Электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения

Электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА-В ПРОВОДЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, расположенных параллельно друг другу, и связьшающего их ярма, рабочую и компенсационную обмотки, размещенные на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены последовательно-встречно , а свободный вывод одной из рабочих обмоток подключен к одному из выходных зажимов датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, ярмо размещено между средними частями стержней, образуя с ними Н-образный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны ярма, компенсационные обмотки соединены последовательно-встречно ,- свободный вывод второй рабочей обмотки соединен с одноименным выводом компенсационной обмотки,-размещенной на том же стержне магнитопровода, а свободный вывод компенсационной обмотки, размещенной на его другом стержне, подключен к S второму выходному зажиму датчика. , СО ю N9 СО 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ (21) 3558858/24 — 21 (22) 09.03.83 (46) 30. 12.84.Бюп. В 48 (72) Я.Л.Арцишевский, В.И.Грушенко, В.Е.Казанский и В.С.Ковженкин (71) Смоленский филиал Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции энергетического института (53) 621. 317. 7(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 245907, кл. G О! R 19/00, !968.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 279796, кл. С 01 R 19/00, 1969 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА. В ПРОВОДЕ ТРЕХФАЗНОИ

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, расположенных параллельно друг другу., и связывающего их ярма, рабочую и..Я0„„1132238 А компенсационную обмотки, размещенные на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены последовательно-встречно, а свободный вывод одной из рабочих обмоток подключен к одному из выходных зажимов датчика, отличающийся тем, что, 3 с целью повышения точности измерений, ярмо размещено между средними частями стержней, образуя с ними Н-образный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны ярма, компенсационные обмотки соединены последо-. вательно-встречно, свободный вывод

O второй рабочей обмотки соединен с Е одноименным выводом компенсационной обмотки, размещенной на том же стержне магнитопровода, а свободный вывод компенсационной обмотки, размещенной на его другом стержне, подключен к второму выходному зажиму датчика..

1 t 132

Изобретение относится к электрэ-измерительной технике и может быть использовано для измерения тока в проводе трехфаэной линии электропередачи высокого напряжения. 5

Известен электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения, содержащий П-образный магнитопровод, на стержнях которого 10 размещены две обмотки с равным числом витков, соединенные последовательно-встречно Pt).

Недостатком .известного датчика является значительная токовая погреш- 15 ность, обусловленная влиянием токов, протекающих в проводах соседних фаз линии электропередачи и земле.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

20 электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения, содержащий П-образный магнитопровод, образованный двумя стержнями, парал лельными друг другу, и ярмом, связывающим одни концы стержней, на каждом из которых размещены рабочая и

3 компенсационная обмотки, причем компенсационные обмотки включены парал30 лельно-встречно, одни одноименные выводы рабочих обмоток объединены, а другие раздельно подключены к выходным зажимам датчика f2)

Известный датчик имеет значитель- З5 ную токовую погрешность, обусловленную как влиянием токов соседних фаз, так и особенно влиянием токов, протекающих в земле под проводами контpozmpyeMoA линии электропередачи. 40

Эти токи наводят в рабочих обмотках датчика посторонние ЭДС, снижающие точность измерения тока в контролируемом проводе линии электропередачи.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном датчике для измерения тока в проводе трехфазной 50 линии электропередачи высокого напряжения, Содержащем магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, расположенных параллельно друг другу и связывающего их ярма, рабочую и 55 компенсаЦионную обмотки, размещенные на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены последова238 2

1 тельно-встречно, а свободный вывод одной из рабочих обмоток подключен к одному из выходных зажимов датчи.ка, ярмо размещено между средними .частями стержней, образуя с ними

Н-образный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны ярма, компенсационные обмотки соединены последовательно-встречно, свободный вывод второй рабочей обмотки соединен с одноименным,выводом компенсационной обмоткй, размещенной на том же стержне магнитопровода, а свободный вывод компенсационной обмотки, размещенной на его другом стержне, подключен к второму выходному зажиму датчика.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого датчика.

Устройство содержит Н-образный магнитопровод 1, выполненный в виде двух стержней 2 и 3, связанных посередине ярмом 4. По одну сторону ярма 4 на стержнях 2 и 3 размещены рабочие обмотки 5 и 6, а по другую— компенсационные обмотки 7 и 8. Рабочие обмотки 5 и 6 соединены между собой последовательно-встречно. Аналогично последовательно-встречно соединены и компенсационные обмотки

7 и 8. Одноименные выводы рабочей обмотки S и компенсационной обмотки 7, размещенных на одном и том же стержне 2, объединены, а одноименные выводы рабочей обмотки 6 и компенсационной обмотки 8, размещенных на другом стержне 3 магнитопровода 1, подключены раздельно к выходным зажимам

9 и 10 датчика.

Датчики устанавливают под проводами 11, 12 и 13 трехфазной линии электропередачи высокого напряжения таким образом, чтобы плоскость магнитопровода 1 датчика быпа перпендикулярна оси контролируемого провода, например провода 12 фазы 3 трехфазной линии электропередачи, части стержней 2 и 3, на которых размещены рабочие обмотки 5 и 6, были обращены к контролируемому проводу 12, а ось симметрии датчика, параллельная стержням 2 и 3 магнитопровода t, проходила через центр контролируемого провода 12. При этом датчик располагают от проводов 11, 12 и 13 линии..:электропередачи на расстоянии, обеспечивающем необходимый уровень изоляции датчика по отношению к конт11322 ролируемой линии электропередачи высокого напряжения. Цепь тока, протекающего в земпе под проводами контролируемой линии электропередачи, представлена эквивалентным проводником 14, расположенным под датчиком на оси симметрии его магнитопровода 1.

Устройство работает следующим образом. 10

Ток С, протекающий в контролируемом проводе 12 фазы Я трехфазной линии электропередачи высокого напряжения, создает в верхних частях стержней 2 и 3 магнитопровода 1 магнитные потоки Pg противоположного направления, которые индуктируют в рабочих обмотках 5 и 6 ЭДС, которые за счет последовательного встречного соединения,этих обмоток суммируются, созда— вая результирующую ЭДС. Е< равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки.

Этот же контролируемый ток аа фазы

3 создает в нижних частях стержней

2 и 3 магнитные потоки ф, направлен-25 ные по отношению к магнитным потокам

Ф в верхних частях тех же стержней в/ встречно. Магнитные потоки д индуктируют в компенсационных обмотках

7 и 8 ЭДС, которые за счет последова-З тельного встречного соединения этих обмоток суммируются, создавая результирующую ЭДС E<, равную удвоеннбй

ЭДС одной компенсационной обмотки.

Последовательное встречное соединение рабочих обмоток 5 и 6 с компенсационными обмотками 7 и 8 обуславливает возникновение между выходными зажимами 9 и 10 датчика суммарной ЭДС Ц, пропорциональной измеряемому току .а фазыЯ, равной раз- 40 ности результирующих ЭДС рабочих и компенсационных обмоток датчика.

При этом результирующая ЭДС Q< ра-45 бочих обмоток 5 и 6 значительно больше, чем результирующая ЭДС. Як в компенсационных обмотках 7 и 8, что обуславливается большей удаленностью нижних частей стержней 2 и 3 магии- 50 топровода 1 от провода 12 с контролируемым током L<, противоположной по сравнению с верхними частями стержней 2 и 3 пространственной ориентацией нижних частей стержней 2 и 3 55 по отношению к проводам линии электропередачи, а также меньшим числом витков компенсационных обмоток 7 и 8, 38 выбираемым по условию максимального

t снижения погрешностей датчика, связанных с влиянием тока Со, протекаю.щего в земле. В целом при указанных условиях значение суммарной, выходной ЭДС Ед датчика с Н-образным магничопроводом, пропорциональной измеряемому току, несколько меньше выходной ЭДС известного датчика с

П-образным магнитопроводом.

Токи i< и i, протекающие в проводах 11 и 13 соседних фаз А и С трехфазной линий электропередачи, и ток Б-,, протекающий в земле, представленной эквивалентным проводником

14, также создают в стержнях 2 и 3 магнитопровода 1 датчика соответствующие магнитные потоки. При этом токи L и L< соседних фаз Я и C создают в стержнях 2 и 3. магнитные потокиф и ф, направленные в одну и ту же сторону и создающие в работ чих обмотках 5 и б и в компенсационных обмотках 7 и 8 посторонние ЭДС, не связанные с измеряемым током i фазы Я.

Однако за счет последовательного встречного соединения. как рабочих

5 и б, так и компенсационных 7 и 8 обмоток и их последовательного встречного включения по отношению друг к другу указанные ЭДС, наводимые в них токами i и i соседних фаз Д и С, взаимно компенсируются, причем в большей степени, нежели в известном датчике с П-образным магнитопроводом, снабженным дополнитель- ными, соединенными параллельно-. встречно компенсационными обмотками.

Ток 1, протекающий в земле по эквивалентному проводнику 14, расположенному под датчиком, создает в нижних частях стержней 2 и 3 магнитопровода "l магнитные потоки ф, направленные в противоположные стороны. В верхних частях стержней 2 и 3 этот же ток L> создает магнитные поI . токи у, направленные в тех же стержнях 2 и 3 встречно потокамф Магнитный поток ф создает в компенсационных обмотках 7 и 8 ЭДС, которые за счет последовательноГо встречного соединения этих обмоток суммируются, при этом результирующая ЭДС, индуктируемая током в .земле, оказывается равной удвоенной ЭДС одной компенсационной обмотки, индуктируемой током 4д. Аналогично этому магнитный

11322

S поток ф создает в рабочих обмотках

5 и 6 результирующую ЭДС, также равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки. Так как рабочие обмотки 5 и Ь соединены с компенсационными обмотками 7 и 8 последовательно-встречно, то составляющая суммарной выходной

ЭДС датчика, обусловленная влиянием тока L протекающего в земле, будет равна разности результирующих ЭДС, 0 индуктируемых в рабочих и компенсационных обмотках этим током L<.

Поскольку из-за большей удален— ности верхних частей стержней 2 и 3 магнитопровода 1 датчика от земли и 15 их противоположной по сравнению с нижними частями стержней 2 и. 3 пространственной ориентацией по отношегФз нию к земле, магнитный поток у, создаваемый током i в верхних час- 20 тях стержней 2 и 3, меньше, чем маг, нитный поток ф, в их нижних частях, то для более полной взаимной компенсации ЭДС, наводимых током i в рабо- . чих 5 и Ь и компенсационных 7 и 8 25 обмотках число витков компенсационных обмоток 7 и 8 выбирают меньшим числа витков рабочих обмоток 5 и 6.

Уменьшение числа витков. компенсационных обмоток 7 и 8 по сравнению g0 с рабочими обмотками 5 и 6 помимо значительного снижения погрешностей датчика, обусловленных влиянием тока i в земле, одновременно. увеличивает суммарную выходную ЗДС датчика, 5 пропорциональную току La в контролируемом проводе 12 линии электропередачи, и в то же время практически не оказывает влияния на степень взаимной компенсации посторонних ЭДС, наводимых в обмотках датчика токами 1 и соседних фаз Я и Q контроли руемой трехфазной линии электропередачи и токами соседних линий.

По сравнению с известным датчиком с П-образным магнитопроводом в предлагаемом датчике за счет выполнения магнитопровода Н-образным размещение рабочих и компенсационных обмоток по разные стороны ярма магнитопровода, а также посл едова тельного встр ечного их включения значительно повышена точность измерения в условиях мешающего влияния токов соседних фаз и тока в земле.

При этом наибольшая относительная токовая погрешность датчика, определенная экспериментально, составляет около 17..

Предлагаемый датчик целесообразно использовать в качестве первичного измерительного преобразователя тока для релейной защиты и автоматики в электрических сетях как с малыми, так и большими токами замыкания на землю, и для изменения токов фаз линий электропередач переменного тока высокого напряжения на электрических подстанциях.

По сравнению с традиционными трансформаторами тока, используемыми в качестве первичных измерительных преобразователей переменного тока, предлагаемый датчик прост в изготовлении и установке, не требует специальной внутренней изоляции, рассчитанной на номинальное напряжение контролируемой линии, и имеет по сравнению с последними значительно более низкую стоимость.

1132238

О

Составитель С.Вейский

Редактор М.Петрова Техред )K.Кастелевич Корректор Е.Сирохман

Заказ 9786/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г .Ужгород, ул.Проектная, 4