КИСЕЛЕВ Виктор Вячеславович Менеджер проекта Тел. (495) 430 69 20, (495) 781 28 70 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Измерения коэффициента масштабного преобразования напряжения (К_U) переменного тока промышленной частоты, а также угла фазового сдвига (j_U) между входным и выходным напряжениями начались с момента появления трансформаторов, которые и сегодня являются ключевыми компонентами многих электронных и электротехнических устройств.

В настоящее время во ВНИИМС проводится коренная модернизация метрологии высоких напряжений. Идет техническое перевооружение высоковольтных измерений.

В этой связи, в первую очередь, был переоснащен и исследован наиболее востребованный на сегодняшний день эталон единиц коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига электрического напряжения переменного тока промышленной частоты.

Рис.1. Комплект оборудования ГПСЭ K_U и j

Области применения К_U и j_U

Применение ГПСЭ К_U и j_U распространяется на области науки и техники, где требуются измерения масштабных коэффициентов, например, коэффициентов трансформации (измерительные, защитные, силовые трансформаторы напряжения) или коэффициентов деления (емкостные и индуктивные делители напряжения), а также углов фазового сдвига между напряжением на входе и напряжением на выходе масштабного преобразователя.

Наибольшую востребованность измерений параметров К_U и j_U как в России, так и за рубежом в основном определяют два направления: трансформаторостроение и электроэнергетика.

Сегодня в трансформаторо-строении разработаны и действуют международные, европейские и отечественные стандарты, предписывающие 100%-й выходной контроль за коэффициентом трансформации и фазовым углом.

Практически все производители измерительных, защитных и силовых трансформаторов напряжения (ТН) для определения их метрологических характеристик оснащены эталонными установками и мерами К_U и j_U .

Государственный первичный специальный эталон единиц коэффициента масштабного преобразования (безразмерная величина) и угла фазового сдвига (радиан) электрического напряжения переменного тока промышленной частоты создан во ВНИИМС на основе теоретических, исследовательских и экспериментальных работ, выполненных в период с 2007 по 2009 гг. (рис.1). При создании эталона была использована информация, полученная при сотрудничестве в рамках КООМЕТ и ЕВРОМЕТ.

Основные технические характеристики ГПСЭ К_U и j_U

Диапазон номинальных значений напряжений, Uном:

0,1/√3...750/√3 кВ;

Диапазон измерений коэффициентов масштабного преобразования, К_U:

0,1...10000;

Диапазон измерений угла фазового сдвига, j_U :

0... 0,1 рад.

ГПСЭ воспроизводит значения K_U с расширенной неопределенностью U_0.95(K_U), не превышающей 5^.10^-5 + 2^.10^-8.K_U(изм) при десяти независимых наблюдениях, доверительной вероятности Р = 0,95 и коэффициенте охвата К = 2.

ГПСЭ воспроизводит значения j_U с расширенной неопределенностью U_0.95(j_U), не превышающей 3^.10^-5 + 0,012^. j_U(изм) рад при десяти независимых наблюдениях, доверительной вероятности Р = 0,95 и коэффициенте охвата К=2.

Обеспечение воспроизведения единиц K_U и j_U с указанной точностью выполняется при соблюдении правил хранения и применения ГПСЭ.

Значения влияющих величин: температура окружающего воздуха должна находится в пределах (20+5) ^oС, относительная влажность окружающего воздуха не более (30…80) %, атмосферное давление - 630...795 мм рт. ст.

Для соблюдения указанных температурных режимов применения и хранения ГПСЭ K_U и j_U в помещениях установлены кондиционеры.

Контроль за состоянием показателей качества электрической сети, а также температуры, давления и влажности осуществляется в автоматизированном режиме и заносится в протоколы измерений.

В высоковольтном зале располагаются источник высокого напряжения, меры для создания коэффициентов отношений, меры K_U и j_U , высоковольтный мост (компаратор тока).

В пультовой располагаются ПК для расчета измеренных значений (соединен по оптическому кабелю с высоковольтным мостом) и прибор сравнения (применяется при передаче единиц размера от мер К_U и j_U трансформаторам напряжения).

Состав ГПСЭ К_U и j_U

• Источник напряжения переменного тока ИВН 500.
• Набор мер коэффициентов масштабных отношений.
• Набор мер коэффициента масштабного преобразования напряжений и угла фазового сдвига напряжений.
• Мост высоковольтный эталонный.

Результаты исследований ГПСЭ К_U и j_U

Метод исследований эталона

В основу исследований ГПСЭ K_U и j_U положен метод создания эталонных отношений двух синхронизированных напряжений переменного тока промышленной частоты с помощью специального калибратора в привязке к эталону вольта и метод создания углов фазового сдвига также с помощью данного калибратора в привязке к временным меткам.

Исследование погрешностей воспроизведения единиц K_U и j_U проводилось в соответствии с методикой исследования эталона на предмет выявления составляющих погрешности, обусловленных:

• влиянием характеристик калибратора, используемого при исследовании эталона;
• влиянием диапазона измерений;
• влиянием величины прикладываемого напряжения;
• влиянием частоты прикладываемого напряжения;
• влиянием температуры окружающего воздуха.

Результаты сличений

На межнациональном уровне единство измерений K_U и j_U подтверждается сличениями с помощью возимого эталона сравнения.

Научно-технический уровень эталона сравнения соответствует современным достижениям в данной области измерений и по результатам международных сличений находится в одном ряду с эталонами ведущих мировых метрологических центров.

Эффективность от внедрения ГПСЭ K_U и j_U в национальную экономику

Внедрение ГПСЭ K_U и j_U и поверочной схемы для средств измерений K_U и j_U позволит на более высоком метрологическом уровне обеспечить решение задач приоритетных направлений:

• в науке - исследования на высоком напряжении переменного тока промышленной частоты,
• в технике - разработка современного электротехнического оборудования и в промышленности: приборостроение, трансформаторостроение и электроэнергетика.

Наличие в России ГПСЭ K_U и j_U, соответствующего самому высокому метрологическому и техническому уровням, способствует укреплению и расширению международного сотрудничества, достижению всемирного доверия к измерениям на высоком напряжении.

В период с 2007 по 2009 гг. были проведены работы по совершенствованию эталонного комплекса для воспроизведения и хранения единиц коэффициента масштабного преобразования – безразмерная величина – и угла фазового сдвига – радиана – электрического напряжения переменного тока промышленной частоты.

Разработаны методы и средства передачи единиц размера при помощи вторичных и рабочих эталонов рабочим средствам измерений как в условиях стационарных помещений, так и с использованием передвижных поверочных лабораторий и мобильных поверочных комплектов.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования, которые не только подтвердили ранее заявленные метрологические характеристики в Международном Бюро мер и весов, но и позволили улучшить их значения.

В частности:

• диапазон измерений увеличен с 350 кВ до 750/√3 кВ,
• расширенная неопределенность U_0.95 (K_U) снижена с 2^.10^-4 до 5^.10^-5,
• расширенная неопределенность U_0.95 (j_U) снижена с 5^.10^-5 до 3^.10^-5.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии Российской федерации

Ленинский проспект, д. 9, г. Москва, В-49, ГСП-1, 119991

http://www.gost.ru/wps/portal/