14. PARAMETRY PRZEKŁADNKÓW PRĄDOWYCH 14.1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych parametrów indukcyjnych przekładników prądowych stosowanych w układach elektroenergetycznych, oraz zapoznanie się z warunkami badania tych aparatów. W zakres ćwiczenia wchodzi wykonanie wybranych badań zgodnie z zaleceniami normy [14.1]. 14.2.1. nformacje wstępne 14.2. Wiadomości podstawowe Przekładniki prądowe stosowane obecnie w sieciach i instalacjach elektroenergetycznych dzieli się na [14.2]: a) przekładniki indukcyjne, które należą do konstrukcji tradycyjnych, b) przekładniki sensorowe, które są rozwiązaniami opracowanymi i wdrożonymi w ostatnich latach; konstrukcje przekładników sensorowych są aktualnie wciąż rozwijane i udoskonalane. Przedmiotem badań w ćwiczeniu są przekładniki indukcyjne, czyli transformatory prądowe. Zadaniem przekładników prądowych jest: a) przetwarzanie prądów pierwotnych, zwykle o znacznych wartościach, na prądy wtórne o wartościach znormalizowanych, możliwych do zmierzenia powszechnie stosowanymi przyrządami pomiarowymi, b) galwaniczna separacja obwodów pomiarowych i obwodów automatyki elektroenergetycznej od obwodów pierwotnych układu elektroenergetycznego, c) dostarczenie określonych sygnałów niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania układów automatyki elektroenergetycznej, uzyskiwanych przez odpowiednie sumowanie prądów wtórnych przekładników, bądź wykorzystanie tych prądów do tworzenia funkcji logicznych. 14.2.2. Podstawowe dane znamionowe i wielkości charakteryzujące przekładniki prądowe Podstawową konstrukcją przekładnika prądowego indukcyjnego jest przekładnik jednoprzekładniowy, czyli wyposażony w jedno uzwojenie pierwotne i jedno uzwojenie wtórne (rys. 14.1). Zgodnie z normą [14.1] zaciski uzwojenia pierwotnego (strony pierwotnej) oznaczane są symbolami i, natomiast zaciski uzwojenia wtórnego (strony wtórnej) i. Do chwili obecnej powszechnie stosowane są jednak jeszcze oznaczenia starsze, tj.: K, L dla zacisków strony pierwotnej oraz k, l
dla zacisków strony wtórnej. stnieje znormalizowany szereg wartości znamionowych prądów strony pierwotnej pn [14.1]: 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 75 A i ich dziesiętne wielokrotności i części, przy czym wartości podkreślone są wartościami zalecanymi. Znormalizowane wartości znamionowych prądów wtórnych sn, to: 1, 2 i 5 A, przy czym wartością zalecaną jest 5 A. Rys. 14.1. Schemat przekładnika prądowego wraz z oznaczeniami zacisków strony pierwotnej (, ) i wtórnej (, ). Znamionowa przekładnia przekładnika K n, to iloraz prądów znamionowych: pierwotnego pn i wtórnego sn : pn K n =. (14.1) sn Rzeczywista przekładnia przekładnika, to stosunek rzeczywistego prądu pierwotnego do rzeczywistego prądu wtórnego. Znamionowa moc przekładnika, to sumaryczna moc pozorna przyrządów pomiarowych włączonych do obwodu wtórnego przekładnika. Znormalizowane wartości mocy znamionowych to: 2,5 5 10 15 i 30 VA [14.1], choć w zależności od potrzeby są produkowane przekładniki na większe wartości mocy znamionowych, do 90 VA. Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny th, to wartość skuteczna prądu pierwotnego, którą przekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi powinien wytrzymać przez jedną sekundę bez uszkodzenia. Możliwe jest również określenie prądu th dla innych czasów próby: 0,5s, 2s i 3s. Znamionowy prąd dynamiczny dyn, to wartość szczytowa prądu pierwotnego, którą przekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi powinien wytrzymać bez uszkodzenia elektrycznego bądź mechanicznego w wyniku działania sił elektromagnetycznych.
Błąd prądowy (błąd przekładni, błąd modułu) przekładnika %, to błąd wprowadzany przez przekładnik do pomiaru prądu, wynikający z tego, że przekładnia rzeczywista nie jest równa przekładni znamionowej; błąd ten wyrażony w procentach, to różnica pomiędzy rzeczywistą wartością skuteczną prądu wtórnego s pomnożoną przez przekładnię znamionową przekładnika K n, a rzeczywistą wartością skuteczną prądu pierwotnego p, odniesiona do p : K n s p % = 100%. (14.2) Błąd kątowy to kąt fazowy pomiędzy wektorami prądów pierwotnego i wtórnego, jeżeli zwroty tych wektorów są tak dobrane, że w idealnym przekładniku jest on równy zeru. Błąd całkowity ε c to wartość skuteczna prądu w stanie ustalonym, będącego różnicą pomiędzy chwilowymi wartościami prądu pierwotnego i p, a chwilowymi wartościami rzeczywistego prądu wtórnego i s pomnożonymi przez znamionową przekładnię przekładnika K n, przy oznaczeniu kierunku przepływu prądów pierwotnego i wtórnego, zgodnymi z przyjętą zasadą oznaczania zacisków. Błąd całkowity jest wyrażany w procentach wartości skutecznej prądu pierwotnego, zgodnie z zależnością: p 100 1 T 2 ε c = ( K nis i p ) dt, (14.3) T 0 p gdzie: T czas trwania jednego okresu. 14.2.3. Przekładniki prądowe do pomiarów i do zabezpieczeń. Przekładniki prądowe stosowane w elektroenergetyce dzieli się na: a) przekładniki do pomiarów, które służą do zasilania przyrządów pomiarowych, takich jak np. amperomierze, cewki prądowe watomierzy i liczników energii elektrycznej, b) przekładniki do zabezpieczeń, których zadaniem jest zasilanie obwodów automatyki zabezpieczeniowej w stacjach elektroenergetycznych. Rozróżnienie tych dwóch rodzajów przekładników wynika z ich odmiennych właściwości i funkcji w dwóch stanach pracy układu elektroenergetycznego: w stanie roboczym, w stanie zakłóceniowym, przede wszystkim podczas zwarć.
Przez obwód pierwotny przekładnika pracującego w określonym miejscu układu elektroenergetycznego płyną nie tylko prądy obciążenia roboczego, lecz sporadycznie pojawiają się również prądy zwarciowe. Jeśli w obwodzie wtórnym przekładnika włączone są przyrządy pomiarowe, to ich zadaniem jest pomiar prądu, mocy czy energii w stanach roboczych, do czego dobrane są odpowiednio zakresy pomiarowe przyrządów. Przepływający w bardzo krótkim czasie prąd zwarciowy nie musi być dokładnie zmierzony przez te przyrządy, a wręcz przeciwnie: dokładny pomiar prądu zwarciowego, wielokrotnie przekraczającego obciążenia robocze, a tym samym zakresy pomiarowe przyrządów, może spowodować zniszczenie mierników. Dlatego od przekładników prądowych do pomiarów wymaga się dużej dokładności transformacji prądu pierwotnego w zakresie, odpowiadającym roboczym stanom obciążenia. Błąd transformacji w stanach zakłóceniowych, głównie podczas zwarć, może być natomiast bardzo duży. Przekładniki te powinny posiadać liniową charakterystykę magnesowania w zakresie obciążeń roboczych, natomiast poza tym zakresem powinno następować możliwie szybkie nasycenie rdzenia (rys. 14.2a). Od przekładników prądowych do zabezpieczeń wymaga się z kolei określonej dokładności transformacji w stanach zakłóceniowych, gdy prąd pierwotny może wielokrotnie przekraczać prąd znamionowy przekładnika, natomiast błąd pomiaru w stanach obciążenia roboczego nie ma w tym przypadku istotnego znaczenia. Dlatego krzywa magnesowania przekładników do zabezpieczeń powinna być liniowa w zakresie wielokrotnie przekraczającym zakres obciążeń roboczych (rys. 14.2b). a) b) B ( s ) ε c >= 10% B n ( sn ) zakres obciążeń roboczych B ( s ) ε c <= od klasy przekładnika zakres obciążeń roboczych B n ( sn ) znamionowy graniczny prąd pirewotny H n ( pn ) PL H ( p ) H n ( pn ) H ( p ) Rys. 14.2. Porównanie krzywych magnesowania i zakresów pracy przekładnika do pomiarów (a) i przekładnika do zabezpieczeń (b); H, B natężenie pola magnetycznego i indukcja magnetyczna w rdzeniu przekładnika, p, s prąd pierwotny i wtórny przekładnika, PL znamionowy prąd pierwotny bezpieczny przyrządu, ε c błąd całkowity, indeks n oznacza wielkość znamionową.
Opisane cechy obydwu rodzajów przekładników charakteryzują określone parametry [14.1]. Przekładnik do pomiarów charakteryzowany jest przez: znamionowy prąd pierwotny bezpieczny przyrządu PL jest to wartość skuteczna minimalnego prądu pierwotnego p, przy którym błąd całkowity ε c (14.3) przekładnika prądowego do pomiarów jest równy lub większy niż 10% przy obciążeniu znamionowym (rys. 14.2). współczynnik bezpieczeństwa przyrządu FS jest to stosunek znamionowego prądu pierwotnego bezpiecznego przyrządu PL do znamionowego prądu pierwotnego pn : PL FS =, (14.4) wtórna graniczna siła elektromotoryczna U sgr to iloczyn współczynnika bezpieczeństwa przyrządu FS, znamionowego prądu wtórnego sn oraz sumy wektorowej obciążenia znamionowego Z n i impedancji uzwojenia wtórnego Z s : sgr sn pn U = FS Z + Z. (14.5) n s Znamionowe współczynniki bezpieczeństwa przyrządów FS przekładników do pomiarów mają zwykle wartości od 3 do 5. Przykładowo jeśli FS = 3 to znaczy, że błąd całkowity przekładnika ε c przy prądzie pierwotnym p = 3 pn = PL nie jest mniejszy niż 10%. Przekładniki do pomiarów są tym lepsze, im mają niższą wartość współczynnika FS. Dalszy wzrost prądu pierwotnego powyżej wartości PL powoduje już jedynie nieznaczny przyrost prądu wtórnego s. Znormalizowane klasy przekładników prądowych do pomiarów wynoszą: 0,1-0,2-0,5 1 3-5. Przekładnik do zabezpieczeń jest charakteryzowany przez: znamionowy graniczny prąd pierwotny pngr jest to wartość skuteczna prądu pierwotnego, do której przekładnik spełnia wymagania w zakresie błędu całkowitego, tzn. błąd całkowity ε c (14.3) jest mniejszy lub równy od klasy przekładnika, współczynnik graniczny dokładności n gr jest to stosunek znamionowego granicznego prądu pierwotnego pngr do znamionowego prądu pierwotnego pn przekładnika: pngr n gr =, (14.6) pn
wtórna graniczna siła elektromotoryczna U sgr jest zdefiniowana analogicznie jak dla przekładników do pomiarów z ta różnicą, że współczynnik bezpieczeństwa przyrządu w zależności (14.5) jest zastąpiony przez współczynnik graniczny dokładności n gr : U = n Z + Z. (14.7) sgr gr sn n s Przekładniki prądowe do zabezpieczeń posiadają zwykle jedną z dwóch klas: 5P albo 10P. Znormalizowane wartości współczynników granicznych dokładności n gr wynoszą: 5-10 - 15-20 - 30. Przykładowo, jeśli n gr = 20 przy klasie 5P (oznaczenie 50) to znaczy, że przy prądzie pierwotnym p = 20 pn błąd całkowity przekładnika ε c nie przekracza jeszcze 5%. 14.3. Niezbędne przygotowanie studenta Studentów przystępujących do ćwiczenia obowiązuje znajomość materiału teoretycznego dotyczącego przekładników prądowych elektroenergetycznych zawartego w rozdziale 8 pozycji [14.2]. 14.4. Opis stanowiska laboratoryjnego Stanowisko laboratoryjne jest wyposażone w zestaw przekładników prądowych badanych i wzorcowych, transformator prądowy oraz zestaw przyrządów pomiarowych umożliwiających przeprowadzenie ćwiczenia. Przekładnik wzorcowy posiada klasę o co najmniej dwa rzędy wyższą od badanego przekładnika energetycznego. Poszczególne układy pomiarowe przekładników są zestawiane na bieżąco w trakcie wykonywania badań. 14.5. Program ćwiczenia Dla wskazanych przez prowadzącego przekładników prądowych należy wykonać wymienione niżej badania pokrywające się w znacznej mierze z badaniami wyrobu określonymi w normie [14.1]. 14.5.1. Odczytanie danych z tabliczki znamionowej przekładnika. Tabliczka znamionowa przekładnika prądowego powinna zawierać co najmniej oznaczenia zawarte w tabeli 14.1.
14.5.2. Sprawdzenie oznaczeń zacisków. Oznaczenia zacisków przekładnika prądowego powinny odpowiadać oznaczeniom podanym na rys. 14.3, dla przekładników o różnej konstrukcji. Przekładniki starsze mogą posiadać stosowane do niedawna oznaczenia K (), L () oraz k (),l () odpowiednio dla uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Zaciski powinny być oznaczone wyraźnie i trwale na ich powierzchni lub w bezpośrednim sąsiedztwie. Tab. 14.1. Wymagane oznaczenia na tabliczce znamionowej przekładnika prądowego [14.1] Lp. Elementy oznaczenia 1 Nazwa wytwórcy lub inny znak, za pomocą którego przekładnik może być łatwo zidentyfikowany 2 Numer seryjny lub oznaczenie typu (najlepiej obydwa oznakowania) 3 Znamionowe prądy pierwotny i wtórny w postaci: K n = pn / sn A (np. K n =100/5 A) 4 Częstotliwość znamionowa (np. 50 Hz) 5 Moc znamionowa i odpowiadająca jej klasa dokładności oraz inne informacje podane w następujący sposób: a) dla przekładników do pomiarów: moc znamionowa, klasa dokładności i współczynnik bezpieczeństwa przyrządów, np.:15va klasa 0,5 FS5 b) dla przekładników do zabezpieczeń: moc znamionowa, klasa dokładności i współczynnik graniczny dokładności, np.: 30 VA klasa 5P 10 6 Najwyższe dopuszczalne napięcie urządzenia (najwyższe napięcie robocze, wartość skuteczna) np. 3,6 kv lub 12 kv 7 Znamionowy poziom izolacji (znamionowe napięcie probiercze o częstotliwości sieciowej, wartość skuteczna / znamionowe napięcie probiercze udarowe piorunowe, wartość szczytowa) np.: 6/- kv (kreska oznacza brak poziomu), lub 28/75 kv *) 8 Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny ( th ) i znamionowy prąd dynamiczny ( dyn ), jeżeli jest inny niż 2,5-krotny prąd th, np.: 13 ka lub 13/40 ka 9 Klasa izolacji, jeżeli jest inna niż klasa A 10 W przekładnikach o więcej niż jednym uzwojeniu wtórnym, przeznaczenie każdego uzwojenia i odpowiadające mu zaciski *) Uwaga: oznaczenia podane w p. 6 i 7 mogą być połączone w jedno, np.: 1,2/6/- kv lub 12/28/75 kv Sprawdzenia prawidłowości oznaczeń zacisków należy dokonać w jednym z dwóch układów pomiarowych przedstawionych na rys. 14.4. W układzie z rys. 14.4a należy użyć przekładnika wzorcowego PW, czyli przekładnika o klasie co najmniej 2 rzędy wyższej niż klasa przekładnika badanego PB. Przekładnik wzorcowy PW jest włączony szeregowo z przekładnikiem badanym PB w obwód transformatora wielkoprądowego TW, przy czym obydwa przekładniki mają jednakowe przekładnie znamionowe i tę samą wartość znamionowego prądu wtórnego. Oznaczenia zacisków są prawidłowe, jeżeli wskazanie amperomierza A2 jest bliskie zeru, podczas wymuszenia po stronie pierwotnej przekładników prądu bliskiego ich prądowi znamionowemu. Amperomierz A1, włączony w obwód przekładnika transformatorowego transformatora TW, służy do pomiaru prądu probierczego.
Drugi sposób nie wymaga użycia przekładnika wzorcowego, a przekładnik badany PB jest przyłączony do źródła prądu stałego w sposób przedstawiony na rys. 14.4b. Oznaczenie zacisków jest prawidłowe, jeśli w chwili włączenia łącznika Ł wskazówka miliwoltomierza wychyla się w prawo, natomiast otwarciu łącznika Ł towarzyszy wychylenie się wskazówki przyrządu w lewo. Wartość prądu probierczego należy dobrać, nastawiając rezystor R, tak, aby nie powodować zbytniego obciążenia źródła prądu stałego, ani nie przekroczyć zakresu pomiarowego miliwoltomierza mv. Jeżeli badany przekładnik nie ma oznaczonych zacisków, to zaciski jednej ze stron należy oznaczyć dowolnie, a zaciski drugiej strony oznaczyć zgodnie z wynikiem opisanych tu badań. a) b) S3 c) C1 C2 d) 1 1 2 2 1 S 1 S 1 2 2 S 1 S 1 2 Rys.14.3. Oznaczenia zacisków przekładników prądowych [14.1]; a) przekładnik jednoprzekładniowy, b) przekładnik z zaczepem w uzwojeniu wtórnym, c) przekładnik z uzwojeniem pierwotnym o dwu sekcjach do łączenia szeregowo lub równolegle, d) przekładnik z dwoma uzwojeniami wtórnymi, każde na własnym rdzeniu (podano dwa alternatywne oznaczenia zacisków wtórnych). 14.5.3. Próba izolacji uzwojenia pierwotnego napięciem o częstotliwości sieciowej. Próba ta polega na przyłożeniu napięcia probierczego o częstotliwości sieciowej pomiędzy zwarte zaciski uzwojenia pierwotnego a podstawę, zbiornik oleju (w przekładnikach o izolacji olejowej), rdzeń (jeśli może być uziemiony) i wszystkie zaciski uzwojenia wtórnego, które należy połączyć razem i uziemić (rys. 14.5a). Wyznaczoną wartością napięcia powinna być wartość skuteczna. Próbę izolacji uzwojenia pierwotnego przeprowadza się przy użyciu aparatu do prób napięciowych APN (rys. 14.5). Pomiar należy przeprowadzić w ten sposób, że napięcie probiercze jest zwiększane od odpowiednio małej wartości do wartości końcowej podanej w tabeli 14.2 tak szybko, jak to umożliwia jego pomiar. Pełne napięcie probiercze powinno być utrzymywane przez 60 s, a następnie szybko zmniejszone do odpowiednio małej wartości, zanim zostanie wyłączone. Wynik próby należy uznać za pozytywny, jeśli podczas próby nie wystąpiły przeskoki na izolacji badanego przekładnika oraz jeżeli nie stwierdzono ani przebicia izolacji, ani trwałych zmian właściwości izolacyjnych przekładnika.
a) L DŁ TW A1 N PW PB A2 b) Ł + PB R + mv - Rys. 14.4. Schematy układów probierczych do sprawdzania oznaczeń zacisków przekładników prądowych: a) w obwodzie prądu przemiennego przy użyciu przekładnika wzorcowego, b) w obwodzie prądu stałego; PB przekładnik badany, PW przekładnik wzorcowy, DŁ dławik do regulacji prądu probierczego, TW transformator wielkoprądowy, Ł łącznik. L N Ł ATr APN TP A1 a) b) PB PB Rys. 14.5. Schemat układu do prób izolacji uzwojeń przekładnika napięciem o częstotliwości sieciowej: a) uzwojenia pierwotnego, b) uzwojenia wtórnego; APN aparat do prób napięciowych, ATr autotransformator, TP transformator probierczy, Ł łącznik, PB przekładnik badany.
Jeśli uzwojenie pierwotne jest podzielone na dwie lub więcej sekcji (rys. 14.3c), to każda sekcja powinna wytrzymać w ciągu jednej minuty napięcie probiercze o wartości 3 kv, przyłożone pomiędzy badane uzwojenie a wszystkie inne uzwojenia, połączone razem z podstawą i uziemione. Tab. 14.2. Znamionowe poziomy izolacji uzwojeń pierwotnych przekładników prądowych [14.1] Najwyższe dopuszczalne napięcie U m. (wartość skuteczna) [kv] 0,72 1,2 3,6 7,2 12 17,5 24 36 o częstotliwości sieciowej (wartość skuteczna) [kv] 3 6 10 20 28 38 50 70 Znamionowe napięcie probiercze udarowe piorunowe (wartość skuteczna) [kv] - - 20 40 40 60 60 75 75 95 95 125 145-170 14.5.4. Próba izolacji uzwojenia wtórnego napięciem o częstotliwości sieciowej. Próba ta jest przeprowadzana również przy użyciu aparatu do prób napięciowych APN (rys. 14.5), przy czym napięcie probiercze jest przyłożone pomiędzy zwarte zaciski uzwojenia wtórnego a zwarte, uziemione i połączone z podstawą zaciski uzwojenia pierwotnego (rys. 14.5b). zolacja uzwojenia wtórnego powinna wytrzymać w ciągu 60 s napięcie probiercze o wartości skutecznej 3 kv. Jeżeli przekładnik posiada więcej niż jedno uzwojenie wtórne lub sekcje, (rys. 14.3d), to każde uzwojenie lub sekcja powinny wytrzymać w ciągu jednej minuty napięcie probiercze o wartości skutecznej 3 kv, przyłożone pomiędzy badane uzwojenie a wszystkie inne uzwojenia, połączone razem z podstawą i uziemione. 14.5.5. Próba izolacji międzyzwojowej przekładników prądowych. Próba ta powinna być wykonana według jednego z opisanych niżej sposobów A lub B. Prowadzący ćwiczenie wskazuje sposób, według którego należy przeprowadzić próbę. Sposób A. Przy otwartym uzwojeniu wtórnym (lub przyłączonym do niego mierniku o dużej impedancji wewnętrznej służącego pomiaru wartości szczytowej napięcia) należy przez uzwojenie pierwotne przepuścić w ciągu 60 s prąd przemienny, praktycznie sinusoidalny, o częstotliwości między 40 Hz a 60 Hz, o wartości skutecznej równej znamionowemu prądowi pierwotnemu. Przepuszczony prąd
powinien być ograniczony, jeśli na zaciskach uzwojenia wtórnego uzyska się wartość szczytową (amplitudę) napięcia probierczego równą 4,5 kv przed osiągnięciem prądu znamionowego w uzwojeniu pierwotnym. Sposób B. Przy otwartym uzwojeniu pierwotnym należy do zacisków uzwojenia wtórnego doprowadzić w ciągu 60 s wymagane napięcie probiercze tak, aby wartość skuteczna prądu w uzwojeniu wtórnym nie przekroczyła wartości znamionowej prądu tego uzwojenia, lub aby wartość szczytowa (amplituda) tego napięcia nie przekroczyła 4,5 kv. Jeżeli przyłożone w ten sposób napięcie szczytowe uzwojenia wtórnego osiągnie przy znamionowym prądzie wtórnym wartość szczytową mniejszą niż 4,5 kv, to napięcie to uznaje się za napięcie probiercze. W przeciwnym razie napięcie probiercze jest równe 4,5 kv. Jeśli przekładnik posiada rozszerzony zakres prądowy, nastawiany prąd znamionowy dotyczy zakresu rozszerzonego. Należy wyjaśnić, że próba izolacji międzyzwojowej nie ma na celu odtworzenia warunków występujących przy otwarciu uzwojenia wtórnego, lecz wykazanie, że izolacja międzyzwojowa jest prawidłowa. Otwarcie uzwojenia wtórnego przekładnika podczas eksploatacji, szczególnie gdy uzwojenie to posiada dużą liczbę zwojów, stwarza zagrożenie zarówno dla izolacji przekładnika jak i dla obsługi. Tab. 14.3. Granice błędu prądowego przekładników do pomiarów [14.1] Klasa dokładności Procentowy błąd prądowy przy podanych poniżej procentowych wartościach prądu znamionowego (+ lub -) 5% 20% 50% 100% 120% 0,1 0,4 0,2-0,1 0,1 0,2 0,75 0,35-0,2 0,2 0,5 1,5 0,75-0,5 0,5 1 3,0 1,5-1,0 1,0 3 - - 3,0-3,0 5 - - 5,0-5,0 14.4.6. Sprawdzenie dokładności. W ramach sprawdzenia dokładności badanych przekładników należy wykonać: a) dla przekładnika do pomiarów: pomiar błędu prądowego %, sprawdzenie współczynnika bezpieczeństwa przyrządu FS, b) dla przekładnika do zabezpieczeń: pomiar błędu prądowego %, sprawdzenie błędu całkowitego ε c przy znamionowym granicznym prądzie pierwotnym pngr.
Pomiar błędu kątowego wymaga zastosowania złożonego układu pomiarowego, jest czasochłonny i trudny do wykonania podczas ćwiczeń laboratoryjnych. Z tego powodu nie wchodzi on w zakres omawianego ćwiczenia. Pomiar błędu prądowego przekładników o najwyższych klasach dokładności (0,1 i 0,2) przeprowadza się przy użyciu specjalnego mostka zapewniającego wymaganą dokładność pomiarów. W omawianym ćwiczeniu ograniczono się do prostszego układu pomiarowego, którego schemat przedstawiono na rys. 14.6, a który służy do sprawdzania przekładników o niższych klasach dokładności, tj. 0,5 1,0 3,0 i 5,0. Klasa przekładnika wzorcowego PW (rys. 14.6) powinna być o co najmniej dwa rzędy wyższa niż klasa przekładnika badanego PB. Klasa użytych przyrządów pomiarowych nie powinna być niższa niż 0,5. Błąd prądowy % należy określić korzystając z zależności (14.2), przy czym prąd pierwotny p należy określić w oparciu o pomiar przekładnikiem wzorcowym. Podczas wyznaczania błędu prądowego obciążenie przekładnika badanego PB (rys. 14.6) powinno mieć współczynnik mocy 0,8 indukcyjny, z wyjątkiem obciążeń mniejszych niż 5 VA, dla których dopuszcza się wartość współczynnika mocy w zakresie od 0,8 indukcyjny do 1,0. W żadnym przypadku obciążenie przekładnika podczas próby nie powinno być mniejsze niż 1 VA. Obciążenie to (rys. 14.6) ustala się na podstawie wskazań woltomierza V s (napięcie U s w zależności 14.8) i amperomierza A s (prąd s ) zgodnie ze wzorem: S = U s s. (14.8) L DŁ TW A1 N PW PB A w V s As R Rys. 14.6. Schemat układu pomiarowego do sprawdzania błędu prądowego przekładników prądowych; R rezystor suwakowy o cos ϕ = 0,8; pozostałe oznaczenia jak na rys. 14.4.
Dla wskazanych przez prowadzącego przekładników prądowych do pomiarów o klasach 0,5 i 1 należy sprawdzić ich dokładność dla obciążeń podanych w tabeli 14.3, tj. przy 5%,20%, 100% i 120% obciążenia znamionowego, lecz nie mniej niż 1 VA. Przekładniki do pomiarów o klasach 3 i 5 powinny być badane przy 50% i 120% obciążenia znamionowego (tabela 14.3), lecz nie mniej niż 1 VA. Przekładniki mające rozszerzony zakres pomiarowy większy niż 120% powinny być sprawdzane przy prądzie rozszerzonego zakresu pomiarowego, zamiast przy 120% prądu znamionowego. Sprawdzenie współczynnika bezpieczeństwa przyrządu FS może być wykonywane z użyciem tzw. próby pośredniej (rys. 14.7). Przy otwartym uzwojeniu pierwotnym, uzwojenie wtórne zasilane jest napięciem praktycznie sinusoidalnym o częstotliwości znamionowej i o wartości skutecznej równej granicznej sile elektromotorycznej U sgr (14.5). W celu określenia U sgr z zależności (14.5) należy dokonać pomiaru rezystancji i reaktancji indukcyjnej uzwojenia wtórnego badanego przekładnika, wykorzystując przyrządy dostępne na stanowisku (mostek Thomsona i miernik indukcyjności). Rezystancję uzwojenia wtórnego, zmierzoną dla temperatury równej temperaturze otoczenia ϑ należy przeliczyć na temperaturę 75 C, korzystając z zależności [14.3]: 1 + 75 α 0 234,5 + 75 R 75 = Rϑ =, (14.9) 1 234,5 + ϑ + ϑ α 0 gdzie: R 75, R ϑ rezystancja uzwojenia odpowiednio w temperaturze 75 C i w temperaturze otoczenia ϑ, α 0 temperaturowy współczynnik rezystancji, 1 1 α 0 = 234,5 C. W układzie z rys. 14.7 w uzwojeniu wtórnym płynie prąd wzbudzający exc wymuszony przez graniczną siłę elektromotoryczną U sgr. Prąd ten wyrażony jako wartość procentowa exc% znamionowego prądu wtórnego sn pomnożonego przez współczynnik bezpieczeństwa przyrządu FS: exc ε c ( PL) exc% = 100% 10%, (14.10) FS sn jest w przybliżeniu równy błędowi całkowitemu przekładnika ε c (PL) przy znamionowym prądzie pierwotnym bezpiecznym dla przyrządów PL, i zgodnie z zależnością (14.10) powinien przekraczać 10%.
L ATr R V PB N A Rys. 14.7. Schemat układu sprawdzania błędu całkowitego przekładników metodą pośrednią; układ służy w ćwiczeniu do sprawdzania współczynnika bezpieczeństwa przyrządu FS przekładników do pomiarów oraz znamionowego współczynnika granicznego dokładności n gr przekładników do zabezpieczeń; R rezystor suwakowy o ilorazie R/Z = 0,8; pozostałe oznaczenia jak na rys. 14.5. Dla wskazanych przez prowadzącego przekładników prądowych do zabezpieczeń należy dokonać pomiaru błędu prądowego % w układzie z rys. 14.6 oraz błędu całkowitego ε c przy znamionowym granicznym prądzie pierwotnym pngr w układzie z rys. 14.7. Błąd prądowy przekładników do zabezpieczeń określa się dla znamionowego prądu pierwotnego (tabela 14.4), podobnie jak dla przekładników do pomiarów. Pomiar błędu całkowitego ε c przy znamionowym granicznym prądzie pierwotnym pngr dokonywany jest w ćwiczeniu identycznie jak w przypadku sprawdzania współczynnika bezpieczeństwa przyrządu FS przekładników do pomiarów z tą różnicą, że wartość granicznej siły elektromotorycznej U sgr należy określić z zależności 14.7, a w miejsce współczynnika FS w zależności (14.10) wchodzi znamionowy współczynnik graniczny dokładności n gr. Wymuszony przez tę siłę elektromotoryczną prąd wzbudzający exc, wyrażony w procentach znamionowego prądu wtórnego sn pomnożonego przez znamionowy współczynnik graniczny dokładności n gr (14.6): exc ε c ( pngr ) exc% = 100%, (14.11) n nie powinien przekraczać granic błędu całkowitego podanych w tabeli 14.4. Tab.14.4. Granice błędu prądowego przekładników do zabezpieczeń [14.1] Klasa dokładności Błąd prądowy przy znamionowym prądzie pierwotnym (+ lub -) sn gr Błąd całkowity przy znamionowym granicznym prądzie pierwotnym (+ lub -) - % % 5P 1 5 10P 3 10
14.6. Opracowanie wyników badań Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać: 1. Krótki opis celu i zakresu wykonanych badań. 2. Dane znamionowe badanych przekładników prądowych oraz przekładnika wzorcowego 3. Schematy układów pomiarowych wykorzystanych podczas realizacji ćwiczenia. 4. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów wykonanych w ramach prób opisanych w punkcie 14.5. 5. Porównanie wyników pomiarów z wymogami normy [14.1], zestawionymi w tabelach 14.1 14.4. 6. Wnioski wynikające z przeprowadzonych pomiarów. 14.7. Literatura [14.1] PN-EN 60044-1 Przekładniki. Przekładniki prądowe. PKN 2000. [14.2] Markiewicz H.: Urządzenia elektroenergetyczne, WNT, Warszawa, 2001. [14.3] Kurdziel R.: Podstawy elektrotechniki, WNT, Warszawa, 1972.