Методика поверки «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом» (МП 2203-0293-2015)

«в

РЖДАЮ ФГУП еева»

Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом

Руководитель, лаборатории

электроэнергетики ФГУП 'ЪНИИКГигИ^Й. Менделеева" S'С      . 3. Шапиро

"                2015 г.

г. Санкт-Петербург 2015 г.

Содержание

• 1 Введение

• 2 Нормативные ссылки

• 3 Операции поверки

• 4 Средства поверки

• 5 Требования к квалификации поверителей

• 6 Требования безопасности

• 7 Условия поверки

• 8 Подготовка к поверке

• 9 Проведение поверки

• 10 Оформление результатов поверки

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

• 1 ВВЕДЕНИЕ

Настоящая методика поверки устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок трансформаторов тока электронных оптических ТТЭО с цифровым выходом, далее по тексту - ТТЭО.

Устройства подлежат поверке с периодичностью, устанавливаемой потребителем с учётом режимов и интенсивности эксплуатации, но не реже одного раза в восемь лет.

• 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящей методике использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока»;

ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».

ГОСТ 8.217-2003 «ГСИ. Трансформаторы тока. Методика поверки».

ГОСТ 12.1.019-2009 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

ГОСТ 12.2.007.0-75 «Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».

ГОСТ 12.2.007.3-75 «Система стандартов безопасности труда. Электротехнические устройства на напряжение свыше 1000 В. Требования безопасности».

ГОСТ 12.3.019-80 «Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности».

РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения».

• 3 ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

• 4 СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

При проведении поверки рекомендуется применять средства и вспомогательное оборудование, указанные в таблице 2.

Таблица 2

• 5 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ПОВЕРИТЕЛЕЙ

К проведению поверки допускают лица, аттестованные в качестве поверителей средств измерений электрических величин.

Поверитель должен пройти инструктаж по технике безопасности и иметь действующее удостоверение на право работы в электроустановках с напряжением свыше 1000 В с квалификационной группой по электробезопасности не ниже III.

• 6 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

• 5.1 При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, установленные ГОСТ 12.3.019-80, ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ 12.2.007.3, «Правилами техники безопасности, при эксплуатации электроустановок потребителей», «Межотраслевыми правилами по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок». Соблюдают также требования безопасности, изложенные в эксплуатационных документах на устройство и применяемые средства измерений.

• 5.2 Средства поверки, которые подлежат заземлению, должны быть надежно заземлены. Подсоединение зажимов защитного заземления к контуру заземления должно производиться ранее других соединений, а отсоединение - после всех отсоединений.

• 5.3 Должны также быть обеспечены требования безопасности, указанные в эксплуатационных документах на средства поверки.

• 7 УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия применения:

• - температура окружающего воздуха от 20 ± 5 °C;

• - относительная влажность воздуха не более 80 %;

• - атмосферное давление от 80 до 106,7 кПа;

• 8 ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ

Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

• - провести технические и организационные мероприятия по обеспечению безопасности проводимых работ в соответствии с действующими положениями ГОСТ 12.2.007.0-75;

• - выдержать установку в условиях окружающей среды, указанных в п.6, не менее

4 ч, если она находился в климатических условиях, отличающихся от указанных в п.6;

• - подготовить к работе средства поверки, используемые при поверке, в соответствии с руководством по эксплуатации ТТЭО (все средства измерений должны быть исправны и поверены).

• 9 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

  • 9.1 Внешний осмотр.

При проведении внешнего осмотра ТТЭО проверяют:

• - соответствие комплектности перечню, указанному в паспортах трансформаторов;

• - соответствие серийного номера указанному в паспорте;

• - маркировку и наличие необходимых надписей на наружных панелях;

• - разборные контактные соединения должны иметь маркировку, а резьба винтов и гаек должна быть исправна;

• - на корпусе трансформаторов не должно быть трещин, царапин, забоин, сколов;

• - соединительный провод не должен иметь механических повреждений;

• - отдельные части трансформаторов должны быть прочно закреплены.

Результат внешнего осмотра считают положительным, если комплектность и серийный номер соответствуют указанным в паспорте, маркировка и надписи на наружных панелях соответствуют эксплуатационной документации, а также отсутствуют механические повреждения, способные повлиять на работоспособность ТТЭО.

• 9.2 Опробование.

• 1) Подключить персональный компьютер (далее по тексту - ПЭВМ) к выходным интерфейсам ТТЭО.

• 2) Включить ТТЭО (подать питание) и ПЭВМ, убедиться во включении подсветки индикатора (в течение 2-3 секунд происходит загрузка программного обеспечения).

• 3) При успешном окончании процесса загрузки внутреннего программного обеспечения преобразователя загорается зеленый светодиод (Норма).

• 4) Убедиться в приеме на ПЭВМ сигналов с выходных интерфейсов, соответствующих показаниям индикатора ТТЭО.

Результаты проверки считают положительным, если после подачи питания на ТТЭО включилась подсветка индикатора и появилась на нем соответствующая надпись, загорелся зеленый светодиод (Норма) и при отсутствии силы постоянного тока показания преобразователя близки к нулевым значениям.

• 9.3 Проверка метрологических характеристик.

9.3.1 Определение погрешности коэффициента масштабного преобразования силы постоянного тока (для выхода 1 А, а так же для выхода 61850) проводится в следующей последовательности:

• 1. Собирают схему подключений согласно рисунку 1.

Для проверки ТТЭО в данной схеме используются соленоиды (см. приложение Б), включенные последовательно и подключаемые к источнику постоянного тока Delta Elektronika SM 30-200 (далее по тексту - источник).

Примечание:

Соленоид состоит из медного провода с поперечным сечением не менее 4 мм². Количество витков на одном соленоиде должно составлять 800 витков.

• 2.    Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника питания в соответствии с таблицей 3. Выходную силу постоянного тока рассчитывают, снимая показания с нановольтметра/микроомметра 34420 А (далее по тексту - 34420А), подключенного к шунту АКИП-7501, по формуле (1):

I = —N                     (1)

R                                     ^{v 7}

Где U - измеренное значение напряжение постоянного тока с помощью 34420 A; R - номинальное сопротивление шунта АКИП-7501; N - число витков в соленоидах (см. приложение Б).

• 3.    В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента проходящих через соленоиды.

  

  Рисунок 1. Схема для определения погрешности коэффициента масштабного преобразования силы постоянного тока.

• 4. Измеряют значения силы постоянного тока с помощью шунта, мультиметра 3458А из состава УПВК-МЭ 61850 (выход 1 А ТТЭО) и УПВК-МЭ 61850 (выход 61850 ТТЭО). Рассчитывают относительную погрешность по формуле (2):

(2)

где X - установленное значение силы постоянного тока, получаемое по формуле (1);

Х_и - значение силы постоянного тока измеренное с помощью ТТЭО и АРМ УПВК-МЭ 61850.

• 9.3.2 Определение погрешности коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока (для выхода 1 А) проводится в следующей последовательности:

• 1. Собирают схему подключений согласно рисунку 2.

• 2. Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 3.

• 3. В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

  

Рисунок 2. Схема для определения погрешности коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока

4. Получают значения погрешности коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига с прибора сравнения КНТ-05.

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока (для выхода 1 А) находятся в пределах, указанных в приложении А и п. 6.9; 6.4.2 ГОСТ 7746-2001.

9.3.4 Определение погрешности коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока (для выхода 61850) проводится в следующей последовательности:

• 1. Собирают схему подключений согласно рисунку 3.

• 2.    Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 3.

3. В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

Рисунок 3 - Структурная схема испытательного стенда

Таблица 4. Состав приборов испытательного стенда

Получают значения погрешности коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока (для выхода 61850) с АРМ УПВК-МЭ 61850.

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига силы переменного тока (для выхода 61850) находится в пределах, указанные в приложении А.

• 9.3.5 Определение допускаемой погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока (для потенциального выхода) проводится в следующей последовательности:

• 1. Собирают схему подключений согласно рисунку 1 (для силы постоянного тока) и схему по рисунку 4 (для силы переменного тока).

  

Рисунок 4. Схема для определения погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока

• 2. Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 3.

• 3. В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

• 4. Вычисляют значение силы электрического тока с помощью показаний ТТЭО и Энергомонитора 3.1 или мультиметра 34461А по формуле (3):

где Мк - коэффициенты масштабного преобразования потенциального выхода каналов, используемые в зависимости от конфигурации ТТЭО;

Ui - измеренное значение постоянного напряжения на потенциальном выходе ТТЭО с помощью Энергомонитора 3.1 или мультиметра 34461 А.

• 5. Рассчитывают относительную погрешность коэффициента масштабного преобразования для потенциального выхода по формуле (4):

SY =      -100%

*                                   (4)

где X - установленное значение силы постоянного тока, получаемое по формуле (1) и по формуле (5);

Х_и - измеренное значение силы электрического тока полученное по формуле (3).

• I = Ктги • 1эм,                                      (5)

где Ктти коэффициент трансформации трансформатора тока эталонного ТТИ-5000; 1эм - установленное значение силы электричеого тока с помощью Энергомонитора 3.1КМ.

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента масштабного преобразования для потенциального выхода находятся в пределах, указанные в приложении А.

• 9.3.6 Определение допускаемой погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока (для частотного выхода) проводится в следующей последовательности:

1 Собирают схему подключений согласно рисунку 1 (для силы постоянного тока) и схему по рисунку 5 (для силы переменного тока).

Рисунок 5. Схема для определения погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока

• 2 Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 3.

• 3 В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

• 4 Вычисляют значение силы электрического тока с помощью показаний ТТЭО и частотомера 53220А по формуле (6):

где Мк - коэффициенты масштабного преобразования частотного выхода каналов, используемые в зависимости от конфигурации ТТЭО;

fi - измеренное значение частоты на частотном выходе ТТЭО с помощью частотомера 53220А.

5 Рассчитывают относительную погрешность коэффициента преобразования для частотного выхода по формуле (7):

ах = ^{Хи Х}-юо%

где X - установленное значение силы электрического тока, получаемое по формуле (1) и по формуле (5);

Х_и - измеренное значение силы электрического тока полученное по формуле (6).

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента преобразования для частотного выхода находятся в пределах, указанные в приложении А.

• 9.3.7 Определение допускаемой погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока (для импульсного выхода) проводится в следующей последовательности:

• 1 Собирают схему подключений согласно рисунку 1 (для силы постоянного тока) и схему по рисунку 5 (для силы переменного тока).

• 2 Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 3. Время измерения контролируют с помощью секундомера механического Сопр-2б-2-000 (далее по тексту - секундомер). Цифровым осциллографом определяют параметры выходного сигнала с импульсного выхода. Измеренные параметры сигнала не

  должны превышать указанные в таблице 5. Таблица 5
  Импульсный выходной канал № 4
  Амплитуда импульсов, В	12 ± 1
  Длительность импульса, мс	125 + 5

• 3 В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

• 4 Вычисляют значение силы электрического тока с помощью показаний ТТЭО и частотомера по формуле (8):

  

(8)

где Мк - коэффициенты масштабного преобразования частотного (импульсного) выхода каналов, используемые в зависимости от конфигурации ТТЭО;

fi - измеренное значение частоты на импульсном выходе ТТЭО с помощью частотомера;

• 5 Рассчитывают относительную погрешность коэффициента масштабного преобразования для импульсного выхода по формуле (9):

.100%

X

где X - установленное значение силы электрического тока, получаемое по формуле (1) и по формуле (5);

Х_и - измеренное значение силы электрического тока полученное по формуле (8).

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента преобразования для импульсного выхода находятся в пределах, указанные в приложении А.

• 9.3.8 Определение погрешности коэффициента масштабного преобразования силы переменного и постоянного тока (для токового выхода 4-40 мА) проводится в следующей последовательности:

1 Собирают схему подключений согласно рисунку 1 (для силы постоянного тока) и схему по рисунку 6 (для силы переменного тока).

Рисунок 6. Схема для определения погрешности коэффициента преобразования силы переменного и постоянного тока

• 2 Воспроизводят испытательный сигнал с помощью источника в соответствии с таблицей 2.

• 3 В зависимости от номинального первичного тока поверяемого ТТЭО устанавливают соответствующие количество витков чувствительного элемента.

• 4 Вычисляют значение силы электрического тока с помощью показаний ТТЭО и мультиметра по формуле (10):

Х=^                       (10)

А

где Мк - коэффициенты масштабного преобразования токового выхода 4-40 мА, используемые в зависимости от конфигурации ТТЭО;

h - измеренное значение силы постоянного тока на токовом выходе 4-40 мА ТТЭО.

• 5  Рассчитывают относительную погрешность коэффициента масштабного преобразования для токового выхода 4-40 мА по формуле (11):

6У=^Х,-'^У-100%

^х                          (И)

где X - установленное значение силы электрического тока, получаемое по формуле (1) и по формуле (5);

Х_и - измеренное значение силы электрического тока полученное по формуле (10).

Результаты испытания считают удовлетворительными, если погрешность коэффициента масштабного преобразования для токового выхода 4-40 мА находятся в пределах, указанные в приложении А.

9.4 Подтверждение соответствия программного обеспечения

• 9.4.1 Подтверждение соответствия программного обеспечения (ПО) ТТЭО должно выполняться путем контроля идентификационных данных программного обеспечения:

• - наименования метрологически значимых частей ПО;

• - версии метрологически значимых частей ПО;

• - контрольных сумм метрологически значимых части ПО.

Идентификационные данные метрологически незначимых частей являются справочными и контролю не подлежат.

• 9.4.2 Идентификацию ПО производить следующим образом:

• - произведите подготовку ТТЭО к работе согласно руководству по эксплуатации;

• - включите ТТЭО.

Выполнить проверку подлинности и целостности программного кода.

Для этого необходимо зайти в подменю «информация о ПО». В открывшемся диалоговом окне отобразятся контрольные суммы.

Значения отображенных сумм должны соответствовать значениям, указанным в описании типа на ТТЭО.

10 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

Результаты проверок ТТЭО оформляют путем записи в протоколе поверки. Рекомендуемая форма протокола представлен в приложении В.

При положительных результатах поверки на паспорт-формуляр ТТЭО наносится знак поверки или выдается свидетельство о поверке в соответствии с Приказом № 1815 от 20.07.2015г..

При отрицательных результатах поверки ТТЭО признается непригодной к применению и на него выписывается извещение о непригодности в соответствии с Приказом № 1815 от 20.07.2015г. с указанием причин.

Приложение А Метрологические и технические характеристики

Таблица А1 - Диапазоны и пределы допускаемых основных погрешностей преобразования силы переменного тока

Таблица А2 - Диапазоны и пределы допускаемых основных погрешностей преобразования силы постоянного тока

Таблица АЗ - Диапазоны и пределы допускаемых основных погрешностей преобразования силы переменного и постоянного тока для измерительных выходов

Продолжение таблицы АЗ.

Таблица А4 - Технические характеристики трансформаторов тока электронных оптических с цифровым выходом ТТЭО

Продолжение таблицы А4.

Приложение Б

(обязательное)

Обоснование методики проверки с использование соленоидов

В основе измерения тока ТТЭО лежит использование эффекта Фарадея. Эффект Фарадея вызывает сдвиг фаз Д(р между циркулярными световыми модами в отрезке чувствительного волокна сП, находящемся в магнитном поле измеряемого электрического тока согласно формуле:

Лр = 2-|к(В,б/7)                                  (Б.1)

о

где (B,dT) - проекция индукции магнитного поля В, обусловленного протекающим током, на элемент длины волокна, умноженная на этот элемент, V - константа Верде, L - длина волокна.

При измерении чувствительное волокно ТТЭО замыкают в контур, охватывающем медные витки соленоидов с током, для того чтобы исключить паразитные сигналы. В этом случае с учетом двойного прохождения световых волн по волоконному контуру сдвиг фаз Л(р пропорционален циркуляции магнитного поля Н по замкнутому волоконному контуру:

А (р = 4K<f (В, d 7) = 4 F/z₀ $ (Н, d 1)                        (Б.2)

Если чувствительный элемент имеет N/ волоконных контуров (витков), то выражение для сдвига фаз Лер имеет вид:

А<р = 4^(5,с/7) = 41<и₀А_/^(Н,с/7)                         (Б.З)

На основании уравнения Максвелла (теорема о циркуляции вектора магнитного поля) циркуляция вектора Н по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, пересекающих произвольную поверхность замыкаемую на этот контур:

В используемой для поверки ТТЭО схеме чувствительное волокно проходит внутри нескольких соленоидов и замыкает контур вне этих соленоидов. Провода (медные витки) с одним и тем же током 1_RX пересекут плоскость контура столько раз, каково суммарное число витков в этих соленоидах. Тогда:

(Б-5) Igx - значение силы постоянного тока установленной с источника и контролируемая с помощью катушки РЗ10 и вольтметра Agilent 34420 А;

N_K- количество токовых катушек; п— количество витков в одной токовой катушке («=800).

И выражение (3) можно записать следующим образом:

^(p = ^-V-M₀-N_f-I_ex'^Nn или         ■/d₀-N_f-I_3Ke,                (Б.6)

где 1_ЭКв =Iex-N_Kn                                    (Б.7)

- эквивалентная сила постоянного тока, позволяющая с помощью соленоида проверять ТТЭО, используя токи /_ет меньших значений.

Приложение В

(рекомендуемое)

Протокол (первичной) поверки №_____

от________________

• 1 Поверяемый прибор:

Трансформатор тока электронных оптических ТТЭО с цифровым выходом исполнение ТТЭО-_______________________________________________________

класс точности________

Заводской №_______________________

Номинальный ток:_______________________

Поверка проводилась по МП 2203-0293-2015

• 2 Эталонные средства измерений применяемые при поверке:_____________________

• 3 Условия поверки:

• - температура ___°C

• - отн. влажность ___%

• - атм. давление ___мм.рт.ст.

• 4 Результаты поверки:

Результаты определения погрешностей

• 5 Заключение: __________________________________________

Поверитель_____________________

20