1:2007 заменено следующим:
Частота, для работы на которой предназначен ММИТ.
3.5.601 номинальный частотный диапазон (rated frequency range): Диапазон частот, при котором ММИТ соответствует номинальному классу точности.
3.5.602 номинальное напряжение вспомогательного электропитания Uar (rated auxiliary power supply voltage): Значение напряжения вспомогательного электропитания, на котором основаны требования спецификации.
3.5.603 номинальный ток электропитания Iar (rated supply current): Ток, который необходимо получить от вспомогательного электропитания, включая вспомогательное электропитание УСШ (если требуется), при номинальных условиях.
3.5.604 максимальный ток электропитания Iamax (maximum supply current): Ток, который необходимо получить от вспомогательного электропитания, включая вспомогательное электропитание УСШ (если требуется), при наихудших условиях.
3.7 Список сокращений и обозначений
Таблица в разделе 3.7 МЭК 61869-1:2007 заменена нижеприведенной таблицей.
4 Нормальные и особые условия эксплуатации
4.2 Нормальные условия эксплуатации
4.2.3 Механические или сейсмические воздействия
В настоящем стандарте требования 4.2.3 МЭК 61869-1:2007 заменены нижеприведенными.
Вибрации могут возникать вследствие работы коммутационного оборудования или сил, возникающих при коротком замыкании. Необходимо отметить, что вибрации, вызванные внешними воздействиями на ММИТ (например, такие как коммутации автоматических выключателей и т.д.), следует рассматривать как нормальные условия эксплуатации. В случае подверженности данным воздействиям должны быть проведены испытания для подтверждения правильности функционирования ММИТ. Вибрации, вызванные подземными толчками (сейсмические), рассматривают как особые условия эксплуатации.
4.2.601 Пассивный ММИТ с частично наружной установкой
Когда ММИТ предназначен для частичной эксплуатации как на открытом воздухе, так и в закрытом помещении, изготовитель должен конкретизировать, какие именно части располагают внутри, а какие — снаружи помещения.
5 Нормируемые параметры
5.3 Номинальные уровни изоляции и напряжений
5.3.5 Требования к изоляции вторичных выходов
В настоящем стандарте применяют требования 5.3.5 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Требования к изоляции вторичных выходов и к низковольтным компонентам приведены в таблице 601.
Требования к прочности изоляции вторичных цепей и низковольтных компонентов <1>
<1> Данные требования не распространяются на ММИТ, имеющие неизолированные вторичные выходы.
Когда общая длина электрического кабеля системы передачи измерительного сигнала к оборудованию вторичной цепи не превышает 10 м, а связанное с ним сопротивление заземления достаточно низкое, синфазное напряжение не должно превышать безопасного значения. Требования к изоляции вторичных цепей и низковольтных компонентов в таких случаях могут быть занижены до уровня соответствия требованиям таблицы C.3 МЭК 60255-27:2013.
Уровень изоляции должен соответствовать требованиям к защите системы передачи измерительного сигнала посредством подключения эквипотенциального напряжения 150 В при ее рабочем режиме.
Когда общая длина электрического кабеля системы передачи измерительного сигнала к оборудованию вторичной цепи превышает 10 м, применяют требования МЭК 61869-1.
5.3.601 Номинальное напряжение вспомогательного электропитания Uar
5.3.601.1 Общие положения
Номинальное напряжение вспомогательного электропитания — это напряжение, измеренное на клеммах питания самого прибора во время его работы, включая, при необходимости, вспомогательные резисторы или аксессуары, поставляемые или заявленные изготовителем для установки последовательно с ним, за исключением проводников для подключения к электропитанию.
5.3.601.2 Напряжение переменного тока электропитания
Предпочтительные значения номинального напряжения переменного тока электропитания — от 110 В до 230 В.
5.3.601.3 Напряжение постоянного тока электропитания
Предпочтительные значения номинального напряжения постоянного тока электропитания — 24, 48, 110, 220 В.
5.3.601.4 Требования к изоляции разъемов электропитания
Разъемы электропитания должны отвечать требованиям таблицы C.7 МЭК 60255-27:2013.
5.4 Номинальная частота
В настоящем стандарте применяют требования раздела 5.4 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенными дополнениями.
Для классов точности при применении в целях измерений номинальный диапазон частот составляет от 99% до 101% от номинальной частоты fr.
Для классов точности при применении в целях защиты номинальный диапазон частот составляет от 96% до 102% от номинальной частоты fr.
Требования к точности вне номинального диапазона частот определены в приложении 6B.
5.5 Номинальная выходная мощность
5.5.601 Номинальная нагрузка Rbr
Рекомендуемое значение номинальной нагрузки определяется сопротивлением с учетом параллельной емкости согласно следующей таблице:
| Сопротивление | Емкость |
|---|---|
| 2 МОм | 50 пФ |
При использовании приборов, изготовленных по МЭК 60044-8, допустимыми значениями являются 2 кОм/5000\пФ и 20 кОм/500 пФ.
Влияние полного диапазона сопротивления нагрузки на точность описано в разделах, содержащих технические требования к точности.
Следует обратить внимание на параллельную емкость подключаемых электрических измерительных приборов или электрических защитных устройств. Если передающий кабель не является частью датчика, то следует учитывать емкость кабеля в качестве дополнительной нагрузки. Традиционной емкостью кабеля является диапазон от 15 до 100 пФ/м.
5.5.602 Стандартные значения номинального времени задержки tdr
Стандартные значения номинального времени задержки — 50, 100, 500 мкс.
5.6 Номинальный класс точности
В настоящем стандарте применяют требования раздела 5.6 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным изменением.
Требования к точности приведены в стандартах на трансформаторы конкретного типа. Требования к точности для измерения гармоник представлены в приложении 6A.
6 Требования к конструкции
6.7 Требования к механической прочности
В настоящем стандарте применяют требования раздела 6.7 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным изменением.
Данные требования распространяются только на автономные ММИТ при Um >= 72,5 кВ.
6.11 Электромагнитная совместимость (ЭМС)
6.11.3 Требования к помехоустойчивости
6.11.3.601 Общие положения
В таблице 602 представлен перечень типовых испытаний электронных ММИТ с соответствующими испытательными значениями и критериями оценки.
Требования к электромагнитной устойчивости и испытания
| Испытания | Стандарт | Испытательные значения | Критерий оценки |
| Испытание на устойчивость к воздействию гармоник и интергармоник a (Harmonic and interharmonic test) | МЭК 61000-4-13 | 2 | A |
| Испытание медленным изменением напряжения электропитания a (Slow voltage variation test) | МЭК 61000-4-11 | От +10% до -20% | A |
| Испытание медленным изменением напряжения электропитания b (Slow voltage variation test) | МЭК 61000-4-29 | От +20% до -20% | A |
| Испытание на устойчивость к провалам и кратковременным прерываниям напряжения электропитания a | МЭК 61000-4-11 | 30% провал x 0,1 с c | A |
| (Voltage dips and short interruption test) | прерывание x 0,02 с c | ||
| Испытание на устойчивость к провалам и кратковременным прерываниям напряжения электропитания b (Voltage dips and short interruption test) | МЭК 61000-4-29 | 50% провал x 0,1 с c прерывание x 0,05 с c | A |
| Испытание на устойчивость к выбросу напряжения (Surge immunity test) | МЭК 61000-4-5 | 4 | B |
| Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 150 кГц до 80 МГц) (Conducted immunity test) | МЭК 61000-4-6 | 3 | A |
| Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 0 до 150 кГц) (Conducted immunity test | МЭК 61000-4-16 | 4 | A |
| Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам/дребезгам (Electrical fast transient/burst test) | МЭК 61000-4-4 | 4 | B |
| Испытание на устойчивость к колебательным процессам (Oscillatory waves immunity test) | МЭК 61000-4-18 | 3 | B |
| Испытание на устойчивость к электростатическому разряду (Electrostatic discharge test) | МЭК 61000-4-2 | 3 | B |
| Испытание на устойчивость к магнитному полю промышленной частоты (Power frequency magnetic field immunity test) | МЭК 61000-4-8 | 5 | A |
| Испытание на устойчивость к импульсному магнитному полю (Pulse magnetic field immunity test) | МЭК 61000-4-9 | 5 | B |
| Испытание на устойчивость к воздействию магнитного поля с затухающими колебаниями (Damped oscillatory magnetic field immunity test) | МЭК 61000-4-10 | 5 | B |
| Испытание на устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю (Radiated, radiofrequency, electro-magnetic field immunity test) | МЭК 61000-4-3 | 3 | A |
| a Распространяется на ММИТ электропитанием переменного тока. b Распространяется на ММИТ электропитанием постоянного тока. c Значения адаптированы к общим защитным устройствам. A — нормальное функционирование в пределах заявленного класса точности (установившийся режим при первичном токе или первичном напряжении, равным или ниже номинального). B — допустимо временное ухудшение производительности при измерениях, которые не являются значимыми для защиты или самодиагностики и впоследствии самопроизвольно восстанавливаются. Сброс или перезапуск запрещены. Перенапряжение на выходе, более 500 В, недопустимо. Для электронных трансформаторов, предназначенных для защиты, недопустимо ухудшение производительности, приводящее к ложным срабатываниям защитных устройств. | |||
Если в конструкции ММИТ отсутствуют активные электронные элементы, он по определению является пассивным ММИТ и поэтому не подвергается испытаниям, описанным в данном подразделе.
Примечание - Испытания на ЭМС для высокоточного пассивного ММИТ находятся на стадии рассмотрения. Рабочие характеристики таких устройств могут зависеть от их экранирующей способности.
6.11.3.602 Гармонические и интергармонические помехи
Цель испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к гармоническим и интергармоническим составляющим низковольтного источника питания ММИТ. Это испытание применимо исключительно для ММИТ с электропитанием переменного тока.
6.11.3.603 Медленное изменение напряжения электропитания
Цель испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к медленным изменениям напряжения низковольтного источника питания ММИТ. Требование является существенным для электропитания ММИТ как постоянным, так и переменным напряжением.
6.11.3.604 Провалы и кратковременные прерывания электропитания
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к провалам напряжения и кратковременным прерываниям электропитания низковольтного источника питания ММИТ. Требование распространяется на электропитание ММИТ как от источников напряжения переменного, так и от постоянного тока.
6.11.3.605 Устойчивость к выбросам напряжения электропитания
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к однонаправленному переходному процессу, вызываемому перенапряжениями вследствие коммутации в силовой сети и разрядов молний (прямых или косвенных). Это испытание наиболее значимо для установок высокого и среднего напряжений из-за высокой вероятности удара молнии.
6.11.3.606 Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 150 кГц до 80 МГц)
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к кондуктивным помехам, которые могут передаваться посредством индуктивной или емкостной связи к кабелям электропитания, сигнальным кабелям и заземлению.
6.11.3.607 Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 0 до 150 кГц)
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к искажениям (помехам) промышленной частоты, которые могут быть переданы посредством индуктивной или емкостной связи к кабелям электропитания, сигнальным кабелям и заземлению.
6.11.3.608 Электрический быстрый переходный процесс/дребезг
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к помехам (дребезгам напряжения) очень коротких переходных процессов, вызванных подключением малоиндуктивных нагрузок, дребезгом контактов реле высоковольтного распределительного устройства, особенно распределительных устройств с элегазовой SF6 или вакуумной изоляцией, электромагнитные помехи, вызванные радиационным излучением.
6.11.3.609 Устойчивость к колебательным процессам
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к повторяющимся затухающим колебательным процессам, возникающим в низковольтных цепях высоковольтных подстанций и подстанций среднего напряжения вследствие переключения либо неисправности в сетях высокого и среднего напряжений.
6.11.3.610 Электростатический разряд
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ к электростатическим разрядам, вызванным касанием оператора (напрямую либо при помощи инструмента) к оборудованию, либо вблизи него. В целом это не может вызывать особого беспокойства, так как электронные части ММИТ, расположенные на открытом воздухе или в закрытом помещении, как правило, размещены на голом бетонном полу без какого-либо синтетического покрытия или мебели, в непосредственной близости. Кроме того, электронные части обычно установлены в металлических шкафах, надежно подключенных к качественно контролируемой системе заземления для обеспечения безопасности. Исходя из вышеприведенного следует очень низкая вероятность возникновения электростатического разряда.
6.11.3.611 Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ в условиях магнитного поля промышленной частоты, связанных с близостью силовых кабелей, трансформаторов и т.д., в нормальных или в аварийных условиях. Это испытание имеет большое значение ввиду возможной близости электронных частей ММИТ к силовым цепям.
6.11.3.612 Устойчивость к импульсному магнитному полю
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ в условиях импульсного магнитного поля, вызванного ударами молнии в здания, металлические конструкции и сети заземления. Это испытание относится к ММИТ высокого и среднего напряжений из-за повышенного риска поражения грозовым разрядом.
6.11.3.613 Устойчивость к воздействию магнитного поля с затухающими колебаниями
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ в условиях магнитного поля с затухающими колебаниями, вызванными переключением высоковольтных шин. Это испытание главным образом применимо к электрооборудованию, установленному на высоковольтных подстанциях.
6.11.3.614 Устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю
Цель этого испытания состоит в том, чтобы проверить устойчивость ММИТ в условиях электромагнитного поля с излучением на радиочастотах, вызванных радиопередатчиками или любым другим устройством, излучающим волну электромагнитной энергии. Особое беспокойство может быть вызвано в высоковольтных установках и установках среднего напряжения из-за вероятности применения портативных радиостанций, портативных телефонов, в то время как вероятность нахождения поблизости радиостанций или любительских радио в целом очень незначительная.
6.11.4 Требования к передаваемым перенапряжениям
В настоящем стандарте применяют требования раздела 6.11.4 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Главная причина перенапряжений — переключение высоковольтного оборудования. Это требование не применимо, если использована непроводящая система передачи измерительного сигнала (такая, как оптическое волокно) (см. рисунок 601).
6.11.601 Требования к эмиссии
Помимо требований к эмиссии, которые проверены испытаниями на устойчивость к напряжению радиопомех RIV и испытаниями на передаваемые перенапряжения TOV, ММИТ должен соответствовать нормам эмиссии согласно CISPR 11:2015 на оборудование группы 1, класса A и должны быть проведены установленные испытания.
Данные требования не распространены на пассивные ММИТ.
6.13 Маркировка
В настоящем стандарте применяют требования раздела 6.13 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением:
o) уровень прочности изоляции вторичных выводов.
Дополнительная маркировка должна быть нормирована в стандартах, содержащих дополнительные требования к определенным типам трансформаторов.
6.601 Требования к оптической системе передачи измерительного сигнала и оптическому выводу/разъему
6.601.1 Общие положения
При использовании волоконно-оптических кабелей для оптической системы передачи измерительного сигнала или/и оптических выходных разъемов для внутренней установки применяют МЭК 60794-2, для наружной установки — МЭК 60794-3. Система передачи измерительного сигнала и кабели выходных подключений должны быть защищены от грызунов.
Если волоконно-оптические кабели защищены проводящим материалом, следует обратить внимание на заземление и наводимый потенциал.
6.601.2 Оптические разъемы
Не допускается применение для наружной установки волоконно-оптических разъемов без соответствующей защиты от воздействия окружающей среды.
6.601.3 Волоконно-оптическая распределительная коробка
При применении волоконно-оптической распределительной коробки должен быть обеспечен непосредственный доступ для визуального осмотра и контроля.
6.601.4 Полная длина кабеля
ММИТ должен работать при максимальной длине кабеля системы передачи измерительного сигнала и выходных подключений (разъемов) согласно рекомендациям изготовителя.
Изготовитель должен принимать во внимание, что полная длина кабеля может достигать 1 км для высоковольтной подстанции с воздушной изоляцией.
6.602 Требования к электрической системе передачи измерительного сигнала и электрическим проводам выходных подключений
6.602.1 Разъемы
Описание подключений представлено в таблице 603.
Также вместо разъемов могут быть применены зажимные контакты.
6.602.2 Заземление выходного кабеля
Если использован кабель с двойным экранированием, то могут быть реализованы различные решения заземления кабеля на подстанциях, для того чтобы удовлетворять требованиям ЭМС, например:
a) внутренний экран заземлен с одной, а внешний — с другой стороны;
b) внешний экран заземлен с обеих сторон, а внутренний — с одной стороны;
c) внешний экран заземлен с одной стороны и через емкость с другой стороны, внутренний экран заземлен с одной стороны.
6.603 Отношение сигнал — шум
Требования к шуму (и полосе пропускания) зависят от применения ММИТ. Соответственно отсутствует единый набор требований, которые применимы ко всем ММИТ. Поставщик ММИТ должен предоставить шумоспектральную информацию (о спектре возникновения помех). Технические требования к помехам могут быть представлены в различных формах. Рекомендуемой формой технических требований являются уравнения или диаграммы спектральной плотности шума (распределение шума как функция частоты).
Если шум является белым шумом (Гауссово распределение) и случайным (как это обычно бывает), то он в некотором частотном диапазоне стремится к нулю. Соответственно, воздействие шума на измерение зависит от эффективной полосы пропускания измерения и способа ее получения. Выбор допустимого уровня шума обусловлен применением ММИТ. Поставщик ММИТ должен представить спектральную плотность белого шума в числовом виде, с единицами измерений, выраженными в значениях первичного тока, поделенного на корень квадратный от частоты (т.е. \text{А}/ \sqrt{\text{Гц}} ).
1 Для оптического ММТТ, когда основным источником шума является оптический ударный шум, шум является белым и может быть представлен в амперах (эквивалентно первичному току), поделенных на корень квадратный от частоты. Либо для сопоставления с номинальными значениями он может быть представлен в относительных единицах, поделенных на корень квадратный от частоты. Если у оптического ТТ номинальный первичный ток — 400 А, номинальный вторичный выход — 4 В и шум на его выходе — 10 мВ (эквивалентный шум в 1 А в первичной цепи) при полосе пропускания порядка 10 кГц, то шум составляет 0,01\text{А}/ \sqrt{\text{Гц}} , или 0,000025\text{относительных единиц}/ \sqrt{\text{Гц}} , или 92\text{дБ}/ \sqrt{\text{Гц}} .
Или отношение сигнал — шум при номинальном токе с полосой пропускания 10 кГц составит +52 дБ или 400 (52 дБ = 20log10·(400/1).
В качестве общего руководства уровень шума в диапазоне ниже чем от -50 до - 70\text{дБ}/ \sqrt{\text{Гц}} , относительно номинального тока (или от 0,003 до 0,0003\text{относительных единиц}/ \sqrt{\text{Гц}} ), как правило, является приемлемым для наиболее распространенных вариантов применения.
2 Дополнительная информация представлена в IEC TR 61869-103.
6.604 Обнаружение неисправности и сообщение о необходимости обслуживания
Неисправности ММИТ при автоматическом обнаружении должны приводить к нулю при аналоговом выходе или к появлению визуального сигнала о неисправности при цифровом выходном интерфейсе. Как минимум, неисправность в системе передачи измерительного сигнала должна диагностироваться автоматически, либо система передачи измерительного сигнала должна быть оснащена мониторинговым реле. В определенных случаях при отсутствии выходного сигнала вследствие прерывания электропитания аналоговый выход должен быть нулевым и неактивным для цифрового выходного интерфейса. В ходе последующего восстановления электропитания ММИТ, до достижения им стабильного состояния, аналоговый выход остается нулевым, а цифровой выходной интерфейс маркирован как неисправный. Когда ММИТ достигает стабильного состояния, это приводит к автоматическому самовосстановлению его работы. При появлении неисправности в ММИТ необходимо сигнализировать об этом. Для цифрового выходного интерфейса это достигается активацией соответствующего бита качества, передаваемого в потоке цифровых данных.
6.605 Функциональность
Для того чтобы облегчить работу и обслуживание ММИТ, части, к которым должен быть обеспечен доступ, должны находиться в доступном положении. Эти части могут иметь выключатели, гнезда, плавкие предохранители, вход и выход и т.д.
6.606 Надежность и ремонтопригодность
Если погрешность ММИТ в ходе эксплуатации не превысила погрешность, допустимую классом точности, можно проводить корректировку коэффициента масштабного преобразования без дерейтинга класса точности ММИТ.
Изготовитель должен предоставить информацию согласно соответствующим стандартам, таким как МЭК 60812 и МЭК 61025, о надежности и ремонтопригодности ММИТ. Данная информация должна включать оценку/описание наработки на отказ, средней наработки на отказ, а также анализа характера и последствий отказов в отношении основных частей, подлежащих обслуживанию. Должны быть представлены блок-схема, описывающая взаимодействие между составными частями, и способ использования запасных частей, при их наличии, а также обозначены части, подлежащие обслуживанию, и описаны соответствующие правила технического обслуживания.
Примечание - Возможным решением для улучшения надежности и ремонтопригодности может быть предоставление дополнительных запасных частей и комплектующих.
Изготовитель должен обеспечить контроль во избежание ложного срабатывания в результате потери электроснабжения или недостаточного питания, потери внутреннего компонента или возникающего в результате сбоев в работе компонентов.
Аспекты надежности и ремонтопригодности ММИТ должны быть сопоставимы с аналогичными аспектами касательно электрических компонентов подстанции. В этой связи надежность и ремонтопригодность ММИТ следует учитывать при их разработке.
Компоненты (то есть составные части), которые могут быть заменены на месте, без необходимости проведения калибровки, должны быть соответственно идентифицированы определенной маркировкой. Их наличие должно быть отражено в руководстве по эксплуатации или в другой соответствующей документации.
Другие компоненты не могут быть заменены без проведения повторной калибровки ММИТ в сборе (в том виде, в каком он будет установлен при эксплуатации).
6.607 Вибрации
Выходной сигнал ММИТ должен правильно функционировать при воздействии уровня вибрации, соответствующего его применению. Различные части ММИТ могут подвергаться различным уровням вибрации согласно МЭК 60068-2-6, а именно иметь устойчивость:
- к воздействию вибрации методом качания частоты: в диапазоне частот от 10 до 150 Гц, 20 циклов качания в направлении каждой оси;
- при фиксированных частотах в течение 30 мин.
Уровень ускорения при испытаниях должен составлять:
- при внутренней установке оборудования — амплитуда 10 м/с2;
- наружной установке оборудования, а также оборудования, встроенного в распределительные устройства, — амплитуда 20 м/с2.
7 Испытания
7.1 Общие положения
7.1.2 Перечень испытаний
В настоящем стандарте применяют требования раздела 7.1.2 МЭК 61869-1:2007 с заменой таблицы 10 нижеприведенной.
| Испытания | Подпункт |
|---|---|
| Типовые испытания | 7.2 |
| Испытание на превышение температуры | 7.2.2 |
| Испытание вводов первичной обмотки импульсным напряжением | 7.2.3 |
| Испытание трансформаторов наружной установки на воздействие влажности | 7.2.4 |
| Испытания на электромагнитную совместимость | 7.2.5 |
| Испытание на соответствие классу точности | 7.2.6 |
| Проверка степени защиты, обеспечиваемой оболочкой (корпусом) | 7.2.7 |
| Испытание на герметичность оболочки (корпуса) при рабочей температуре окружающего воздуха | 7.2.8 |
| Испытание оболочки (корпуса) при повышенном давлении | 7.2.9 |
| Испытание низковольтных компонентов на стойкость к перенапряжениям | 7.2.601 |
| Приемо-сдаточные испытания | 7.3 |
| Испытание первичного ввода выдерживаемым напряжением промышленной частоты | 7.3.1 |
| Измерение уровня частичных разрядов | 7.3.2 |
| Испытание междусекционной изоляции выдерживаемым напряжением промышленной частоты | 7.3.3 |
| Испытание вторичных цепей выдерживаемым напряжением промышленной частоты | 7.3.4 |
| Испытание на соответствие классу точности | 7.3.5 |
| Проверка маркировки | 7.3.6 |
| Испытание на герметичность оболочки (корпуса) при температуре окружающего воздуха | 7.3.7 |
| Испытание оболочки (корпуса) давлением | 7.3.8 |
| Испытания на устойчивость низковольтных компонентов к повышенному напряжению промышленной частоты | 7.3.601 |
| Специальные испытания | 7.4 |
| Испытание первичного ввода срезанным грозовым импульсом напряжения | 7.4.1 |
| Испытание первичного ввода многократными срезанными грозовыми импульсами напряжения | 7.4.2 |
| Измерение электрической емкости и тангенса угла диэлектрических потерь | 7.4.3 |
| Испытание на передаваемые перенапряжения | 7.4.4 |
| Испытание на механическую прочность | 7.4.5 |
| Испытание на стойкость к электрической дуге при внутреннем коротком замыкании | 7.4.6 |
| Испытание оболочки (корпуса) на герметичность при низких и высоких температурах | 7.4.7 |
| Определение температуры точки росы газа | 7.4.8 |
| Испытание на коррозионную стойкость | 7.4.9 |
| Испытания на пожаробезопасность | 7.4.10 |
| Испытание на виброустойчивость | 7.4.601 |
| Испытание на соответствие классу точности в зависимости от гармонических искажений и низких частот | Приложение 6A.5 |
| Выборочные испытания | 7.5 |
7.2 Типовые испытания
7.2.1 Общие положения
7.2.1.1 Информация для идентификации образца
В настоящем стандарте применяют требования раздела 7.2.1.1 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Версия программного обеспечения, если это применимо, должна быть включена в идентификационные данные конструкции.
7.2.2 Испытание на превышение температуры
В настоящем стандарте применяют требования раздела 7.2.2 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Если ММИТ насчитывает более одного вторичного конвертера, испытание должно быть выполнено на каждом вторичном конвертере.
ММИТ считается прошедшим это испытание, если:
a) повышение температуры не превышает требования согласно МЭК 61869-1:2007;
b) погрешности ММИТ должны оставаться в пределах задекларированных классов точности по достижении теплового равновесия при протекании нормированного тока длительного нагрева Icth;
c) после охлаждения до температуры окружающей среды он удовлетворяет следующим требованиям:
7.2.3 Испытание первичных вводов импульсным напряжением
7.2.3.1 Общие положения
В настоящем стандарте применяют требования раздела 7.2.3.1 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Испытания на диэлектрическую прочность изоляции следует проводить на ММИТ в сборе (в том виде, в каком он будет установлен при эксплуатации). Внешние поверхности изоляционных элементов должны быть тщательно очищены.
7.2.5 Испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС)
7.2.5.2 Испытание на помехоустойчивость
7.2.5.2.601 Общие положения
Испытания следует проводить для подтверждения соответствия разделу 6.11.3.
Испытания должны быть проведены поочередно на разных вводах, руководство для идентификации вводов представлено на рисунках 605, 606 и 607.
В большинстве случаев ММИТ может быть разобран на несколько составных частей, таких как, например, цепи, расположенные в секторе контроля, и цепи, расположенные в секторе распределительного устройства. Испытания на ЭМС, относящиеся к применяемой технологии ММИТ, должны быть выполнены на каждой из основных частей ММИТ в сборе, в процессе его работы или при имитации отсутствующих частей.
Примеры секций основных частей ММИТ представлены ниже на рисунках 605, 606 и 607.
1 — высоковольтная линия; 2 — порт (терминал, первичный ввод) корпуса; 3 — сигнальный порт заземления; 4 — порт передачи измерительной информации; 5 — управляющий порт; 6 — коммуникационный порт; 7 — порт электропитания переменного тока; 8 — порт электропитания постоянного тока; секция (составная часть) 1 — наружная установка в секторе распределительного устройства; секция (составная часть) 2 — внутренняя установка в секторе контроля
Рисунок 605 — Примеры узлов, подлежащих испытаниям на ЭМС. Традиционная структура, используемая в применениях КРУ с воздушной изоляцией (AIS)
1 — устройство управления; 2 — электропитание ММИТ для устройства управления; 3 — коммутационное (коммутирующее) устройство; 4 — линия среднего напряжения; 5 — коммуникационная линия (соединение) или/и питание; 6 — коммуникационное звено
Примечание - Распределительные устройства среднего напряжения не имеют гальванической изоляции между секцией распределительного устройства и секцией управления, как на примере КРУ с воздушной изоляцией. Как правило, все части находятся внутри металлического корпуса, который заземлен, так же, как и стенки внутренних секторов.
Рисунок 606 — Примеры узлов, подлежащих испытаниям на ЭМС. Традиционная структура, используемая в применениях для среднего напряжения
1 — ММИТ с ИЭУ; 2 — устройство управления (с УСШ), установленное в отдельной панели управления; 3 — высоковольтная линия в заземленном металлическом резервуаре; 4 — рабочие механизмы автоматического выключателя/прерывателя цепи или распределительного устройства; A — коммутационное звено (соединение) или/и питание вышестоящих систем, защитных реле или/и устройств управления; B — коммутационное звено (подключение) или/и питание ИЭУ ММИТ; C — коммутационное звено (подключение) или/и питание рабочих механизмов
Примечание - Высоковольтное КРУЭ не имеет гальванической изоляции между распределительным устройством и отдельной панелью управления или/и секцией ячейки управления, как на примере КРУ с воздушной изоляцией.
Рисунок 607 — Примеры узлов, подлежащих испытаниям на ЭМС. Традиционная структура, используемая в применениях высоковольтных КРУЭ
7.2.5.2.602 Общие условия во время испытаний на помехоустойчивость
Общие условия для испытаний на ЭМС описаны в МЭК 61000-4-1 и CISPR 11. Во время испытаний на ЭМС наибольшая длина кабеля между ММИТ и испытательным оборудованием и между первичным и вторичным конвертерами должна быть указана изготовителем, и схема расположения кабеля должна, по мере возможности, соответствовать условиям эксплуатации.
7.2.5.2.603 Испытание на устойчивость к гармоническим и интергармоническим помехам
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-13. Испытательный уровень класса 2 (полное гармоническое искажение 10%). Критерий оценки представлен в 6.11.3.602 и в таблице 602.
7.2.5.2.604 Испытание медленным изменением напряжения электропитания
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-11 для электропитания напряжением переменного тока и МЭК 61000-4-29 для электропитания напряжением постоянного тока. Применяемые изменения напряжения составляют от плюс 10% до минус 20% от номинального напряжения электропитания переменного тока и от плюс 20% до минус 20% от номинального напряжения электропитания постоянного тока. Критерий оценки представлен в разделе 6.11.3.603 и таблице 602.
7.2.5.2.605 Испытание на устойчивость к провалам напряжения и кратковременным прерываниям напряжения электропитания
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-11 для электропитания напряжением переменного тока и согласно МЭК 61000-4-29 — для электропитания напряжением постоянного тока.
Провал напряжения электропитания переменного тока при испытании составляет 30% от его номинального значения в течение 0,1 с. Испытание на устойчивость к кратковременным прерываниям энергоснабжения проводят в течение 0,02 с.
Провал напряжения электропитания постоянного тока при испытании составляет 50% от его номинального значения в течение 0,1 с.
Испытание на устойчивость к кратковременным прерываниям энергоснабжения проводят в течение 0,05 с (при низком импедансе) при электропитании постоянного тока.
Критерий оценки представлен в 6.11.3.604 и таблице 602.
7.2.5.2.606 Испытание на устойчивость к импульсным напряжениям
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-5:2014. Испытательный генератор — это генератор (раздел 6.1 МЭК 61000-4-5:2014) стандартных форм грозовой волны напряжения 1,2/50 мкс для разомкнутой цепи и 8/20 мкс для замкнутой цепи. Испытательный уровень соответствует степени жесткости 4 [4 кВ линия — земля (Line-Earth, L-E), 2 кВ линия — линия (Line-Line, L-L)]. Критерий оценки представлен в 6.11.3.605 и таблице 602.
7.2.5.2.607 Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 150 кГц до 80 МГц)
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-6, степени жесткости и критерий оценки представлены в 6.11.3.606 и таблице 602.
7.2.5.2.608 Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам (от 0 Гц 150 кГц)
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-16, уровень испытания и критерий оценки представлены в 6.11.3.607 и таблице 602.
7.2.5.2.609 Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам (дребезгам напряжения)
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-4:2012 со степенью жесткости 4 [4 кВ испытательное напряжение на разъем порта электропитания, 2 кВ на вход/выход, порт передачи измерительной информации, порты данных и управления (общий режим), частота повторения 5 кГц]. Испытание на портах ввода/вывода, сигнальном порту, портах управления данными и коммуникационном порту следует проводить при электрической развязке посредством подачи испытательного сигнала на порт электропитания через емкостную развязывающую цепь. Критерий оценки представлен в 6.11.3.608 и таблице 602.
7.2.5.2.610 Испытание на устойчивость к затухающим колебаниям
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-18:2006. Используемый испытательный генератор является генератором затухающих колебательных волн (МЭК 61000-4-18:2006, 6.1.2). Испытательное напряжение должно составлять 2,5 кВ в общем режиме и 1 кВ — в дифференциальном режиме как для электропитания, так и для линии управления. Испытательная частота должна быть 100 кГц или 1 МГц при 400 повторениях в секунду. Критерий оценки представлен в 6.11.3.609 и таблице 602.
7.2.5.2.611 Испытание на устойчивость к электростатическому разряду
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-2:2008. Степень жесткости при испытаниях — 3. Испытание следует проводить по методике испытаний МЭК 61000-4-2 и применительно только к физической оболочке испытуемого оборудования (к корпусу). Критерий оценки представлен в 6.11.3.610 и таблице 602.
7.2.5.2.612 Испытание на устойчивость к магнитному полю промышленной частоты
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-8:2009. Степень жесткости — 5 (100 А/м за 1 мин и 1000 А/м за 1 с). Критерий оценки представлен в 6.11.3.611 и таблице 602.
7.2.5.2.613 Испытание на устойчивость к импульсному магнитному полю
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-9:1993. Степень жесткости — 5 (1000 А/м пиковое). Критерий оценки представлен в 6.11.3.612 и таблице 602.
7.2.5.2.614 Испытание на устойчивость к воздействию магнитного поля с затухающими колебаниями
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-10:1993. Степень жесткости — 5 (100 А/м испытательного поля). Критерий оценки представлен в 6.11.3.613 и таблице 602.
7.2.5.2.615 Испытание на устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно МЭК 61000-4-3:2006. Степень жесткости — 3 (10 В/м напряженности поля). Критерий оценки представлен в 6.11.3.614 и таблице 602.
7.2.5.601 Испытание на устойчивость к эмиссии
Испытание следует проводить по методике испытаний согласно CISPR 11. Испытательные пределы относятся к группе 1 класса A. Испытание должно предпочтительно быть выполнено на ММИТ в сборе, как при эксплуатации, но для упрощения проведения испытаний в том случае, если один из составных модулей не содержит электрических частей, испытание может быть выполнено на оставшихся модулях.
7.2.6 Испытание на точность
7.2.6.601 Общие положения
Следующие испытания на точность применяют к измерительным и защитным ММИТ. Испытательные схемы представлены в приложении 6D.
7.2.6.602 Основные испытания на точность
7.2.6.602.1 Основные испытания на соответствие классу точности измерительного ММИТ
Для подтверждения соответствия нормированному классу точности испытания следует проводить в нормируемом диапазоне значений входного сигнала, при номинальной частоте, номинальной нагрузке (если необходимо) и при рабочей температуре окружающей среды, если не указано иное.
Примечание - Испытание может быть выполнено с использованием устройства с известной задержкой, установленного между эталонным трансформатором и системой измерения.
7.2.6.602.2 Основные испытания на соответствие классу точности защитного ММИТ
Для подтверждения соответствия нормированному классу точности испытания следует проводить при номинальном входном сигнале, номинальной частоте, номинальной нагрузке (если важно) и при рабочей температуре окружающей среды.
Примечание - Испытание может быть выполнено с использованием устройства с известной задержкой, установленного между эталонным трансформатором и системой измерения.
7.2.6.602.3 Основные испытания на соответствие классу точности многоцелевого ММИТ
Для подтверждения соответствия нормированному классу точности основные испытания перечислены в 7.2.6.602.1 и 7.2.6.602.2.
7.2.6.603 Испытание на точность в зависимости от температурного цикла
Следует провести три термоцикла, изображенных на рисунке 608. В ходе каждого термоцикла происходит определение погрешности на температурных точках, соответствующих задекларированным максимальной и минимальной температурам ММИТ и температуре окружающего воздуха.
Рисунок 608 — Испытание на точность температурного цикла
1 Во всех температурных точках погрешность должна быть в пределах соответствующего класса точности.
2 Разница между коэффициентами масштабного преобразования, определенными в начале испытаний при температуре окружающего воздуха и при каждой последующей точке, соответствующей температуре окружающего воздуха, отнесенная к номинальному коэффициенту масштабного преобразования, не должна превышать 1/5 доли погрешности соответствующего класса точности, указанного заводом-изготовителем. Разница между углами фазового сдвига должна быть ниже 1/3 доли угла фазового сдвига, соответствующего классу точности, указанному заводом-изготовителем.
7.2.6.604 Испытание на точность в зависимости от изменения частоты
В дополнение к основным испытаниям в соответствии с 7.2.6.602 проводят проверку точности в двух крайних точках номинального частотного диапазона частот, приведенного в 5.4, при номинальном значении сигнала на входе, при номинальной нагрузке (если необходимо) и неизменной рабочей температуре окружающей среды.
Погрешность должна находиться в пределах заявленного класса точности.
Примечание - Для проведения данных испытаний может быть применена эталонная измерительная система, откалиброванная при номинальной частоте и в двух крайних точках.
7.2.6.605 Испытание на соответствие классу точности при замене компонентов
Испытание ММИТ с заменой некоторых его компонентов должно быть проведено при комнатной температуре, номинальной частоте, номинальном сигнале на входе и номинальной нагрузке (если требуется) с целью подтверждения соответствия заданному классу точности согласно разделу 6.606.
7.2.6.606 Дополнительные испытания на соответствие классу точности для защитных ММИТ
Дополнительные испытания на соответствие классу точности, например в переходном режиме, определены в установленных стандартах на изделие.
7.2.601 Испытание на устойчивость низковольтных компонентов к перенапряжению
7.2.601.1 Условия при проведении испытаний
Атмосферные условия во время испытаний должны быть следующими:
- температура окружающего воздуха — от 10 °C до 30 °C;
- относительная влажность — от 45% до 75%;
- давление воздуха — от 86 до 106 кПа.
7.2.601.2 Подача испытательного напряжения
Испытательное напряжение должно подаваться на соединительные разъемы (клеммы) вновь изготовленного ММИТ, находящегося в сухом состоянии без самонагревания.
Каждая независимая цепь должна быть проверена при указанном испытательном напряжении относительно всех остальных, соединенных вместе и подключенных к земле:
a) для проведения испытания между данной и другими цепями все подключаемые клеммы необходимо соединить вместе;
b) при проведении испытаний цепи, которые следует подключать к земле, должны быть заземлены.
Описание независимых цепей (если это не очевидно) представляет производитель; например, вторичный конвертер и УСШ могут быть независимыми цепями.
Для устройств с изоляционными вставками находящиеся в доступе проводящие части, необходимые для испытания, должны быть обернуты металлической фольгой, покрывающей полностью корпус (каркас), кроме терминалов (вводов/выводов), вокруг которых следует обеспечить такое расстояние, при наличии которого можно избежать перекрытия изоляции первичного ввода.
7.2.601.3 Испытание прочности изоляции напряжением промышленной частоты
Испытания прочности изоляции напряжением промышленной частоты должны быть проведены с учетом требований к изоляции низковольтных компонентов, перечисленных в 5.3.5.
Источник испытательного напряжения должен быть таким, чтобы при подаче половины нормированного значения напряжения к объекту испытания наблюдаемое падение напряжения составляло менее 10%.
Подаваемое напряжение следует измерять с точностью не хуже, чем 5%.
Испытательное напряжение должно быть синусоидальным с частотой от 45 до 65 Гц.
Напряжение разомкнутой цепи источника первоначально устанавливают в диапазоне не более чем 50% от нормированного испытательного напряжения. Затем это напряжение подают на объект испытания. Далее, напряжение от этого начального значения должно быть повышено до нормированного испытательного значения в таком темпе, чтобы не наблюдалось возникновения заметных переходных процессов. Данное значение напряжения следует поддерживать в течение 1 мин, после чего оно должно быть плавно понижено до нуля настолько быстро, насколько это возможно.
Критерии прохождения испытания — это отсутствие пробоя (перекрытия) либо неисправности.
7.2.601.4 Испытание прочности изоляции импульсным напряжением
Испытание прочности изоляции импульсным напряжением проводят в соответствии с 5.3.5.
Следует использовать стандартный грозовой импульс согласно МЭК 60060-1. Характеристики следующие:
Длина каждого испытательного кабеля не должна превышать 2 м.
Импульсное напряжение следует подавать к соответствующим точкам, доступным с внешней стороны устройства, другие цепи и токопроводящие части должны быть заземлены.
Во время испытания не должны быть подключены к устройству дополнительные сигналы на входе либо вспомогательное электропитание.
Три положительных и три отрицательных импульса должны быть последовательно поданы на устройство с временными интервалами не менее 5 с.
Критерий прохождения испытания — отсутствие неисправности/перекрытия (изоляции). После испытания электроника должна быть способной пройти испытания на соответствие основным требованиям точности.
7.3 Приемо-сдаточные испытания
7.3.1 Испытание прочности изоляции первичных вводов выдерживаемым напряжением промышленной частоты
В настоящем стандарте применяют требования 7.3.1 МЭК 61869-1:2007 с нижеприведенным дополнением.
Испытания на диэлектрическую прочность изоляции следует проводить на ММИТ в сборе (в том виде, в каком он будет установлен при эксплуатации); внешние поверхности изолирующих частей должны быть тщательно очищены.
7.3.4 Испытание вторичных выводов выдерживаемым напряжением промышленной частоты
В настоящем стандарте применяют требования 7.3.4 МЭК 61869-1:2007 со следующим изменением:
испытательные напряжения определены в 5.3.5.
7.3.5 Испытание на соответствие классу точности
Приемо-сдаточные испытания в принципе соответствуют типовым испытаниям согласно 7.2.6.602. Однако приемо-сдаточные испытания допустимо проводить на уменьшенном количестве входных значений испытательного сигнала, если типовые испытания аналогичного ММИТ продемонстрировали достаточность сокращенного количества испытательных точек для подтверждения соответствия указанному классу точности.
7.3.601 Испытания на устойчивость низковольтных компонентов к повышенному напряжению промышленной частоты
Для приемо-сдаточных испытаний применяют ту же испытательную систему, что и при типовых испытаниях (см. 7.2.601). Продолжительность (длительность) испытания может составлять 1 мин, как описано в 7.2.601, либо 1 с на уровне испытательного напряжения в 1,1 раза выше нормированного уровня испытательного напряжения согласно 5.3.5.
7.4 Специальные испытания
7.4.601 Испытание на виброустойчивость
7.4.601.1 Испытание на виброустойчивость компонентов вторичной цепи
Вторичный конвертер, УСШ и вторичное электропитание, как правило, считаются электрическим оборудованием вторичной цепи на подстанции и должны быть проверены в соответствии с МЭК 60068-2-6.
7.4.601.2 Испытание на виброустойчивость компонентов первичной цепи
Испытательная схема, насколько это практически осуществимо, должна соответствовать наихудшим условиям эксплуатации. Уровни вибрации следует выбирать в зависимости от схемы подключения, типа изоляции и схемы выключателей с их принципом приведения в действие (пружинные механизмы, как правило, имеют более высокие уровни).
7.4.601.2.1 Испытание на виброустойчивость компонентов первичной цепи в условиях воздействия тока короткого замыкания
Испытание проводят для выявления того, насколько корректно работает ММИТ при наличии электродинамической вибрации, происходящей от силовой шины, вызванной токами короткого замыкания.
Испытание может быть выполнено совместно с испытанием на устойчивость к току короткого замыкания или при проверке полной погрешности. Через 5 мс после размыкания цепи выключателем среднеквадратическое значение вторичного сигнала на выходе ММИТ при номинальной частоте, вычисленное за один период, которое теоретически должно быть равно «0», не должно превышать 3% от номинального значения вторичного сигнала на выходе. Для того чтобы имитировать наихудшие условия эксплуатации при вибрации, ММИТ должен быть подключен к выключателю посредством жесткого соединения.
7.4.601.2.2 Испытание на виброустойчивость компонентов первичной цепи, механически соединенных с выключателем
7.4.601.2.2.1 Общие положения
Эти испытания проводят при наличии выключателя КРУ с воздушной изоляцией (AIS), КРУЭ (GIS), комплектного распределительного устройства для среднего уровня напряжения, а также бакового выключателя, монтируемого с ММИТ.
7.4.601.2.2.2 Вибрация в рабочем режиме
Испытание проводят для определения правильной работы ММИТ при вибрации, возникающей от действия выключателя цепи.
Выключатель должен срабатывать через один рабочий цикл (Выкл. — Вкл. — Выкл.) при отсутствии тока. Через 5 мс после последнего размыкания выключателя среднеквадратическое значение вторичного сигнала на выходе ММИТ при номинальной частоте, вычисленное за один период, которое теоретически должно быть равно «0», не должно превышать 3% от номинального значения вторичного сигнала на выходе. Для воспроизведения наихудшего случая вибрации выключатель цепи должен быть подключен с помощью гибкого проводника.
7.4.601.2.2.3 Испытание продолжительной вибрацией
Выключатель должен сработать без первичного тока 2000 раз (класс M1) либо 10000 (класс M2), как описано в МЭК 62271-100. Точность ММИТ при номинальном токе и номинальном напряжении должна быть измерена до и после проведения испытания. Погрешность ММИТ после проведения испытания не должна отличаться от погрешности, зарегистрированной перед началом испытания более чем на половину предела погрешности, соответствующего классу точности.
Примечание - Уровни вибрации, производимые выключателями, зависят преимущественно от принципа приведения в действие. Выключатель, имеющий пружинный механизм, производит более высокие уровни вибрации. Таким образом, испытание ММИТ на данном выключателе можно считать приемлемым и для других типов выключателей по согласованию между производителем и заказчиком.
601 Информация для запросов, тендеров и заказов
601.1 Обозначения
Спецификация ММИТ по запросу или заказу должна включать перечень рабочих характеристик, представленных в стандартах, содержащих дополнительные требования к определенным типам трансформаторов.
601.2 Надежность и ремонтопригодность
Производитель должен гарантировать долговечность, надежность и ремонтопригодность (см. 6.606).
ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ МАЛОМОЩНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ НАЛИЧИИ ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ
Раздел 6A.2 данного приложения содержит требования к точности всех типов ММИТ при наличии шумов. Раздел 6A.3 содержит требования ко всем типам ММИТ при использовании сглаживающего фильтра или передачи данных, в том числе и для ММИТ, имеющих аналоговой выход.
Испытания ММИТ на проверку точности в зависимости от частоты входного сигнала представлены в разделе 6A.5.
6A.2 Требования к отношению «сигнал — шум»
Требования к помехам нормированы 6.603.
Выходной сигнал ММИТ может содержать некоторые помехи и шумы, характерные для электронных систем. Такие помехи (шумы) могут генерироваться в ММИТ в широкой полосе частот и при отсутствии первичного сигнала.
Примечание - Источником таких помех (шумов) могут быть тактовые (синхронизирующие) генераторы, коммутационные мультиплексоры, преобразователи d.c/d.c, коммутационные электронные переключатели.
Рекомендуется следующая процедура:
- при отсутствии первичного сигнала измеряют сигнал на выходе ММИТ при помощи анализатора спектра. Это даст возможность визуального отображения помех (шумов), производимого самим ММИТ.
Другой тип помех может быть обусловлен искажением основной частоты 50 Гц (гармонические искажения) или процессом модуляции основной частоты и высших гармоник (интергармонические искажения) на выходе вторичного конвертера. Производитель должен предоставить пользователю некоторые сведения о наличии источника помех. Можно провести простое измерение, которое позволит получить полезную информацию:
- при «чистой» синусоиде входного сигнала, номинальной частоте и амплитуде измеряют сигнал на выходе ММИТ при помощи, например, анализатора гармоник. Это даст возможность визуального отображения гармонических искажений, производимых самим ММИТ.
6A.3 Требования к сглаживающему фильтру с использованием цифровой обработки данных, применяемому в ММИТ
Цифровая обработка входных данных и их дискретизация ограничивают ширину полосы пропускания частот до половины цифровой частоты дискретизации fs. Если использованы различные частоты дискретизации в цепи обработки входного сигнала, то самая низкая частота является ограничивающим фактором. Для ММИТ с цифровым выходным интерфейсом самая низкая частота, как правило, равна частоте дискретизации на его выходе. Частоты выше fs/2 отражаются на частотах ниже fs/2. С точки зрения точности наиболее критичными частотами являются те, которые влияют на частоту питающей сети fr. Первую частоту, влияющую на fr, определяют как
На рисунке 6A.1 представлен пример системы сбора и цифровой обработки данных.
fadc — частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП); fdr — частота дискретизации на выходе
Рисунок 6A.1 — Пример системы сбора и цифровой обработки данных
Если fadc более чем fdr, то полоса пропускания сигнала равна fdr/2, в противном случае полоса пропускания сигнала равна fadc/2.
Следовательно, следует применять так называемый сглаживающий фильтр. Требования к минимальному затуханию сглаживающего фильтра помех представлены в зависимости от класса точности ММИТ в таблице 6A.1.
| Класс точности | Затухание, вносимое сглаживающим фильтром (f >= fs — fr) |
|---|---|
| 0,1 | >= 34 дБ |
| 0,2 | >= 28 дБ |
| 0,5 | >= 20 дБ |
| 1 | >= 20 дБ |
| Все классы точности | >= 20 дБ |
Затухание вычисляют по формуле
\text{Затухание} = 20 \cdot log_{10} \frac{I_{p} \cdot I_{sr}}{I_{s} \cdot I_{pr}} (\text{дБ}) ,
где Ip — среднеквадратическое значение первичного тока при частоте f при условии, что f >= fs — fr;
Is — среднеквадратическое значение сигнала на вторичном выходе при отраженной частоте, то есть при fs — fr;
Ipr — номинальный ток на первичном вводе;
Isr — номинальный ток на вторичном выходе.
Для ММТН заменяют ток I на напряжение U.
6A.4 Требования к точности ММИТ при наличии гармонических сигналов и низких частот
Вследствие использования специфических устройств [нелинейных нагрузок, гибких систем передачи переменного тока (FACTS, Flexible Alternative Current Transmission Systems), тиристорных переключателей тяговых подстанций железных дорог] в сети могут возникать гармоники. Количество гармоник зависит от назначения сети и уровня напряжения. Измерение гармонических сигналов необходимо при контроле качества электрической энергии и работе систем защиты и автоматики. На рисунке 6A.2 представлен пример маски частотной характеристики ММИТ класса точности 1 для измерений гармонических и частотных сигналов в том случае, когда fr = 60 Гц, а fs = 4800 Гц. Дополнительные требования для каждого класса точности изложены в следующих разделах.
- запрещенная область частотной характеристики. Область перехода частотной характеристики для ММИТ, используемых на напряжении постоянного тока
Рисунок 6A.2 — Маска частотной характеристики класса точности 1 при применении для измерений (fr = 60 Гц, а fs = 4800 Гц)
6A.4.2 Требования к классам точности ММИТ для измерения при наличии гармонических и низкочастотных сигналов
В таблице 6A.2 приведены пределы погрешностей для измерительных классов точности.
Требования к классам точности ММИТ для измерения при наличии гармонических и низкочастотных сигналов
Классы точности 0,2S и 0,5S применяют исключительно для ММТТ.
Переход между значениями погрешностей, определенными в таблице 6A.2, может быть представлен прямой линией на логарифмической шкале.
Пределы погрешностей, представленные в таблице 6A.2, применяют как для ММТН, так и для ММТТ.
6A.4.3 Расширенные классы точности ММИТ для измерения при контроле показателей качества электрической энергии и при применении в системах постоянного тока
Согласно ЕН 50160 и МЭК 61000-4-7 следует измерять гармоники до 40-го порядка (а в некоторых случаях до 50-го порядка). МЭК 61000-4-7 нормирует, что относительная погрешность (отнесенная к измеренному значению) при этом не должна превышать 5%.
Данное расширение классов точности может быть применено для всех ММИТ для того, чтобы получить надлежащие точностные характеристики в широком частотном диапазоне.
Пределы погрешности расширенных классов точности ММИТ для измерений показателей качества электрической энергии, а также низких частот представлены в таблице 6A.3.
Пределы погрешности расширенных классов точности ММИТ для измерения при контроле ПКЭ и сигналов низких частот
Классы точности 0,2S и 0,5S применяют исключительно для ММТТ.
Пределы погрешности, представленные в таблице 6A.3, применяют как для ММТН, так и для ММТТ.
Пределы погрешности ММИТ для измерения, предназначенные для применения в системах постоянного тока с широкополосной характеристикой, представлены в таблице 6A.4.
Пределы погрешности расширенных классов точности ММИТ для измерения при применении в системах постоянного тока
Классы точности 0,2S и 0,5S применяют исключительно для ММТТ.
Представленные выше пределы погрешности применяют одинаково как для ММТН, так и для ММТТ.
6A.4.4 Требования к классам точности ММИТ для защиты при наличии гармонических и низкочастотных сигналов
Значения, представленные в таблице 6A.5, применяют для всех классов точности ММИТ для защиты. Частоты 16,7 или 20 Гц имеют отношение к возможным искажениям, возникающим на тяговых подстанциях железнодорожной дороги (для электрической сети с номинальной частотой 50 или 60 Гц).
Требования к классам точности ММИТ для защиты при наличии гармонических и низкочастотных сигналов
Представленные выше пределы погрешности применяют одинаково как для ММТН, так и для ММТТ.
6A.4.5 Класс точности специальных широкополосных ММИТ для защиты
Для некоторых применений, таких как реле бегущей волны, есть необходимость в частотах не более 500 кГц. Использование данных реле представляется перспективным решением для более точного определения местоположения повреждения. Например, новые устройства определения местоположения повреждения, основанные на этих принципах, более точные, чем традиционные на основе реактивного сопротивления. Указанная область находится на стадии развития, а ММТТ и ММТН для таких реле должны иметь относительно большой частотный диапазон, который должен быть расширен до 500 кГц. В настоящее время отсутствуют общие требования для подобного рода применения, доступные в открытых публикациях. Представленная ниже таблица и диапазон частот являются справочными.
Классы точности специальных широкополосных ММИТ для защиты
| Класс точности | Пиковое значение мгновенной погрешности тока (+/-) на частотах, представленных ниже | |
| Специальный широкополосный для защиты | От fr до 50 кГц | Не более 500 кГц |
| 10% | 30% (3 дБ) | |
1 Реле бегущей волны специально разрабатываются для этих целей и являются специфическими реле (очень большой частотный диапазон и т.д.). Хотя традиционный ТТ может иметь достаточный частотный диапазон, однако обычно производители поставляют реле определения места повреждения вместе с трансформаторами (сенсорами) тока/напряжения и совместно с их электроникой. Фактически большинство таких устройств работают как регистраторы нарушений (искажений/помех), собирая данные, и во время обрыва проводят некоторые расчеты для обнаружения места обрыва.
2 Вследствие высокого частотного диапазона этот класс не подходит для стандартизованных цифровых выходных интерфейсов.
6A.4.6 Специальный класс точности ММТН для защиты, передающих информацию о наличии составляющей постоянного тока
ММТН этого класса должны быть способны выдавать некоторую информацию о величине постоянной составляющей в линии передачи переменного тока. При этом у пользователя отсутствует необходимость в предельно точном отображении этого напряжения. Важной является информация о полярности остаточного напряжения в линии электропередачи.
Для этого специального класса также применимы все требования к гармоникам, детально описанные в 6A.4.4.
Дополнительные требования представлены в таблице 6A.7.
Специальный класс точности ММТН для защиты, передающих информацию о наличии составляющей постоянного тока
| Классы точности | Пиковое значение мгновенной погрешности тока (+/-) на частотах, представленных ниже |
| Специальный для защиты при наличии составляющей постоянного тока | От 0 Гц (постоянный ток) до fr |
| 10% |
Следует быть внимательным относительно перенасыщения ММТН с аналоговым выходом, подключаемого к реле, вследствие того, что реле может не разряжать вторичную цепь (постоянно присутствует напряжение постоянного тока на выходе ММТН). С цифровым выходом таких проблем не возникает.
6A.5 Испытания на соответствие класса точности ММИТ для измерения гармонических и низкочастотных сигналов
Данные испытания следует проводить для того, чтобы подтвердить соответствие ММИТ требуемой точности при измерении гармоник и сигналов низких частот, описанных в 6A.4.2. В идеальном случае испытания на проверку точности при измерении гармоник должны быть проведены при номинальном входном сигнале и номинальной частоте плюс 1% соответствующей гармоники от номинального основного первичного сигнала. Такой входной сигнал должен обеспечить получение реальной картины электродинамической характеристики трансформатора и дать четкое представление о тех нелинейных эффектах, которые могут происходить в трансформаторе (например, интермодуляция).
Однако трудно реализовать испытательную схему, которая производила бы такой сигнал на входе. Из практических соображений принято для каждого измерения проверять точность только на одной частоте гармоники, приложенной к первичной цепи.
6A.6 Порядок проведения испытания и испытательная схема
6A.6.1 Испытание на точность при измерении гармонических и низкочастотных сигналов
Требования к частотной характеристике ММИТ, определенные в таблице 6A.2, имеют существенное значение для достижения приборной совместимости. Однако проверка этих требований может быть трудно реализуемой, так как подразумевает глубокие знания в области физических свойств и ограничений в технологии исследуемого ММИТ. При испытании частотной характеристики ММИТ следует учитывать требования к гармоникам, представленные в таблице 6A.2.
Для проведения таких испытаний необходимо применение соответствующей испытательной установки (подробное описание одной из этих установок представлено в IEC TR 61869-103).
Ферромагнитная схема, на которой базируются многие устройства (традиционные ТН и ТТ, аттенюаторные трансформаторы на входе автономного УСШ и др.), восприимчива к ферромагнитному насыщению и не может быть проверена на полном напряжении/токе в области низких частот. Для этих устройств измерения на частотах ниже номинальной частоты должны быть выполнены при испытательной величине сигнала, уменьшенной обратно пропорционально частоте:
I_{test} = I_{pr} \cdot \frac{f_{test}}{f_{r}} .
При проведении испытаний устройств, основанных на катушке Роговского/катушке без сердечника, обеспечивается испытательный сигнал, величина которого увеличивается с частотой. Это необходимо для того, чтобы избежать срезания измерительного сигнала при испытании на частотах выше номинальной частоты, и должно быть выполнено с величиной испытательного сигнала, уменьшенного пропорционально частоте:
I_{test} = I_{pr} \cdot \frac{f_{r}}{f_{test}} .
Оптоэлектронные устройства имеют одинаковую чувствительность к испытательному сигналу различной частоты. Испытательный уровень сигнала на различных частотах определяется прежде всего испытательными возможностями лаборатории.
Испытательные сигналы для специального класса точности ММТН для защиты, передающих информацию о наличии постоянной составляющей в линии (см. 6A.4.6), представлены в таблице 6A.8.
Уровни тест-сигналов при испытании специального класса точности ММТН для защиты
6A.6.2 Типовые испытания проверки точности ММИТ для защиты при наличии наложенных помех
Степень ослабления помех вычисляют, а при испытаниях проверяют пределы погрешностей, указанных в 6A.3. По согласованию между пользователем и изготовителем подача испытательного сигнала может быть реализована на вход вторичного конвертера.
Величина первичного испытательного сигнала должна составлять не менее 1% от номинального значения для первичной цепи.
Примечание - Вследствие наложения помехи входной и выходной сигналы имеют разную частоту, поэтому испытательные комплекты, использующие мостовые схемы, применяться не могут. Наиболее доступный способ провести испытание — это вычислить или измерить отдельно среднеквадратические значения на входе и выходе с использованием цифровой измерительной системы или простого мультиметра, в случае аналогового сигнала.
ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
Токи короткого замыкания в системе электроснабжения содержат переменный ток (AC) и составляющие переходного процесса. Одна из составляющих переходного процесса известна как постоянная составляющая (DC). Как будет описано ниже в данном приложении, переменная составляющая в системе энергоснабжения характеризуется частотой, в то время как постоянная составляющая экспоненциально уменьшается. Датчики тока, как традиционные электромагнитные ТТ, так и ММТТ, преобразуют токи короткого замыкания с некоторыми погрешностями. Большая погрешность при измерении сигнала переменного тока при наличии составляющих от короткого замыкания может повлиять на работу защитного реле, в то время как погрешность измерения постоянной составляющей, как правило, не имеет отношения к релейной защите с использованием алгоритмов на основе векторов, которые отфильтровывают постоянную составляющую. Однако постоянная составляющая может вызвать насыщение ММТТ, в конструкции которых есть нелинейные элементы, например ферромагнитный сердечник, что искажает представление о сигнале переменного тока. Погрешность измерения постоянной составляющей может зависеть от величины и продолжительности ее воздействия. Если ММТТ не насыщаемы и не имеют нелинейных элементов, то постоянные составляющие не оказывают влияния на погрешность измерения сигнала переменной составляющей.
Требования к традиционным ТТ с применением магнитных материалов, а также те, которые имеют нелинейную характеристику, представлены в МЭК 61869-2. ММТТ, основанные на различных технологиях, таких как оптические ТТ на эффекте Фарадея, которые являются достаточно линейными (линейность определяется электроникой) или катушки Роговского, в конструкции которых отсутствуют нелинейные компоненты, и не подвержены таким ограничениям, как традиционные ТТ с эффектом насыщения. Цель настоящего приложения состоит в том, чтобы обобщить преимущества применения ММТТ для улучшения переходных характеристик.
6B.2 Токи короткого замыкания в сети
Рисунок 6B.1 представляет собой упрощенную принципиальную схему системы энергоснабжения и иллюстрирует аварию (короткое замыкание) в сети. В нормальном режиме токи ограничены сопротивлением нагрузки. Когда происходит короткое замыкание, ток увеличивается и ограничивается внутренним сопротивлением источника и линии, которые намного меньше, чем импеданс нагрузки. Аварийный ток прерывается выключателем. Ток короткого замыкания смоделирован уравнением 6B.1 (предаварийный ток не представлен). Форма тока короткого замыкания показана на рисунке 6B.2. Первая часть в уравнении 1 представляет ослабление постоянной составляющей тока короткого замыкания, в то время как вторая часть — переменный сигнал. Если постоянная составляющая минимальна, то ток короткого замыкания считается симметричным.
RS, LS — импеданс источника; CB — выключатель; F — авария (короткое замыкание); PS — система энергоснабжения; R, L — импеданс нагрузки
Рисунок 6B.1 — Упрощенная схема аварии в системе энергоснабжения
i(t) = \sqrt{2} \cdot I_{psc} \cdot [e^{- t/T_{p}} \cdot cos\theta - cos(\omega t + \theta)] , (6B.1)
где i(t) — мгновенное значение тока короткого замыкания;
Ipsc — среднеквадратическое значение тока короткого замыкания;
\theta — угол появления короткого замыкания;
Tp — постоянная времени цепи первичного тока.
1 — ток короткого замыкания; 2 — постоянная составляющая; 3 — переменная составляющая
Рисунок 6B.2 — Переменная и постоянная составляющие тока короткого замыкания
Предполагая, что источник и линии являются фактически индуктивными, то симметричный ток короткого замыкания рассматривается для \theta = 90^{\circ} (см. рисунок 6B.3), в то время как полное смещение тока короткого замыкания рассматривается для \theta = 0^{\circ} (см. рисунок 6B.4).
1 — ток короткого замыкания; 2 — напряжение; 3 — угол появления короткого замыкания \theta = 90^{\circ}
Рисунок 6B.3 — Симметричный аварийный ток
1 — ток короткого замыкания; 2 — напряжение; 3 — угол появления короткого замыкания \theta = 0^{\circ}
Рисунок 6B.4 — Асимметричный аварийный ток
При возникновении аварии реле защиты посылают команду на отключение выключателя, который разрывает цепь. Прерывание аварийного тока происходит в пределах двух — пяти циклов после того, как реле запускает срабатывание выключателя. Так как большинство коротких замыканий являются самоустранимыми, то выключатель может быть разработан таким образом, что повторно замкнется спустя установленный промежуток времени. Если короткое замыкание не будет устранено, аварийный ток не прекратится, схема прерывания разорвется снова, и в большинстве случаев не будет срабатывать выключатель (произойдет блокировка электропитания). Поэтому в соответствии с требованиями стандартов МЭК работа ТТ должна быть испытана при двух последовательных циклах тока короткого замыкания.
Реальная система энергоснабжения — это сложная электрическая система (сеть), поэтому уравнение (6B.1) не соответствует точно оценке значений тока короткого замыкания. Оно дает только приблизительные значения. Переменная и постоянная составляющие тока короткого замыкания зависят от таких факторов, как постоянная времени цепи первичного тока, местоположение аварии и конфигурации сети. Постоянная времени цепи первичного тока постоянна, но вблизи с подстанцией она может быть продолжительной (например, 200 мс), а в нескольких километрах от подстанции (из-за сопротивления линии) — намного меньше (например, 60 мс). Величина тока короткого замыкания также зависит от местоположения аварии (расстояние от подстанции) и типа аварии. Для того чтобы должным образом определить требования к ТТ во время переходных процессов, параметры системы энергоснабжения должны быть точно установлены.
6B.3 Эквивалентная схема традиционного трансформатора тока
В большинстве случаев для применения реле соответствующий анализ переходной характеристики ТТ может быть выполнен с использованием упрощенной эквивалентной схемы ТТ, представленной на рисунке 6B.5.
Ip — ток первичной обмотки (ток короткого замыкания в системе энергоснабжения); Is — ток вторичной обмотки ТТ; Lm — цепь намагничивания ТТ; Rb — нагрузка ТТ; ICT — идеальный ТТ
Рисунок 6B.5 — Эквивалентная электрическая схема традиционного ТТ
Как правило, параметры ТТ, которые должны быть представлены, включают цепь намагничивания Lm (нелинейный элемент) и нагрузку ТТ. Обычно микропроцессорные реле являются устройствами с низкой нагрузкой, представляющие малое сопротивление для ТТ, и могут не учитываться. Поэтому нагрузка Rb для ТТ может быть представлена только сопротивлением провода ТТ и сопротивлением кабеля.
У ТТ цепь намагничивания Lm имеет нелинейную вольтамперную характеристику, как показано на рисунке 6B.6.
1 — зона насыщения; 2 — точка перегиба; Y axis — магнитный поток; X axis — ток намагничивания
Рисунок 6B.6 — Вебер-амперная характеристика для традиционного ТТ без резонанса
Магнитный поток пропорционален интегралу напряжения.
Во время нормальной работы сопротивление цепи намагничивания намного выше, чем сопротивление нагрузки ТТ, так как только часть вторичных электрических токов ТТ протекает через цепь намагничивания. Для упрощенного представления можно считать, что цепь намагничивания разомкнута и может не учитываться.
Однако во время короткого замыкания, когда первичные токи высоки, напряжение в цепи намагничивания увеличивается и может превысить значение точки перегиба. Когда это произойдет, сопротивление цепи намагничивания быстро уменьшится (возникает насыщение) и ток через цепь намагничивания увеличится. Во время периодов насыщения большинство вторичных токов ТТ течет через цепь намагничивания и только часть тока — через нагрузку ТТ, что приводит к большой погрешности коэффициента преобразования ТТ. Для упрощенного представления можно считать, что нагрузка ТТ замкнута накоротко и токи через нагрузку ТТ не протекают. Ток во вторичной цепи имеет практически нулевое значение.
Вышеупомянутое пояснение подходит для изучения работы реле защиты во время насыщения ТТ. Эффект насыщения ТТ может быть более точно описан, как ослабление взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками. Когда ТТ насыщается, индукция вторичного тока ТТ уменьшается (не будет увеличиваться до того же уровня, как первичный ток), что приводит к большой погрешности коэффициента преобразования ТТ.
Во время установившегося режима насыщение ТТ зависит от величины его вторичного напряжения, которая является функцией вторичного тока ТТ и нагрузки ТТ. Для того чтобы избежать насыщения ТТ, вторичное напряжение должно быть ниже значения точки перегиба на вольтамперной характеристике.
Во время переходного режима, такого как при коротком замыкании, поток зависит от переменной и постоянной составляющих первичного тока. Относительно длительная постоянная времени цепи первичного тока практически неизменна, и, вероятнее всего, точка перегиба будет достигнута. Для того чтобы избежать насыщения, размер сердечника ТТ может быть увеличен и/или уменьшена нагрузка.
Когда ток короткого замыкания будет прерван, магнитный сердечник быстро не возвратится к своим первоначальным условиям, так как переходной экспоненциальный ток продолжает протекать через вторичную цепь, уменьшающийся согласно постоянной времени цепи вторичного тока Ts. Вторичный ток, наведенный от первичного до момента его прекращения, именуют током затухания. Из-за высокой индуктивности ТТ постоянная времени цепи вторичного тока Ts может быть слишком большой по сравнению с постоянной времени цепи первичного тока Tp. В зависимости от размера сердечника ТТ постоянная времени цепи вторичного тока ТТ может иметь значение Ts приблизительно от 2 до 5 с. Если какая-либо авария происходит перед этим падением тока, то совместное, а не отдельное воздействие двух аварий может вызвать насыщение ТТ.
Другой признанной проблемой для ТТ с сердечником без воздушного зазора является остаточное намагничивание. Так как материал сердечника ТТ имеет гистерезис, то, когда аварийный ток прерывается после насыщения ТТ, сердечник ТТ может сохранить остаточное намагничивание, как проиллюстрировано на рисунке 6B.7. Остаточное намагничивание не может снизиться и может сохраняться в сердечнике ТТ в течение длительного периода времени. Сердечник ТТ может сохранять остаточное намагничивание приблизительно 80% остаточного намагничивания. Если короткое замыкание происходит, когда ТТ уже имеет остаточное намагничивание, тогда ТТ может насыщаться быстрее, чем если бы не было остаточного намагничивания. Это произойдет, когда остаточное намагничивание, вызванное аварийным током, добавится к остаточному намагничиванию. Однако если намагничивание вызвано аварийным током, протекающим в обратном направлении от сохраненного остаточного намагничивания, то ТТ, возможно, вообще не насыщается.
1 — зона насыщения; 2 — точка перегиба; 3 — остаточный (по)ток; Y axis — магнитный поток; X axis — ток намагничивания
Рисунок 6B.7 — Представление гистерезиса и остаточного намагничивания для традиционного ТТ
Общеприменимой практикой для того, чтобы уменьшить остаточный магнетизм, является введение воздушного зазора в сердечник. Однако воздушный зазор увеличивает производственные затраты и имеет негативное воздействие на другие эксплуатационные параметры.
6B.4 Типы трансформаторов тока
6B.4.1 Типы традиционных трансформаторов тока
Традиционные ТТ могут иметь высокую точность в установившемся режиме. Однако во время аварийных больших токов они могут насыщаться, приводя к искажению формы кривой вторичного тока и большим погрешностям преобразования. Остаточное намагничивание в сердечнике ТТ может способствовать более быстрому и более существенному насыщению. Для достижения характеристик, требуемых для работы релейной защиты, разработаны и применены различные конструкции традиционных ТТ, особенно это касается конструкции сердечника ТТ. Стандарты МЭК определяют требования для различных классов ТТ, таких как P, PR, PX, PXR, TPX, TPY и TPZ. Это приложение включает краткий обзор по защитным классам ТТ, представленным в таблице 6B.1 и определенных МЭК 61869-2:2012 (таблица 204).
| Обозначение | Предел остаточного намагничивания | Комментарии |
| P | Нет a | Обозначение/ТТ для удовлетворения требованиям полной погрешности в условиях тока короткого замыкания в симметричном установившемся режиме |
| PR | Есть | |
| PX | Нет a, b | Обозначение/ТТ с установленной характеристикой намагничивания |
| PXR | Есть b | |
| TPX | Нет a | Обозначение/ТТ для удовлетворения требований к погрешности переходной характеристики в условиях несимметричного тока короткого замыкания |
| TPY | Есть | |
| TPZ | Есть | |
| a Несмотря на отсутствие предела остаточного намагничивания воздушные зазоры допускаются, например в ТТ с разъемным магнитопроводом. b Для проведения различия между PX и PXR применяют критерии остаточного намагничивания. | ||
Есть несколько различных типов ММТТ, требования к которым перечислены в серии стандартов МЭК 61869. МЭК 61869-8 содержит требования к электронным ТТ, таким как оптические ТТ. МЭК 61869-10 содержит требования к ММТТ с магнитным сердечником и катушкам Роговского. Общие требования к электронным ТТ и ММТТ, приведены в МЭК 61869-1 и в настоящем стандарте. МЭК 61869-9 устанавливает требования к цифровому выходному интерфейсу ИТ.
Технология оптических ТТ основана на эффекте Фарадея — явлении, при котором ориентация поляризованного света пропорциональна силе компонента магнитного поля в направлении оптического пути. Переходная характеристика определена электроникой. Для применений с реле сконструированы выходы ММТТ, в которых напряжение на выходе вторичной обмотки при номинальном токе, как правило, составляет 200 мВ и полоса пропускания частоты от 0,5 Гц до 10 кГц.
ММТТ с магнитным сердечником имеют схожую конструкцию с традиционными ТТ, но в них используют магнитный сердечник минимального размера, позволяющий реализовать конструкцию меньших размера и веса. Внутренний резистор подключен к терминалам вывода, воспроизводя выходное напряжение, прямо пропорциональное току. При выборе такого ММТТ следует учитывать, что из-за воздействия магнитного сердечника они могут насыщаться подобно традиционному ТТ. Обычно вторичное выходное напряжение при номинальном токе составляет 22,5 мВ.
Катушки Роговского имеют линейную вольтамперную характеристику, так как обмотка намотана на немагнитный сердечник. Когда критерии расчета соблюдены, катушки Роговского достигают высокого уровня точности, и такой датчик может быть использован как для измерения, так и для защиты. Они производят выходное напряжение, которое является производной первичного тока от времени di(t)/dt. Катушки Роговского являются частотно-зависимыми устройствами с линейной амплитудно-частотной характеристикой. Катушки Роговского не могут насыщаться и могут быть применены в системах с большим током и большим значением постоянной составляющей. Как правило, напряжение на выходе вторичной обмотки при номинальном токе составляет значение 22,5 или 150 мВ с полосой пропускания частот от 0,1 Гц до более чем 1 МГц (в зависимости от конструкции).
ММТТ класса TPE создан для применения с релейной защитой. Точность определена самой высокой допустимой полной погрешностью от предела номинальной точности, предписанного для данного класса точности. Класс TPE предназначен для защитных электронных ТТ в переходном режиме. Класс TPE характеризуется погрешностью мгновенного тока порядка 10% при условиях заданной постоянной времени первичной цепи и при работе в нормированном рабочем цикле. Погрешность мгновенного тока включает постоянные и переменные составляющие. Это соответствует определению TPY-класса ТТ.
6B.5 Переходная характеристика трансформаторов тока
6B.5.1 Переходная характеристика традиционных трансформаторов тока
Когда токи короткого замыкания возникают в первичной цепи тока с малой постоянной времени, то ТТ не насыщаются, и можно использовать ТТ без воздушных зазоров. Однако следует отслеживать, чтобы ТТ не насыщался в установившемся режиме.
Когда токи короткого замыкания большие и постоянная составляющая является существенной, то должна быть определена переходная характеристика ТТ без воздушных зазоров и выбран соответствующий ТТ. Для того чтобы избежать насыщения, ТТ должны быть установленного размера или иметь конструкцию системы защиты, которая будет быстро срабатывать до насыщения ТТ. В большинстве случаев, когда авария происходит с большой постоянной составляющей тока короткого замыкания, ТТ не будет насыщаться в первые несколько миллисекунд после начала аварии. Однако следует учесть, что остаточное намагничивание может уменьшить время насыщения.
Классы ТТ с воздушным зазором, такие как TPZ, TPY, PR и PRX, часто используются тогда, когда необходимо избежать насыщения и уменьшить влияние остаточного намагничивания. Воздействие воздушного зазора на вольт-амперную характеристику показано в рисунке 6B.8. Воздушный зазор минимизирует остаточное намагничивание и влияние постоянной составляющей на переходную характеристику ТТ. Однако постоянная составляющая тока короткого замыкания не может быть корректно передана на вторичную цепь, и угол фазового сдвига больше, чем у традиционного защитного класса ТТ.
1 — ТТ без воздушного зазора; 2 — ТТ с воздушным зазором; Y axis — магнитный поток; X axis — ток намагничивания
Рисунок 6B.8 — Сравнение характеристик поток-тока для ТТ с воздушным зазором и ТТ без воздушного зазора
Если угол фазового сдвига должен оставаться малым, то следует применять ТТ класса TPY. В этой конструкции размер магнитного сердечника увеличен для того, чтобы избежать насыщения. В зависимости от постоянной времени цепи первичного тока требуемое увеличение размера сердечника ТТ может быть существенным. Если принять, что отсутствует остаточное намагничивание в сердечнике ТТ, то для того, чтобы избежать насыщения для максимального смещения по постоянному току, величина переходного коэффициента Ktf, определяется уравнением K_{tf} = 1 + T_{p}\omega . Например, для Tp = 100 мс, Ktf = 32 для частоты 50 Гц. Воздушный зазор в сердечнике ТТ уменьшает остаточное намагничивание. Погрешность в переходном режиме включает и постоянную, и переменную составляющие тока короткого замыкания.
На рисунке 6B.9 представлены первичный ток со смещением по постоянному току и вторичный ток ТТ, искаженный вследствие насыщения ТТ, вызванного первичным током постоянной составляющей. На рисунке 6B.10 приведены среднеквадратическое значение первичного тока (включает постоянную и переменную составляющие), среднеквадратическое значение только переменной составляющей и среднеквадратическое значение переменной составляющей для насыщенного ТТ. Заштрихованная область на рисунке 6B.10 - это первичный ток переменной составляющей, который не передан во вторичную цепь ТТ из-за его насыщения. Это приводит к уменьшению значения тока короткого замыкания, передаваемого на реле, что не позволяет правильно функционировать релейной защите.
1 — первичный ток; 2 — вторичный ток, искаженный вследствие насыщения ТТ
Рисунок 6B.9 — Вторичный ток, искаженный вследствие насыщения ТТ
1 — первичный ток со смещением по постоянному току; 2 — переменная составляющая для ненасыщенного ТТ; 3 — переменная составляющая для насыщенного ТТ; Y axis — среднеквадратическое значение тока
Заштрихованная область среднеквадратического значения тока вторичной обмотки, которую реле не воспринимает, из-за насыщения ТТ.
Рисунок 6B.10 — Переменная составляющая для ненасыщенного и насыщенного ТТ
6B.5.2 Переходная характеристика ММТТ
ММТТ имеют более широкий диапазон применений, чем традиционные ТТ. Они не насыщаются при больших токах, и большие значения постоянной составляющей не оказывают влияния на их рабочие характеристики. Переменная составляющая тока короткого замыкания первичной цепи может быть корректно передана (без искажения) во вторичную цепь ММТТ. Решения, предназначенные для защиты, основанные на ММТТ, могут использовать низкую частоту среза (ниже 1 Гц). TPE-класс ТТ имеет низкую частоту среза (обусловленную постоянной времени вторичной цепи ММТТ), что позволяет получить значение пиковой погрешности мгновенного значения постоянной составляющей тока короткого замыкания ниже, чем 10%. Более длительная постоянная времени цепи первичного тока требует более низкой частоты среза, для того чтобы получить ту же пиковую погрешность мгновенного значения постоянной составляющей тока короткого замыкания.
Если ММТТ применяют в сети с более длительной постоянной времени цепи первичного тока, чем номинальное время, или нижняя граница частоты среза ММТТ выше, чем указанная для TPE-класса, то пиковая погрешность мгновенного значения постоянной составляющей тока короткого замыкания возрастает. Однако если у ММТТ рабочая характеристика достаточно линейна, то пиковая погрешность мгновенного значения переменной составляющей тока короткого замыкания останется низкой или в границах нормированных пределов. Поведение переходной характеристики соответствует TPZ-классу традиционных ТТ. Так как алгоритмы защитного реле, как правило, зависят только от пиковых погрешностей мгновенного значения переменной составляющей тока короткого замыкания, то воздействие на работу реле может быть минимальным. Если рабочая характеристика ММТТ нелинейная, то пиковая погрешность мгновенного значения переменной составляющей тока короткого замыкания увеличится и может превысить допустимый предел. Поэтому изготовители должны определить допустимые значения пиковой погрешности мгновенного значения переменной составляющей тока короткого замыкания для их применения.
Пример - Допустим, номинальная постоянная времени цепи первичного тока — 60 мс, которая эквивалентна частоте 2,67 Гц, и ММТТ, разработанный с низкой частотой среза 0,5 Гц. Это удовлетворяет пределам погрешности для ММТТ класса TPE. Если по какой-либо причине первичный аварийный ток будет иметь более длительную постоянную времени, например 200 мс (эквивалентная частота 0,8 Гц), то погрешность постоянной составляющей будет выше, но не будет оказывать влияния на погрешность переменной составляющей тока короткого замыкания. Поэтому воздействие на работу защитного реле может быть минимальным.
Требования к частоте среза также нормированы настоящим стандартом, в котором определены границы частотной характеристики для цифрового выходного интерфейса ММИТ и определены низкие и высокие частоты среза. Дополнение измерительных функций ММИТ сигналом постоянного тока также допустимо. Стандарты МЭК нормируют амплитудно-фазовые характеристики в пределах границ полосы пропускания, для того чтобы обеспечить возможность взаимодействия с защитными устройствами и ослабление полосы пропускания для предотвращения эффектов алиасинга. Переходную зону не указывают с целью возможности применения различного аппаратного и программного обеспечения.
Данные системы могут передавать переменную составляющую тока короткого замыкания с малыми погрешностями, удаляя частично или полностью постоянную составляющую тока короткого замыкания. Это подразумевает, что постоянная времени цепи первичного тока может быть длительной и не оказывать влияния на точность измерения переменной составляющей тока короткого замыкания.
Традиционные ТТ с магнитным сердечником могут насыщаться во время коротких замыканий. Главная причина насыщения — это ток короткого замыкания с постоянной составляющей. ТТ могут иметь соответствующие размеры для того, чтобы избежать насыщения, или в некоторых случаях может быть применена система защиты, которая должна срабатывать достаточно быстро до того, как ТТ насыщался. Воздушный зазор в сердечнике ТТ уменьшают поток остаточного намагничивания и воздействие постоянной составляющей.
ММТТ обладают более широким диапазоном применений, чем традиционные ТТ. ММТТ, такие как оптические ТТ и катушки Роговского, имеют линейные характеристики и не насыщаются. Они могут быть применены при работе в режиме короткого замыкания, создающего большие токи и большие составляющие постоянного тока. Однако они требуют, чтобы электроника вырабатывала сигнал, соответствующий разработанным реле, и они принимали такие типы сигналов. Решения защиты, основанные на ММТТ, могут быть использованы на низкой частоте среза. Постоянная составляющая может быть отфильтрована, но составляющую переменного тока следует точно представлять.
ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
В настоящем приложении приведена информация, требуемая для работы ММТН в условиях переходных процессов.
Для того чтобы четко понимать эти условия, полезно создать простое моделирование ММТН, которое поможет описать теоретический анализ.
6C.2.1 Определение первичных и вторичных напряжений
Первичные up и вторичные us(t) напряжения могут быть описаны следующими уравнениями:
u_{p}(t) = U_{p} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{p}) + U_{pdc}(t) + u_{pres}(t) ;
u_{s}(t) = U_{s} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{s}) + U_{sdc}(t) + u_{sres}(t) ,
где Up — среднеквадратическое значение первичного напряжения при Updc(t) = 0 и upres(t) = 0;
Us — среднеквадратическое значение вторичного напряжения при Usdc(t) = 0 и usres(t) = 0;
f — фундаментальная частота сети, Гц;
Updc(t) — значение постоянной составляющей в первичной цепи, обусловленное остаточными зарядами, В;
Usdc(t) — значение постоянной составляющей во вторичной цепи, вызванное, например, Updc(t) и/или внутренней работой электронного трансформатора напряжения, В;
\phi_{p} — фазовое смещение первичной цепи, рад;
\phi_{s} — фазовое смещение вторичной цепи, рад;
upres(t) — первичное остаточное напряжение, включая гармонические и субгармонические компоненты;
usres(t) — вторичное остаточное напряжение, включая гармонические и субгармонические компоненты;
t — мгновенное значение времени, с;
f, Up, Us, Updc, Usdc, \phi_{p} , \phi_{s} — постоянные в установившемся режиме.
Для целей измерения и защиты ММТН должны производить корректное измерение компонентов при частоте f. Другие части уравнений описывают необязательные компоненты, которые могут добавлять погрешности к измеряемому сигналу.
6C.2.2 Нормальные рабочие условия сети
При нормальных рабочих условиях первичное напряжение Up и частота f остаются в заданных регулированием пределах сети, например:
При нормальных рабочих условиях ММТН, спроектированные для измерения, находят широкое применение в сочетании с измерительными ТТ, т.е. для измерений.
6C.2.3 Аварийные процессы в сети
Вследствие аварии в сети первичное напряжение Up и частота f могут существенно отличаться от их номинальных значений.
ММТН, используемые для целей измерения, должны выдерживать эти процессы в сети без повреждения, но их класс точности не является предметом стандартов МЭК и может быть предметом соглашения между изготовителем и пользователем.
ММТН, используемые для целей защиты, сконструированы таким образом, чтобы корректно передавать сигнал во время нормальных и аварийных процессов в сети для передачи информации защитным реле о любом критическом изменении условий в сети.
6C.2.4 Номинальное вторичное напряжение
Как правило, электронное оборудование питается от биполярного источника напряжения +/- 12 или +/- 15 В, что позволяет получать на выходе максимальные значения выходного переменного сигнала 8 и 10 В, соответственно, с достаточно высокой линейностью. Номинальное вторичное значение напряжения ММТН должно быть выбрано таким образом, чтобы максимальное значение оставалось в пределах данного диапазона. Аналогичное замечание относится и к цифровому выходному интерфейсу низковольтного трансформатора.
При коэффициенте напряжения k1 = 1,9 полное смещение напряжения с учетом остаточных зарядов k2 = 2.
При номинальном значении фазного напряжения 3,25/ \sqrt{3} \text{В} максимальное напряжение ММТН определяют как U_{max} = k_{1} \cdot k_{2} \cdot 3,25 \cdot \sqrt{2} / \sqrt{3} = 10,08\text{В} .
Для установившегося режима значение постоянной составляющей является постоянным:
lim_{t \rightarrow \infty}U_{pdc}(t) = U_{pdc} ;
lim_{t \rightarrow \infty}U_{sdc}(t) = U_{sdc} ;
u_{p}(t) = U_{p} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{p}) + U_{pdc}(t) + u_{pres}(t) ;
u_{s}(t) = U_{s} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{s}) + U_{sdc}(t) + u_{sres}(t) .
Многие процессы в сети, отличающиеся от нормальных рабочих условий, следует учитывать при проектировании/разработке высоковольтного оборудования. Одни из них имеют непосредственное влияние на диэлектрическую конструкцию, другие — на отклик сигнала. Приведенные ниже примеры являются наиболее важными из них.
a) Длительные перенапряжения в сети
В зависимости от удаленности участков сети от мощных источников электроснабжения может происходить длительное повышение уровня напряжения по сравнению с номинальным значением. Перенапряжение выражают коэффициентом, на который должно быть умножено номинальное напряжение.
Как правило, значение коэффициента длительного перенапряжения принимают равным 1,2.
b) Короткое замыкание на землю в трехфазной сети с незаземленной нейтралью
Замыкание на землю одной фазы в трехфазной сети с незаземленной нейтралью ведет к перенапряжениям на двух неповрежденных фазах. Теоретически коэффициент перенапряжения на этой фазе — квадратный корень из 3. Однако этот коэффициент зависит от расстояния замыкания на землю до наблюдаемой точки сети. Замыкание на землю может продолжаться до нескольких часов (или даже дней) для некоторых участков сети, труднодоступных зимой.
Обычно значение для этого перенапряжения выражают коэффициентом 1,9 для 8 ч.
c) Атмосферные разряды на высоковольтных линиях электропередачи
Молния приводит к перенапряжениям на высоковольтном оборудовании. Эти перенапряжения могут достигать мегавольт. Продолжительность данного высокого уровня, как правило, ограничена несколькими микросекундами, что означает также, что количество энергии, проходящей через оборудование, является ограниченным. Но крутой фронт нарастания импульса приблизительно в 1 мкс ведет к появлению частоты в несколько мегагерц, которая представляет опасность для всей изоляции из-за наличия паразитных емкостей.
Наименее приемлемый вариант данного явления проявляется в том случае, когда характер нагрузки прерывистый, это проявляется в случае перехода с воздушной линии электропередачи на силовой трансформатор, когда волновое сопротивление линии намного меньше, чем у трансформатора. Распространяемая волна в таких случаях может быть увеличена в два раза от начального значения за счет ее отражения.
Такие перенапряжения часто ведут к кратковременным прерываниям напряжения в сети в результате срабатывания ограничителя перенапряжения. Система защиты распознает возникновение дуги как короткое замыкание на землю и активирует выключатель срабатывания ограничителя перенапряжения. Этого обычно достаточно, чтобы устранить появление дуги, затем автоматический выключатель повторно включается.
Другие явления вызваны коммутационными воздействиями в сетях высокого напряжения. Они могут привести к паразитному резонансу с переходными перенапряжениями, у которых есть частоты, отличающиеся от номинальной промышленной частоты. Частоты, в области килогерца и до мегагерца [в газовом (коммутационном) оборудовании], главным образом, зависят от фактической конфигурации сети. Кроме того, образование дуги в цепи выключателя приводит к влиянию переходных процессов с перенапряжениями. И коммутация, и токи с малой индуктивностью могут привести к перенапряжениям, которые вызваны резонансом между нелинейными компонентами и емкостями.
6C.3.1.2 Типы переходных процессов
Множество различных переходных процессов происходят из-за перенапряжений и коммутации, как описано в 6C.3.1.1.
В качестве средств против этих перенапряжений применяют множество различных ограничивающих устройств от перенапряжений, таких как газовые разрядники и ОПН (ограничители перенапряжения). С одной стороны, они необходимы для защиты сети и ее компонентов, с другой — могут также привести к переходным процессам, которые следует предотвращать. Особенно важно, чтобы ММТН, предназначенные для точной передачи сигнала, были сконструированы соответствующим образом. Это ведет к требованиям для измерительного прибора, предусматривающим надлежащую частотную характеристику до нескольких килогерц.
Другие переходные процессы учитывают внезапные изменения первичного напряжения, возникающие вследствие короткого замыкания на непосредственно измеряемой фазе или замыкания на землю другой фазы. ММТН должен быть в состоянии в пределах определенного времени в несколько миллисекунд воспроизвести такие изменения с соответствующим требованием к точности для этого времени.
Во время выключения линии или кабеля может остаться остаточный заряд. Если линия не заземлена или не разряжается подключенным к ней низкоомным сопротивлением, заряд может сохраняться в течение нескольких дней (см. рисунок 6C.1). Уровень заряда зависит от положения фазы напряжения, когда происходит отключение. Худший случай, когда это происходит при напряжении в его амплитудном значении Up, что означает, что первичный конденсатор делителя остается заряженным, сохраняя заряд q1 = Ca·Up, в то время как вторичный конденсатор Cb разряжен параллельным резистором R2 подключенного устройства.
Когда линия включена снова, низковольтное внутреннее сопротивление сети разряжает ее мгновенно, что вынуждает заряды Ca перетекать в Cb. Таким образом, Cb будет теперь заряжен на величину:
Us = -q1/(Ca + Cb) = -UpCa/(Ca + Cb),
Напряжение, которое уменьшается по экспоненте с постоянной времени R2·Cb накладывается на синусоидальный сигнал и в результате приводит к существенной погрешности (см. рисунок 6C.1). Негативным влиянием от этой апериодической составляющей становится насыщение трансформаторов, встроенных в ММТН или подключенное к нему защитное реле. Превосходным решением этой проблемы является применение комбинированного резистивно-емкостного делителя, передающего корректный сигнал во время переходного режима. Явление насыщения трансформатора с остаточным зарядом не влияет на цифровой выходной интерфейс и низковольтный выход (в пределах +/- 15 В, пиковое) (см. рисунок 6C.2).
Рисунок 6C.1 — Схематическая диаграмма, объясняющая явление остаточных зарядов
Up — напряжение на первичных вводах; Us — напряжение на вторичных выводах
Рисунок 6C.2 — Напряжения при наличии эффекта остаточного заряда
6C.3.1.3 Уравнения up(t) и us(t)
Теоретический переходный процесс, возникающий в сети, может быть описан, при помощи следующих уравнений, ранее введенных для условий установившегося режима:
первичное напряжение: u_{p}(t) = U_{p} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{p}) + U_{pdc}(t) + u_{pres}(t) ;
вторичное напряжение: u_{s}(t) = U_{s} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{s}) + U_{sdc}(t) + u_{sres}(t) .
Внезапное изменение одного или более параметров вызывает переходный процесс.
Сравнение up(t) и us(t) позволяет оценить работоспособность ММТН в переходном режиме согласно таблицам 6C.1 и 6C.2.
Короткое замыкание в первичной цепи
| t < to | t = to | t >= to + (1/fr) | |
| |up(t)| | См. уравнение выше | 0 | 0 |
| Up | FVUpr | 0 | 0 |
| |us(t)| | См. уравнение выше | |us(to)| | <= |us(t < to)| |
| Примечание — to — точное время, когда произошло короткое замыкание. | |||
| t < to | t = to | to < t < t1 | t >= t1 | |
| Up | FVUpr | 0 | 0 | FVUpr |
| Updc | 0 | \pm F_{V}U_{pr} \sqrt{2} | \pm F_{V}U_{pr} \sqrt{2} | 0 |
| |us(t)| | См. уравнение выше | |us(to)| | |Usdc(t)| | 1a |
| Примечание — Значения в этой таблице для наихудшего случая размыкания при to и повторного замыкания при t1 с обратной полярностью для Up. to — точное время, когда выключатель разомкнут. t1 — точное время, когда выключатель повторно включается. | ||||
| 1a Пределы: см. требования, приведенные в таблице 6C.3. | ||||
Пределы погрешности мгновенного напряжения для электронного трансформатора напряжения при наличии остаточного заряда
| Комментарии | f/fr | Up/Upr | U_{pdc}/U_{pr} \sqrt{2} для t <= 0 | \phi_{p} | \epsilon_{u} , % | |
| 2 < f t <= 3 | 3 < f t <= 4,5 | |||||
| Линия, заряженная на единицу FV | 1 | 1 | FV | - \pi/2 | 10 a | 5 a |
| То же самое с обратной полярностью | 1 | 1 | -FV | + \pi/2 | 10 a | 5 a |
| a По согласованию между производителем и заказчиком могут быть приняты другие значения. | ||||||
Где f·t — произведение частоты f на время t и представляет собой число циклов, для которых нормируется точность.
Пределы погрешности мгновенного значения, приведенные в таблице 6C.3, применяются к электронным ТН, работающим на переменном токе с аналоговым сигналом на выходе с амплитудой в пределах +/- 15 В.
Маломощные датчики, применяемые на переменном токе с низковольтным аналоговым сигналом на выходе, и датчики с цифровым сигналом на выходе, соответствующие маске частотной характеристики, определенной в таблице 6A.2, могут не соответствовать требованиям, приведенным в таблице 6C.3. В этом случае прямой цифровой поток данных может при необходимости дополнительно фильтроваться нижестоящим вторичным оборудованием.
Примечание — Соответствие таблице 6A.2 подразумевает нижнюю границу полосы пропускания около 1 Гц, в то время как соответствие таблице 6C.3 - частоту приблизительно 15 Гц.
Каждый раз, когда проверка путем проведения реальных испытаний невозможна, функционирование ММТН должно быть проверено с помощью моделирования. Выбор модели ММТН и программного обеспечения для моделирования требует согласования между изготовителем и потребителем.
Моделирование широко применяется в других областях, т.е. моделирование (с помощью программного обеспечения EMTP, Elecro-Magnetic Transient Program — программы расчета электромагнитных переходных процессов) взамен реального испытания является общепринятым методом, используемым, например, для проверки правильности работы выключателя в сети.
Идентичную модель следует применять при коротком замыкании первичных вводов и при повторном включении линии с остаточными зарядами. Соглашение между производителем и пользователем должно быть основано на сравнении результатов реальных испытаний и моделирования в условиях тока короткого замыкания в первичной цепи. В модели должна быть учтена нелинейность ММТН.
Пример ММТН (в переходном режиме) представлен схемой на рисунке 6C.3.
C1, C2 — емкостные делители напряжения; A — идеальный усилитель с единым усилением по напряжению; TR — индуктивный магнитный преобразователь (трансформатор); R2 — входной импеданс (сопротивление) усилителя A; Rs — полный эквивалентный импеданс (сопротивление) выходной цепи усилителя A; RL — нагрузка
Рисунок 6C.3 — Пример упрощенной модели ММТН
Модель, описывающая схему, должна включать нелинейность индуктивного магнитного трансформатора TR. Моделирование может быть выполнено с различным программным обеспечением, таким как EMTP, Saber, Spice и т.д. RL — это нагрузка, которая должна соответствовать требованиям настоящего стандарта (параллельная или последовательная нагрузка). Порядок моделирования полной испытательной схемы должен соответствовать 6C.3.3.
6C.3.1.5 Влияние переходных процессов на работу защитных реле
На высоковольтных подстанциях ТН подключены к защитным реле. Входной блок данных реле оборудован индуктивными магнитными ТН, обеспечивающими гальваническую развязку. Эти трансформаторы достаточно маленьких размеров и их первичные обмотки имеют очень тонкие провода. Следовательно, они очень чувствительны к присутствию любой постоянной составляющей на их входе. Данная постоянная составляющая тока может вызвать насыщение их магнитных цепей. Повышенный ток, возникающий в результате этого, может вызвать тепловой обрыв первичной цепи. Должно быть проверено влияние электронного ТН на реле во время присутствия остаточных зарядов. Это особенно важно, если выходной сигнал ММТН усилен каким-либо традиционным методом (амплитуда выше +/- 15 В), и он может передавать постоянное напряжение, или напряжение на предельно низкой частоте.
6C.3.2 Определение погрешности в переходном режиме
Погрешность мгновенного значения напряжения определяют следующей формулой:
\text{Погрешностьнапряжения }\epsilon_{u}(t)% = \frac{K_{r} \cdot u_{s}(t) - u_{p}(t)}{u_{p} \sqrt{2}} \cdot 100 ,
где \epsilon_{u}(t)% — погрешность мгновенного значения напряжения;
Kr — номинальный коэффициент преобразования (трансформации).
6C.3.3 Испытание на устойчивость к переходным процессам
6C.3.3.1 Испытание емкостных трансформаторов напряжения на устойчивость к переходным процессам
В МЭК 61869-5 предъявляются требования к работе емкостных ТН в переходном режиме, обусловленном током короткого замыкания в первичной цепи.
Испытание может быть проведено с регистрацией двух сигналов. Первую запись производят с выхода емкостного ТН, вторую запись — с выхода эталонного устройства, преобразующего первичное напряжение и дающего точное определение момента, в который происходит короткое замыкание. Испытание заключается в простом контролировании остаточного значения первичного сигнала непосредственным измерением.
6C.3.3.2 Испытание ММТН на устойчивость к переходным процессам
Погрешность мгновенного напряжения в переходном режиме определяют следующей формулой:
\epsilon_{u}(t)% = \frac{K_{r} \cdot u_{s}(t) - u_{p}(t)}{u_{p} \sqrt{2}} \cdot 100 .
Эта формула может быть заменена следующей:
\epsilon_{u}(t)% = [u_{s}(t) - \frac{1}{K_{r}} u_{p}(t)] \frac{K_{r}}{u_{p} \sqrt{2}} \cdot 100 .
Используя погрешность в установившемся режиме
\epsilon_{u}% = \frac{K_{r} \cdot U_{s} - U_{p}}{U_{p}} \cdot 100 .
Up может быть выражено через Us
U_{p} = \frac{K_{r}U_{s}}{1 + \epsilon_{u}/100} .
Подставляя Up в это выражение из предыдущей формулы, определяют:
\epsilon_{u}(t)% = [u_{s}(t) - \frac{1}{K_{r}} u_{p}(t)] \frac{1}{u_{s} \sqrt{2}} (1 + \epsilon_{u}/100) \cdot 100 .
\frac{\epsilon_{u}}{100} \ll 1 .
Процедура испытания может быть упрощена при использовании следующей формулы:
\epsilon_{u}(t)% = [u_{s}(t) - \frac{1}{K_{r}} u_{p}(t)] \frac{1}{u_{s} \sqrt{2}} \cdot 100 .
Следует отметить, испытания на устойчивость к переходным процессам считают законченными, если охватывают все реальные ситуации в сети, такие как возникновение короткого замыкания в первичной цепи и повторное включение сети с наличием остаточного заряда.
Влияния номинального времени задержки. Для того чтобы избежать нежелательных эффектов на защитные реле, необходимо рассмотреть два варианта:
a) отсутствие взаимосвязи между номинальным временем задержки ММТН и ММТТ. Испытание может быть выполнено без внешней компенсации номинального времени задержки tdr;
b) ММТН, используемый с ТТ, имеющим точно такое же время задержки. Испытание может быть выполнено с применением устройства с временной задержкой, включенным между эталонным трансформатором и дифференциальным усилителем. Время задержки этого устройства должно быть установлено для значений, определяемых как t_{d} = \phi_{e}/2\pi f_{r} , где \phi_{e} и fr являются значениями, представленными в табличке с паспортными данными.
6C.3.3.2.2 Короткое замыкание в первичной цепи
В случае короткого замыкания в первичной цепи при испытании up(t) = 0 для t > 0.
Таким образом, формула, приведенная выше, принимает вид
\epsilon_{u}%(t) = u_{s}(t) \frac{1}{U_{s} \sqrt{2}} \cdot 100 ,
который является математическим выражением требования, предъявляемого в настоящем стандарте.
Примечание - U_{s} \sqrt{2} — амплитудное значение вторичного выходного сигнала ММТН для t < 0 (прежде, чем короткое замыкание произойдет). Эту упрощенную формулу необходимо применять при испытаниях на короткое замыкание в первичной цепи на калиброванном эталонном первичном напряжении. Только один раз использование эталона требуется для того, чтобы идентифицировать точный момент, в который происходит короткое замыкание.
6C.3.3.2.3 Повторное включение в линии с остаточными зарядами
u_{p}(t) = U_{p} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{p}) + u_{pres}(t) ;
u_{s}(t) = U_{s} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{s}) + u_{sres}(t) .
\epsilon_{u}(t)% = [u_{s}(t) - \frac{1}{K_{r}} u_{p}(t)] \frac{1}{u_{s} \sqrt{2}} \cdot 100 .
Заменяя us(t) и up(t) на их выражения, получают
\epsilon_{u}%(t) = \epsilon_{uac}%(t) + \epsilon_{utr}%(t)
\epsilon_{uac}%(t) = \frac{u_{s}sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{s}) - (U_{p}/K_{r})sin(2\pi \cdot f \cdot t + \phi_{p})}{U_{s}} \cdot 100 ;
\epsilon_{utr}%(t) = \frac{u_{sdc}(t) + u_{sres}(t) - (u_{pres}(t)/K_{r})}{U_{s} \sqrt{2}} \cdot 100 .
Первое выражение для \epsilon_{utr}%(t) содержит только синусоидальные составляющие и является погрешностью ММТН в установившемся режиме. Если ММТН корректно настроен, то второе выражение для погрешности \epsilon_{utr}%(t) с компонентом для переходного режима можно не учитывать.
Наихудший случай, когда u_{pdc}(0) = F_{V}U_{s} \sqrt{2} . Постоянная времени ММТН, компонент usdc(t), существенно влияет на выбор метода испытания. Имеется два метода — для большой постоянной времени и для малой постоянной времени.
6C.3.3.2.4 Малые значения постоянной времени
Если usdc(t) совпадает с постоянной времени менее чем 100 мс, то можно использовать испытательную схему, представленную на рисунке 6C.4.
Ref — высоковольтный эталонный делитель с таким же коэффициентом масштабного преобразования напряжения, как и у ММТН; Diff — калиброванный дифференциальный усилитель в необходимой полосе пропускания, определяемой по согласованию между потребителем и изготовителем, и ограниченной проходным фильтром
Рисунок 6C.4 — Испытательная установка для малых значений постоянной времени
Выражение e1(t) установлено для номинального напряжения и частоты; выражение e2(t) — для значения постоянного тока, равного номинальному пиковому значению, умноженному на коэффициент заземления FV:
e_{1} = U_{pr} \cdot \sqrt{2} \cdot sin(2 \cdot \pi \cdot f \cdot t) ;
e_{2} = k \cdot U_{pr} \sqrt{2} .
CLine >= 1000 пФ для того, чтобы обеспечить спад первичного напряжения по крайней мере в 10 раз медленнее, чем спад вторичного напряжения ММТН в ситуации с остаточными зарядами (CB1 и CB2 разомкнуты).
6C.3.3.2.5 Большие значения постоянной времени
Если usdc(t) спадает с постоянной времени более, чем 100 мс, то можно использовать испытательную схему, представленную на рисунке 6C.5.
Ref — высоковольтный эталонный делитель с таким же коэффициентом масштабного преобразования напряжения, как и у ММТН; Diff — калиброванный дифференциальный усилитель с характеристикой полосы пропускания, ограниченной проходным фильтром, определяемой по согласованию между потребителем и изготовителем
Рисунок 6C.5 — Испытательная установка для больших значений постоянной времени
Форма волны ep(t) изображена на рисунке 6C.6.
Рисунок 6C.6 — Типичная форма волны ep(t) во время испытания
6D.1 Схемы испытания точности ММТТ в установившемся режиме
На рисунках 6D.1, 6D.2 и 6D.3 представлены некоторые основные схемы прямого измерения полной погрешности ММТТ.
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; V1 — напряжение на входе синхронного усилителя; R1 — нагрузка, используемая для регулирования напряжения на входе синхронного усилителя; R1 + Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТТ; VIpcs — вторичное напряжение ММТТ; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТТ. Нагрузки R1 и RIpcs должны быть высокоточными. Напряжение на входе синхронного усилителя должно быть отрегулировано в нормальных условиях. Это напряжение должно быть равно номинальному вторичному напряжению
Рисунок 6D.1 — Испытательная схема для определения погрешности ММТТ с аналоговым выходом в установившемся режиме
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; Is — вторичный ток эталонного ТТ; I's — вторичный ток ММТТ; VIpcs — вторичное напряжение ММТТ с аналоговым выходом; Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТТ; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТТ
Рисунок 6D.2 — Схема испытаний для определения погрешности ММТТ с аналоговым выходом в установившемся режиме (альтернативное решение)
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; V1 — напряжение на входе эталонного аналого-цифрового преобразователя; VIpcs — вторичное напряжение ММТТ с аналоговым выходом; R1 — нагрузка, используемая для регулирования напряжения на входе эталонного аналого-цифрового преобразователя; R1 + Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТТ; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТТ. Нагрузка R1 должна быть высокоточной
Рисунок 6D.3 — Схема испытаний для определения погрешности ММТТ с цифровым выходным интерфейсом в установившемся режиме
6D.2 Схемы испытания точности ММТН в установившемся режиме
На рисунках 6D.4, 6D.5 и 6D.6 представлены некоторые основные схемы прямого испытания точности ММТН.
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; V1 — напряжение на входе синхронного усилителя; R1 — нагрузка, используемая для регулирования напряжения на входе синхронного усилителя; VIpcs — вторичное напряжение ММТН; R1 + Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТН; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТН. Нагрузки R1 и RIpcs должны быть высокоточными. Напряжение на входе синхронного усилителя должно быть отрегулировано в номинальных условиях. Это напряжение должно быть равным номинальному вторичному напряжению
Рисунок 6D.4 — Схема испытания для определения погрешности ММТН с аналоговым выходом в установившемся режиме
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; Vs — вторичное напряжение эталонного ТН; V's — вторичное напряжение ММТН; VIpcs — вторичное напряжение ММТН с аналоговым выходом; Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТН; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТН
Рисунок 6D.5 — Схема испытания для определения погрешности ММТН с аналоговым выходом в установившемся режиме (альтернативное решение)
Kr — номинальный коэффициент трансформации эталонного ТТ; V1 — напряжение на входе эталонного аналого-цифрового преобразователя; R1 — нагрузка, используемая для регулирования напряжения на входе эталонного аналого-цифрового преобразователя; VIpcs — вторичное напряжение ММТН с аналоговым выходом; R1 + Rc — номинальная вторичная нагрузка эталонного ТН; RIpcs — номинальная вторичная нагрузка ММТН. Нагрузка R1 должна быть высокоточной
Рисунок 6D.6 — Схема испытания для определения погрешности ММТН с цифровым выходным интерфейсом в установившемся режиме
ГРАФИК, ПОЯСНЯЮЩИЙ ОБЪЕМ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ МНОГОЦЕЛЕВОГО МАЛОМОЩНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА
График показывает пределы погрешности для многоцелевого ММТТ (т.е. ММТТ, который соответствует требованиям как в целях измерений, так и в целях защиты и который дополнительно предназначен для применения в условиях переходного режима).
Маркеры показывают, при каком первичном токе точность фактически проверена во время типовых испытаний. Линии показывают, в каком диапазоне первичного тока точность будет соответствовать требованиям.
Рисунок 6E.1 — Пределы точности многоцелевого ММТТ
Если для применения требуются незначительные отклонения между фазовой и/или амплитудной погрешностями между ММТТ, включаемых в различных фазах, то пользователь может выбрать группу со сходными данными калибровки так же, как это делается и для обычных трансформаторов. Данные о калибровке доступны в протоколах приемо-сдаточных испытаний. Необходимость проведения специальных испытаний при этом отсутствует.
СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ И МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ
| Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального и межгосударственного стандарта |
| IEC 60068-2-6:2007 | - | <*> |
| IEC 60255-27:2013 | IDT | ГОСТ IEC 60255-27-2013 «Реле измерительные и защитное оборудование. Часть 27. Требования безопасности» |
| IEC 60603-7-1:2011 | - | <*> |
| IEC 60794-2:2002 | - | <*> |
| IEC 60794-3:2014 | - | <*> |
| IEC 60812:2006 MOD | ||
| ГОСТ Р 51901.12-2017 (МЭК 60812:2006) «Менеджмент риска. Метод анализа видов и последствий отказов» | IEC 61000-4-1:2006 | - |
| <*>, <1> | IEC 61000-4-2:2008 | MOD |
| ГОСТ 3084.4.2-2013 (IEC 61000-4-2:2008) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний» | IEC 61000-4-3:2006 | IDT |
| ГОСТ IEC 61000-4-3-2016 «Электромагнитная совместимость. Часть 4-3. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к излучаемому радиочастотному электромагнитному полю» IEC 61000-4-4:2012 | ||
| IDT | ГОСТ IEC 61000-4-4-2016 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к электрическим быстрым переходным процессам (пачкам)» | IEC 61000-4-5:2014 |
| IDT | ГОСТ IEC 61000-4-5-2017 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения» | IEC 61000-4-6:2013 |
| - | <*>, <2> | IEC 61000-4-7:2002 |
| MOD | ГОСТ 30804.4.7-2013 (IEC 61000-4-7:2009) «Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств» | IEC 61000-4-8:2009 |
| - | <*>, <3> | IEC 61000-4-9:1993 |
| MOD | ГОСТ 30336-95 (МЭК 1000-4-9-93)/ГОСТ Р 50649-94 (МЭК 1000-4-9-93) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к импульсному магнитному полю. Технические требования и методы испытаний» | IEC 61000-4-10:1993 |
| MOD | ГОСТ Р 50652-94 (МЭК 1000-4-10-93) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к затухающему колебательному магнитному полю. Технические требования и методы испытаний» | IEC 61000-4-11:2004 |
| MOD | ГОСТ 30804.4.11-2013 (IEC 61000-4-11:2004) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к провалам, кратковременным прерываниям и изменениям напряжения электропитания. Требования и методы испытаний» | IEC 61000-4-13:2002 |
| IDT | ГОСТ IEC 61000-4-13-2016 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-13. Методы испытаний и измерений. Воздействие гармоник и интергармоник, включая сигналы, передаваемые по электрическим сетям, на порт электропитания переменного тока. Низкочастотные испытания на помехоустойчивость» | IEC 61000-4-16:1998 |
| MOD | ГОСТ Р 51317.4.16-2000 (МЭК 61000-4-16-98) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 0 до 150 кГц. Требования и методы испытаний» | IEC 61000-4-18:2006 |
| IDT | ГОСТ IEC 61000-4-18-2016 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-18. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к затухающей колебательной волне» | IEC 61000-4-29:2000 |
| IDT | ГОСТ IEC 61000-4-29-2016 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-29. Методы испытаний и измерений. Испытания на устойчивость к провалам напряжения, кратковременным прерываниям и изменениям напряжения на входном порте электропитания постоянного тока» | IEC 61025:2006 |
| - | <*>, <4> | IEC 61076-2-101:2012 |
| - | <*> | IEC TS 61850-2:2003 |
| MOD | ГОСТ Р 54325 (IEC/TS 61850-2:2003) «Сети и системы связи на подстанциях. Часть 2. Термины и определения» | IEC 61850-7-4:2010 |
| IDT | ГОСТ Р МЭК 61850-7-4-2011 «Сети и системы связи на подстанциях. Часть 7. Базовая структура связи для подстанций и линейного оборудования. Раздел 4. Совместимые классы логических узлов и классы данных» | IEC 61869-1:2007 |
| - | <*> | IEC 61869-2:2012 |
| IDT | ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 «Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока» | IEC 61869-3:2011 |
| IDT | ГОСТ IEC 61869-3-2012 «Трансформаторы измерительные. Часть 3. Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения» | IEC TR 61869-103:2012 |
| - | <*> | IEC 62271-100:2008 |
| - | <*> | CISPR 11:2015 |
| - | <*> | ISO/IEC/IEEE 21451-4:2010 |
| - | <*> | EN 50160:2010 |
| - | <*> | <*> Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. |
| Примечание — В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов: | - IDT — идентичные стандарты; | |
| - MOD — модифицированные стандарты. -------------------------------- <1> В части применяемых положений использовать ГОСТ Р 51317.4.1-2000 (МЭК 61000-4-1-2000) «Совместимость технических средств электромагнитная. Испытания на помехоустойчивость. Виды испытаний». <2> В части применяемых положений использовать ГОСТ Р 51317.4.6-99 (МЭК 61000-4-6-96) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями. Требования и методы испытаний». | ||
<3> В части применяемых положений использовать ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 1000-4-8-93) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты. Технические требования и методы испытаний».
<4> В части применяемых положений использовать ГОСТ Р 27.302-2009 «Надежность в технике. Анализ дерева неисправностей».
БИБЛИОГРАФИЯ
| IEC 60044-7 <1>, | Instrument transformers — Part 7: Electronic voltage transformers (Измерительные трансформаторы. — Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения) |
|---|---|
| IEC 60044-8 <2>, | Instrument transformers — Part 8: Electronic current transformers (Измерительные трансформаторы. — Часть 8. Электронные трансформаторы тока) |
| IEC 60050-321:1986, | International Electrotechnical Vocabulary — Chapter 321: Instrument transformers (Международный электротехнический словарь. Часть 321. Измерительные трансформаторы) |
| IEC 60050-421:1990, | International Electrotechnical Vocabulary — Chapter 421: Power transformers and reactors (Международный электротехнический словарь. Глава 421. Силовые трансформаторы и реакторы) |
| IEC 61508-1, | Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety related systems — Part 1: General requirements (Системы электрические/электронные/программируемые электронные, связанные с функциональной безопасностью. Часть 1. Общие требования) |
| IEC 61508-3, | Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety related systems — Part 3: Software requirements (Системы электрические/электронные/программируемые электронные, связанные с функциональной безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению) |
| IEC 61850 (all parts), | Communication networks for power utility automation |
| МЭК 61850 (все части) | «Сети и системы связи для автоматизации энергосистем общего пользования» |
| IEC 61869 (all parts), | Instrument transformers |
| МЭК 61869 (все части) | «Трансформаторы измерительные» |
| IEC 61869-5 <3>, | Instrument transformers — Part 5: Additional requirements for capacitor voltage transformers (Трансформаторы измерительные. Часть 5. Дополнительные требования к емкостным трансформаторам напряжения) |
| IEC 61869-7 <1>, | Instrument transformers — Part 7: Additional requirements for electronic voltage transformers (Трансформаторы измерительные. Часть 7. Дополнительные требования к электронным трансформаторам напряжения) |
| IEC 61869-8 <2>, | Instrument transformers — Part 8: Additional requirements for electronic current transformers (Измерительные трансформаторы. — Часть 8. Дополнительные требования к электронным трансформаторам тока) |
| IEC 61869-9, | Instrument transformers — Part 9: Digital interface for instrument transformers (Измерительные трансформаторы. — Часть 9. Цифровой интерфейс для измерительных трансформаторов) |
| IEC 61869-10 <4>, | Instrument transformers — Part 10: Additional requirements for low-power passive current transformers (Измерительные трансформаторы. Часть 10. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) тока) |
| IEC 61869-11 <5>, | Instrument transformers — Part 11: Additional requirements for low-power passive voltage transformers (Трансформаторы измерительные. Часть 11. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) напряжения) |
| IEEE C37.92-2005, | Standard for analog inputs to protective relays from electronic voltage and current transducers (Стандартные аналоговые входы защитных реле от электронных преобразователей напряжения и тока) |
<1> В Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения».
<2> В Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока».
<3> В Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 61869-5-2019 «Трансформаторы измерительные. Часть 5. Дополнительные требования к емкостным трансформаторам напряжения».
<4> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 59408-2021 (МЭК 61869-10:2017) «Трансформаторы измерительные. Часть 10. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) тока».
<5> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 59409-2021 (МЭК 61869-11:2017) «Трансформаторы измерительные. Часть 11. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) напряжения».