Методика поверки «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО эталонных» (МП 2203-0294-2015)

Методика поверки

МП 2203-0294-2015

Руководитель, лаборатории

нергетики ФГУП И. Менделеева" Е.З.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 эталонных, далее по тексту - ТТЭО.

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

• 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 23624-2001 «Трансформаторы тока измерительные лабораторные. 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 (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, указанные в приложении А.

9.3.3 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) находятся в пределах, указанные в приложении А.

• 9.3.4 Определение 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):

SX = ~" --100%

X                                   (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 = Ктти • 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.

• 9.3.5 Определение 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):

av₌.100%

(7)

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.

• 9.3.6 Определение 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

• 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):

X _ ^Мк                                 (g)

Л

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;

tusM- измеренное значение времени с помощью секундомера.

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

«=^—^.■100%

х                                   (9)

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.

• 9.3.7 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)

Л

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 (И):

6Х = ^~-100%

X                                 (11)

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 погрешностей преобразования силы переменного тока

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

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

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 Л<р между циркулярными световыми модами в отрезке чувствительного волокна dl, находящемся в магнитном поле измеряемого электрического тока согласно формуле:

^L_f -> ->

A(p = 2-jV(B,d I)                                   (Б.1)

о

где - 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 Д(р пропорционален циркуляции магнитного поля Н по замкнутому волоконному контуру:

A^ = 4E<f(B,j7) = 4E//₀<f(5,j7)                      (Б.2)

Если чувствительный элемент имеет Nf волоконных контуров (витков), то выражение для сдвига фаз Л(р имеет вид:

A^ = 4E<f(B,^7) = 4E//₀^<f(5,j7)                         (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:

=                                         (Б.4)

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 1вх пересекут плоскость контура столько раз, каково суммарное число витков в этих соленоидах. Тогда:

Z’/(Б.5) lex - 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 (и=800).

И выражение (3) можно записать следующим образом:

^₍p = 4-V-p₀-N_f-I_ex-Nn или ^<p = 4-V-^₀-N_f-I_3Ke,                (Б.6)

где 1жв ⁼Iex'N_K'n                                      (Б.7)

- эквивалентная сила постоянного тока, позволяющая с помощью соленоида проверять ТТЭО, используя токи 1вх меньших значений.

Приложение В

(рекомендуемое)

Протокол (первичной) поверки №_____

от________________

• 1 Поверяемый прибор:

Трансформатор тока электронный оптических ТТЭО эталонный исполнением ТТЭО-Г-

класс точности________

Заводской №_______________________

Номинальный ток:_______________________

Поверка проводилась по МП 2203-0294-2015

• 2 Эталонные средства измерений применяемые при поверке:_____________________

• 3 Условия поверки:

• - температура

  __%

  ____мм.рт.ст.

• - отн. влажность

• - атм. давление

• 4 Результаты поверки:

Результаты определения погрешностей

• 5 Заключение: __________________________________________

Поверитель_____________________

20