Учет электроэнергии двухэлементным счетчиком в режиме ОЗЗ

Рассмотрим особенности учета электроэнергии двухэлементным счетчиком в разветвленной сети с изолированной нейтралью в режиме однофазного замыкания на землю. В случае металлического замыкания фазы А на землю (рис. 1) напряжение фазы А в месте пробоя UзА равно 0, нейтраль сети получает по отношению к земле смещение, равное напряжению фазы А с обратным знаком: U_N = — U_A, напряжения неповрежденных фаз UзB и UзC возрастают в √3 раз, появляется напряжение нулевой последовательности U₀ равное напряжению смещения нейтрали U_N.

Учитывая характерные для рассматриваемых сетей малые значения отношения суммарных активной и емкостной проводимостей, называемых коэффициентом успокоения, активной проводимостью фаз на землю можно пренебречь. Емкостные токи стекают с проводов фаз В и С всех линий, присоединенных к сборным шинам подстанции, в землю и проходят к месту повреждения. Здесь они суммируются и возвращаются по проводу фазы А поврежденной линии.

Суммарный утроенный ток нулевой последовательности неповрежденных участков равен геометрической сумме токов замыкания на землю фаз В и С всех неповрежденных линий.

Утроенный ток нулевой последовательности I₀ поврежденной линии равен ему по величине и противоположен по знаку. Поскольку межфазные напряжения остаются неизменными, то к фазам нагрузки продолжают подводиться нормальные напряжения и бесперебойность работы потребителей не нарушается. Так как ток замыкания на землю принят чисто емкостным, то ток нулевой последовательности ортогонален напряжению нулевой последовательности и, следовательно, активная мощность нулевой последовательности равна нулю. В этом случае мощность присоединения определяется только током нагрузки Iн и не изменяется по сравнению с нормальным режимом с той же нагрузкой.

Однако, исходя из выражения (1), можно показать, что в рассмотренном режиме двухэлементный счетчик С1₁ установленный на поврежденной линии, измеряет следующую мощность [1]:

где:

• Рн – активная мощность присоединения (нагрузки);
• Uзв – напряжение фазы В относительно земли;
• I₀ – ток нулевой последовательности линии;
• ϕ_зВ0 – угол между векторами Uзв и I₀.

Относительная погрешность измерения мощности двухэлементным счетчиком в данном случае:

Ток нулевой последовательности I₀ поврежденного участка может значительно превышать значение токов замыкания на землю отдельных неповрежденных участков. Поэтому погрешность двухэлементного счетчика будет максимальной именно на поврежденном участке. Учитывая, что ток замыкания на землю Iз равен утроенному току нулевой последовательности, из векторной диаграммы (рис. 1,6) получим выражение для определения погрешности двухэлементного счетчика С1₁, в режиме замыкания фазы А:

где: ϕ – угол сдвига между фазным напряжением Uф и током нагрузки Iн.

Ток Iз может быть определен из следующего приближенного выражения:

где:

• U — линейное напряжение сети, кВ;
• L — суммарная длина линий, км;
• а — коэффициент, равный 350 кВ*км/А для воздушных и 10 кВ*км/А для кабельных линий.

Если пренебречь активными потерями в линии, то показания счетчиков, установленных в начале и конце неразветвленного участка должны совпадать. В рассматриваемом случае однофазного замыкания фазы А на землю разница в показаниях счетчиков С1₁ и С1₂, поврежденного участка при коэффициенте мощности нагрузки, равном 0,5, и токе замыкания на землю Iз равном 10 % от тока нагрузки Iн, будет равна 6 %.

С учетом направления тока нулевой последовательности неповрежденных участков разница между показаниям и счетчиков С1 и С2, установленных на этих участках, будет иметь противоположный знак. Таким образом, при проведении расчета по показаниям счетчиков, установленных на подстанции, в рассмотренном режиме замыкания фазы А на землю потребитель, подключенный к поврежденной линии, вынужден будет оплатить часть электроэнергии, потребляемой другими потребителями, питающимися от данной подстанции.

В случае замыкания фазы С на землю погрешность двухэлементного счетчика С1₁ установленного на поврежденном присоединении,

и, следовательно, потребители, питающиеся от неповрежденных линий, будут платить больше, чем требуется, а потребитель, питающийся от линии, на которой произошло замыкание, будет недоплачивать.

При замыкании фазы В двухэлементный счетчик, включенный по рассматриваемой схеме, измеряет энергию без дополнительной погрешности.

В режиме замыкания на землю трехпроводную линию следует рассматривать как четырехпроводную, так как в этом режиме роль четвертого провода выполняет земля. Следовательно, для адекватного измерения энергии в таком режиме требуется трехэлементный измерительный прибор.

Выводы:

1. При измерении активной мощности двухэлементными счетчиками в трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью в длительных режимах глухих замыканий на землю одной из фаз, на которых установлены измерительные трансформаторы, возможны дополнительные погрешности измерений, обусловленные возникающим при этом током нулевой последовательности. Погрешность определяется соотношением между значениями тока замыкания на землю и тока нагрузки, а также значением коэффициента мощности последней. Знак погрешности зависит от того, в какой из фаз произошло замыкание.

2. В измерительной схеме с использованием двухэлементного счетчика погрешность измерения электроэнергии , обусловленная трансформаторным включением счетчика, определяется не только значениями погрешностей ИТ и углом нагрузки, но и соотношением значений и знаков погрешностей ИТ разных фаз. Осуществление эффективной корректировки-и погрешностей ИТ возможно лишь при учете всех указанных факторов.

Литература:

1. Дрехслер Д. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. Пер. с чешск. – М.:Энергоатомиздат. 1985 г.