Przekładnik napięciowy (VT) — klasa dokładności i obciążenie przy pomiarze pośrednim napięcia, lustrzane odbicie przekładnika prądowego

Poradnik o klasie dokładności i obciążeniu przekładnika prądowego przy pośrednim pomiarze kWh opisuje, jak przekładnik prądowy (CT) przekształca duży prąd pierwotny na mierzalny prąd wtórny. Przy pomiarze pośrednim wyższych poziomów napięcia — na przykład po stronie średniego napięcia stacji transformatorowej — napięcie jest przekształcane w podobny sposób przez przekładnik napięciowy (VT, voltage transformer, zwany też PT, potential transformer). Ten artykuł opisuje klasę dokładności i obciążenie VT oraz kluczową różnicę względem CT w kwestii bezpiecznego użytkowania.

Klasy dokładności według IEC 61869-3

IEC 61869-3 (przekładniki napięciowe) definiuje dla celów pomiarowych następujące klasy dokładności:

Klasa 0,1 i 0,2: przeznaczone głównie do zastosowań laboratoryjnych i referencyjnych, o najściślejszych granicach błędu.
Klasa 0,5 i 1: klasy stosowane w większości przemysłowych i rozliczeniowych zastosowań pomiarowych.
Klasa 3: szersza klasa, stosowana głównie tam, gdzie wystarcza zgrubna wskazówka.

Każda klasa określa maksymalny błąd przekładni i błąd kątowy, jaki VT może mieć przy swoim napięciu znamionowym i obciążeniu znamionowym.

Obciążenie: dwa szeregi, zależnie od współczynnika mocy

Podobnie jak w przekładniku prądowym, obciążenie (burden) VT to obciążenie (wyrażone w VA) podłączone do uzwojenia wtórnego — w praktyce przyrząd pomiarowy wraz z okablowaniem między nimi. IEC 61869-3 definiuje dwa standardowe szeregi obciążenia znamionowego:

Zakres obciążenia I (cos φ = 1): wartości standardowe 1,0 – 2,5 – 5,0 – 10 VA.
Zakres obciążenia II (cos φ = 0,8 indukcyjny): wartości standardowe 10 – 25 – 50 – 100 VA.

Podobnie jak w CT, podana klasa dokładności VT obowiązuje wyraźnie przy obciążeniu znamionowym; obciążenie znacząco odbiegające od wartości, dla której scharakteryzowano VT, może spowodować, że rzeczywisty błąd pomiarowy wykroczy poza oznaczenie klasy.

Lustrzane odbicie CT: nigdy nie zwierać, ale otwarcie nie szkodzi

Najważniejsza praktyczna różnica między VT a CT tkwi w przeciwnym ryzyku uszkodzenia po stronie wtórnej:

Przekładnik prądowy (CT) nigdy nie może być eksploatowany bez obciążenia (otwarty), dopóki płynie przez niego prąd pierwotny: cały tor pierwotny zachowuje się wtedy jak uzwojenie magnesujące, co daje niebezpiecznie wysoki skok napięcia wtórnego.
Przekładnik napięciowy (VT) natomiast nigdy nie może być zwarty po stronie wtórnej: VT zachowuje się bowiem jak źródło napięcia o stosunkowo niskiej impedancji wewnętrznej, a zwarcie po stronie wtórnej wymusza bardzo duży prąd przez uzwojenie, co skutkuje przegrzaniem i ewentualnie przepaleniem VT.

Te dwa tryby awarii są sobie przeciwne, co przy jednoczesnej pracy z CT i VT w tej samej instalacji pomiarowej lub zabezpieczeniowej może być realnym źródłem pomyłek — a więc i błędów.

Przepięcie chwilowe i rola VT przy zwarciu doziemnym

Przy zwarciu doziemnym w sieci z izolowanym punktem neutralnym lub cewką Petersena napięcie na zdrowych fazach może chwilowo wzrosnąć (podobnie w zasadzie do poradnika o przepięciu chwilowym wskutek zwarcia doziemnego w sieci wysokiego napięcia, choć na innym poziomie napięcia i w innym kontekście). VT stosowany do wykrywania zwarć w takiej sieci musi podczas tego chwilowego przepięcia nadal dokładnie mierzyć, bez nasycenia — zdolność tę producent określa jako znamionowy współczynnik napięcia (Vf) przekładnika. Dokładna wartość Vf oraz związany z nią dopuszczalny czas zależą od układu uziemienia sieci, w której VT jest stosowany; rozstrzygający jest pełny tekst IEC 61869-3 oraz dane operatora sieci lub producenta.

Znaczenie praktyczne

Przy ocenie układu pomiarowego lub zabezpieczeniowego z VT — na przykład po stronie średniego napięcia stacji transformatorowej — warto sprawdzić, czy okablowanie wtórne i podłączony przyrząd nie stwarzają ryzyka niezamierzonego zwarcia strony wtórnej VT, oraz czy podane obciążenie przyrządu odpowiada obciążeniu znamionowemu VT. Przy pracach na obwodach wtórnych VT, podobnie jak przy odwrotnej regule dla CT, kluczowe jest uprzednie ustalenie, jaka czynność jest właśnie dla tego przekładnika niebezpieczna.

Częste błędy

Błędne zastosowanie reguły CT ("nigdy nie zostawiać otwartego") do VT — dla VT obowiązuje odwrotne ryzyko: nigdy nie zwierać strony wtórnej.
Brak porównania obciążenia podłączonego przyrządu z obciążeniem znamionowym VT, przez co rzeczywista dokładność pomiaru może wykroczyć poza podaną klasę.
Wybór klasy 0,1/0,2 do zwykłego pomiaru rozliczeniowego lub procesowego, gdzie w pełni wystarcza klasa 0,5 lub 1, co skutkuje niepotrzebnymi dodatkowymi kosztami.
Nieuwzględnienie znamionowego współczynnika napięcia (Vf) przy zastosowaniu VT do wykrywania zwarć w sieci z izolowanym lub uziemionym przez cewkę Petersena punktem neutralnym, przez co VT może ulec nasyceniu i mierzyć niewiarygodnie podczas przepięcia chwilowego.

Powiązane

Klasa dokładności i obciążenie przekładnika prądowego przy pośrednim pomiarze kWh
[Przepięcie chwilowe wskutek zwarcia doziemnego w sieci wysokiego napięcia (§442)](/guides/nen-1010/442-tijdelijke-overspanning-hoogspanningsaardfout)
Układ IT — IMD i wykrywanie pierwszego uszkodzenia
Pomiar harmonicznych analizatorem sieci i współczynnik K