Устройство для измерения напряжения

, А 1 К 19 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОРСНОМУ Сви ТЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРделАм изОБРетений и ОткРытий(72) В.С.Гончар, А.А,Лобанчук, А.М.Налетов и Е.А.Родченко (71) Северо-Западный заочный политехнический институт и Ордена Октябрьской Революции ленинградское районное энергетическое управление Ленэнерго(53) 621.314.22.08(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 221124, кл. Н 01 Р 40714, 1965.2. Использование феррОрезонансных перенапряжений в сетях 220 кВ с глухозаземленной нейтралью и мер по их ограничению. Отчет по теме .9 3601. Ленинградский политехнический институт, декабрь 1977.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНАПРЯЖЕНИЯ, содержащее измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехническойстали, первичной и вторичной обмот"ками, размещенными на магнитопрово.де, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичнойобмотке, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения устрой"ства и повышения его надежности путем ограничения феррорезонанса впереходном режиме, демпфирукщаянагрузка выполнена в виде нелинейного дросселя с обмоткой и магнитопроводом йреимущественно изэлектротехнической стали, магнитнаяпроницаемость которой ниже магнитной проницаемости стали магнитопровода измерительного трансформаторанапряжения30 гИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть .Использовано для защиты высоковольтных измерительных трансформаторовнапряжения от Феррорезонанса.известно устройство для измерения напряжения, содержащее измерительный трансформатор. напряженияемкостного типа с магнитопроводом из электротехнической стали,первичной и вторичной обмотками, 10размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключеннуюпараллельно вторичной обмотке трансФорматора, выполненную в виде низкоомных резисторов Ц . 15Недостатками известного устройства являются его конструктивная сложность, обусловленная необходимостью дополнительных элементов для подключения резисторов, а также пониженная надежность из-за перегрева резисторов и возможности выхода их из строя.Наиболее близким к предлагаемо- .му является устройство для измерения напряжения, содержащее измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали, первичной и вторичной обмотками, размещенными на магии"топроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке (2) .Недостатками устройства являются повышенная конструктивная сложность, обусловленная использованиемв качестве нагрузки двух цепочек . из последовательно соединенных трех стабилитронов и резистора, подключенных параллельно вторичной обмотке через контакты промежуточного ре ле, а также пониженная надежность из-за наличия большого количества дополнительных элементов, в частности стабилитронов, и нестабильная работа устройства при номиналь ном фазном напряжении сети.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности путем ограничения Феррорезонанса в переходном режиме.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряжения, содержащем измерительный трансформатор напряженияс магнитопроводдм из электротехнической . 55 . стали, первичной и вторичной об" мотками, размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной.обмотке, нагрузка выполнена в виде 60 нелинейного дросселя с обмоткой и магнитопроводом преимуцественно .из электротехнической .стали, магнитная проницаемость которой ниже магнитной проницаемости стали магии-, 5 топровода измерительного трансформатора напряженияНа Фиг.1 показайа эквивалентная расчетная схема устройства для измерения напряжения; на фиг.2 " характеристики намагничивания измерительного трансформатора напряжения и нелинейного дросселя; на Фиг.З - кривые тока в первичной обмотке трансформатора напряжения при отсутствии нелинейного дросселя и при подключении нелинейного дросселя.Устройство для измерения напряжения содержит измерительный трансформатор напряжения с магнитопроводом из электротехнической стали первичной и вторичной обмотхами, размещенными на магнитопроводе, и демпфирующую нагрузку, подключенную параллельно вторичной обмотке, причем демпфирующая нагрузка выполнена в виде нелинейного д(росселя с обмоткой и магнитопроводом преимущественно из электротехнической стали, магнитная проницаемость которой ниже магнитной проницаемости стали магнитопровода измерительного трансформатора напряжения.В расчетной схеме устройства (Фиг.1) трансформатор напряжения замещен ветвью 1 намагничивания (с. . динамической индуктивностью ий ), индуктивностью 2 рассеяния первич- ной обмотки (с индуктивностью( дик ) резистором 3 первичной обмотки трансформатора напряжения (с со" противлением Ф ), резистором 4 ос" новной вторичной Обмотки трансфор-. матора напряжения (с сопротивлением у ), индуктивностью 5 рассеяния основной вторичной обмотки трансформатора (с индуктивностью 1 дин ). Параллельно основной вторичной обмотке трансформатора, напряжения подключен нелинейный дроссель б (с динамической индуктивностью )дрн). Питание от источника 7. (с ЭДСЕ) подается через конденсатор (емкостью С).Расчет перехоцных процессов в схеме (фиг.1) проводится сиспользованием приближенного аналити-, ческого выражения характеристик не-, линейных элементов.Характеристики нелинейной индуктивности трансформатора напряжения и нелинейного дрос-, селя аналитически описываются гиперболическим синусОм ( сК 9)ф Я где- ток намагничивания,- по" тохосцепление. Коэффициенты К и фдля трансформаторанапряжения нахо" дятся из опытной кривой намагничивания для трансформатора типа НКФ на 220 кВ, Методика нахождения этих коэффициентов известна из теории нелинейных цепей. Соответст1065784 венно эти коэффициенты для нелиней". Аналитическая зависимость токаного дросселя подбираются при рас- .намагничивания измерительного трансчете на ЭВМ переходных процессов вформатора напряжения высших классовсхеме (Фиг.1) с целью надежного напряжения типа НКФ имеет видограничения бросков тока в первичной обмотке трансФорматора напря 1 О =ОсООМ 6) 5 5821;, .жения при феррорезонансе. Найденная аналитическая зависимостьДинамические индуктивности транс- тока намагничивания нелинейногоФорматора напряжения .и нелинейного .дросселя имеет вид О: 0,0085 М 6.дросселя имеют аналитические выра" 1жения соответственно . 10 для сравнения приведены кривые(фиг.2) намагничивания нвмеритель 1 ккь,1 есого тРансформатора типа ИВЕ снривая, 8) и нелинейного дросселя (кри 42 ьинвая 9). Для физической реализациик (гсМ(гуг) 5 предлагаемого устройства необхоСистема интегроднфференциальныхдимор чтобы магнитопровод нелинейуравнений описывающих переходной ного дРосселя был выполнен из процесс в схеме (фиг,1)имеет сле". . электротехнической стали с магнит- дующий вид;ной проницаемостью на 7-10 меньше, чем магнитная проницаемость5= Ьяы 1 н20 электротехнической стали, трансфор 1 ыфматора напряжения в магнитном поле, с напряженностью от 0 до .1000 А/м.0=(ЬфЬд.и 1 - =Е ),31-;Й Этому тРебованию отвечают электротех.оф,Аин )ф с,)" нические стали типа Э, из которой2:набирается сердечник трансформатоОг-,бгф(вгаиН) ) Е-С 1,фИЛфг 1 г,Ра НаПРЯжЕНИЯ, тИПа ЭтОЛщИНОй0,1 мм и Этолщиной 0,2 мм, изкоторых должен быть выполнен магнитопровод нелинейного дросселя. Чис"30 ло витков дросселя, сечение его2 и игр с) р, ) магнитонровода предварительно выЙчисляются по известной методике- "=е- й- йЬ 12срасчета дросселей и трансформато.е - , сс,2 В.с,сс;ссмвсм:сфм оссРь "м- ссРсерф,Эаданными паРаметРами являются Максимальную мощности ряс УУ квур 7 УУУ с.ХОДЯТ ИЗ ТОКа 3 ВТОРИЧНОЙ цЕПия КОПараметы нелинейного дросселя Кв : торий длите ьнои р определяются в процессе рас-40. измерительный тран фторы длительно может пропускатьчета переходных процессов в схеме . напряжении втор ч й обмотки цизмерительный трансформатор при (Фиг.1), Все. параметры переведены .напряжении вторичной обмотки ц в относительные величины с цельюРр 3. упрощения как расчета так и после- Сечение сердечника предварительно дующего Определения абсолютных па находят по известной Формуле раметров нелинейного дросселя в низ-: .Бс(р .ковольтной вторичной цепи трансфор- сечение сердечне ение сердечника можно выразить матора напряжения. через геометрические размерыЗа базистые параметры принятымакс, .Ъ - толщина пакета пластин,2 МаКСы Ы удъ4) : . (СМ).сма". ВысотУ прамотгольного стеРжнЯ ДРос 1,е 1 СВ В:яс,селН можно вычислить по формулес макс ВаксНф(2,Ь-Ъс 5) ц(,см;и МаКС( 2Соотношение размеров сечения сердеч.ника может находится в пределах60 .Ъа Расчет переходных процессов всхеме (Фиг.1) проводится на двухЭВМ ЕСи Мпо различным .:.методикам с целью получения убедительности проводимых поисков метода ограничения феррорезонанса. м Ширина окна сердечника с:"-,К1065784 082 где К - коэффициент, учитывающийразмеры окна сердечникаК=2,5-З. Расчетное значение магнитнойиндукции для сталей Эи Э принимается в среднем Вма 1 Тл.Таким образом можно вычиолить по,вышеприведенным формулам размерынелинейного дросселя и число витков.Окончательное число витков нели" )нейного дросселя определяется впроцессе опытной отстройки защитного действия предлагаемого устройства.Расчетные кривые тока показаны 15(фиг.3) в первичной обмотке трансформатора напряжения при отсутствиидемпфирующего действия нелинейногодросселя (кривая 10) и при подключении нелинейного дросселя параллельно вторичной обмотке трансформатора напряжения (кривая 11). Каквидно из характера этих кривых,демпфирующее действие дросселявесьма ощутимо (более чем в раз). 25Нелинейный дроссель в интервалевозбуждения имеет небольшую индуктивность, так как магнитопровЬдработает на ненасыщенной частикривой намагничивания, гдедифференциальная магнитная проницаемостьвелика. Поэтому в нормальном режимеиндуктивное сопротивление нелинейного дросселя достаточно большое,следовательно нелинейный дроссельможно непосредственно подключатьпараллельно вторичной обмотке. Можно отметить еще один положитель ныЯ эффект предлагаемого устройства. Известно, что в электромагнитных трансформаторах напряжения на классы напряжения 330-500 кВ, присоединенных непосредственно к линиям электропередачи, наблюдаются броски тока во вторичной цепи до 47 А при отключении данных ненагруженных линий. При этом ложно срабатывает защита Предлагаемое устройство ограничения феррорезонанса позволяет шунтировать нагрузку вторичной обмотки трансформаторов в моменты броска тока, тем самым защищая релейную защиту от ложного срабатывания.1065784 Составитель Л.ФедосовТкачТехред И. Гергель Корректор Л,Па Редакт каэ 11036/46 Тираж 71 Ь ВНИИПИ Государственно по делам иэобретен 113035 р Иосква, Ж, Рилиал ППП фПатент 1 ф, г. Ужгород, ул. Проектная,у О,й Подписноео комитета СССРй и открытийущская наб., д. 4/