УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА Российский патент 1998 года по МПК G01R35/02 G01R17/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для проверки измерительных трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации при реальной нагрузке.

Известно устройство для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащее эталонный (образцовый) трансформатор тока с коэффициентом трансформации, равным коэффициенту трансформации поверяемого трансформатора, дифференциально-нулевой аппарат и источник переменного тока [1].

Недостаток этого устройства заключается в невозможности его применения для проверки трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации.

Известно устройство для поверки трансформаторов тока на основе компарирования токов, содержащее компаратор тока трансформаторного или автотрансформаторного типа, источник переменного тока, указатель разности коэффициентов преобразования поверяемого трансформатора тока и компаратора тока [2].

Недостаток этого устройства заключается также в невозможности его применения для поверки трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации.

Известно также устройство для поверки трансформаторов тока с разными номинальными коэффициентами трансформации, содержащее одноразрядный или многоразрядный индуктивный делитель тока с тесной индуктивной связью между витками обмоток, источник тока и указатель разности коэффициентов преобразования поверяемого трансформатора тока и индуктивного делителя тока, обеспечивающих высокую точность поверки [3,4].

Недостаток известного устройства (прототипа) заключается в невозможности его применения для поверки трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации.

Поверка трансформаторов тока с применением устройств, описанных в [1-4], производится на низком напряжении. Для этого трансформаторы тока должны быть демонтированы с подстанции и доставлены к месту поверки, что требует резервных трансформаторов тока, существенных затрат времени и средств на их демонтаж и транспортировку. При этом точность поверки трансформаторов тока снижается за счет разницы реальной нагрузки и нагрузки, применяемой при поверке трансформаторов тока.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке технического решения, которое обеспечивает получение следующих технических результатов:
возможность поверки измерительных трансформаторов тока с разными номинальными коэффициентами трансформации при рабочем напряжении на месте их эксплуатации;
снижение затрат на поверку измерительных трансформаторов тока за счет их поверки на месте эксплуатации;
повышение точности поверки трансформаторов тока путем измерения коэффициентов трансформации с реальной нагрузкой и применения при расчетах действительных значений коэффициентов трансформации трансформаторов тока.

Эта задача решена в результате того, что устройство для поверки измерительных трансформаторов тока на основе многоразрядного индуктивного делителя тока с параллельным соединением разрядов содержит составной индуктивный делитель тока и указатель разности коэффициентов преобразования (трансформации) поверяемого трансформатора тока и индуктивного делителя тока и угловой погрешности трансформатора тока в виде компаратора тока. Индуктивный делитель тока имеет высоковольтную, разделительную и низковольтную части, при этом высоковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена к источнику первичного тока последовательно с поверяемым трансформатором тока, а ее экран присоединен к проводу с высоким потенциалом; разделительная часть индуктивного делителя тока выполнена в виде однокаскадного или многокаскадного индуктивного делителя тока трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице, изоляция которого рассчитана на рабочее напряжение, а первичная обмотка присоединена к выходной обмотке высоковольтной части индуктивного делителя тока, а корпус присоединен к проводу с низким потенциалом; низковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена к вторичной обмотке разделительного индуктивного делителя тока, а экран присоединен к проводу с низким потенциалом. Компаратор тока с регулируемыми плечами имеет две синфазные обмотки, одну квадратурную и одну индикаторную. Одна из синфазных обмоток компаратора тока присоединена к выходной обмотке низковольтной части индуктивного делителя тока; вторая синфазная обмотка компаратора тока присоединена через нагрузочное сопротивление к вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока; квадратурная обмотка компаратора тока присоединена к вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока через фазосдвигающие конденсаторы и вспомогательный трансформатор тока; индикаторная обмотка компаратора тока присоединена к нулевому указателю.

Возможность поверки измерительных трансформаторов тока с разными номинальными коэффициентами трансформации при рабочем напряжении на месте их эксплуатации обеспечивается тем, что в устройстве применен многоразрядный индуктивный делитель тока на рабочее напряжение. Это обеспечивается за счет применения разделительного индуктивного делителя тока трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице, изоляция которого рассчитана на рабочее напряжение.

На фиг. 1 приведена схема устройства для поверки измерительных трансформаторов тока, которое содержит многоразрядный составной индуктивный делитель тока 1 с параллельным соединением разрядов и указатель разности коэффициентов преобразования поверяемого трансформатора тока и индуктивного делителя тока и угловой погрешности трансформатора тока в виде компаратора тока 2. Индуктивный делитель тока содержит высоковольтную часть 3, которая имеет один или несколько разрядов в виде индуктивных делителей тока автотрансформаторного типа 4,5,6, и подключена к источнику первичного тока последовательно с поверяемым трансформатором 7, а ее экран 8 присоединен к проводу с высоким потенциалом; разделительную часть 9 в виде однокаскадного или многокаскадного индуктивного делителя тока 10 трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице, изоляция которого рассчитана на рабочее напряжение, а первичная обмотка присоединена к выходной обмотке индуктивного делителя тока 6 высоковольтной части, а корпус 11 присоединен к проводу с низким потенциалом; низковольтную часть индуктивного делителя тока 12, которая содержит один или несколько разрядов в виде делителей тока автотрансформаторного типа 13, 14, входная обмотка которой подключена к выходной обмотке разделительной части индуктивного делителя тока, а экран 15 присоединен к проводу с низким потенциалом. Компаратор тока 2 с регулируемыми плечами имеет две синфазные обмотки, одна из которых 16 присоединена через нагрузочное сопротивление 17 к вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока 7, вторая синфазная обмотка, состоящая из секций 18, 19, 20, которая присоединена к выходной обмотке низковольтной части индуктивного делителя тока, а также квадратурную обмотку 21, которая присоединена к вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока 7 через фазосдвигающий конденсатор 22 и вспомогательный трансформатор тока 23, и индикаторную обмотку 24, которая присоединена к нулевому указателю 25.

Присоединение экрана 8 высоковольтной части индуктивного делителя тока к проводу с высоким потенциалом обеспечивает применение наиболее точных индуктивных делителей тока автотрансформаторного типа и предотвращает утечки тока с делителя на землю.

Разделительный индуктивный делитель тока трансформаторного типа 11 выбирается на такой ток, при котором наиболее просто обеспечивается сопротивление изоляции, выдерживающее рабочее напряжение.

Работа устройства для поверки измерительных трансформаторов тока заключается в следующем. Ток 1 проходит по входной обмотке индуктивного делителя тока 4 и первичной обмотке поверяемого трансформатора тока 7. Вторичные токи трансформатора тока 7 и индуктивного делителя тока 1 подаются соответственно на обмотки 16 и 18, 19, 20 компаратора тока 2. При этом коэффициент деления индуктивного делителя тока 1 выбирается таким, чтобы обеспечивалось уравновешивание тока 1 поверяемого трансформатора тока вторичным током индуктивного делителя тока 1. Уравновешивание производится изменением включенных ампер-витков синфазных обмоток 18, 19, 20 компаратора тока 2 и квадратурной обмотки 21, которое осуществляется до нулевого показания указателя 25.

При этом выполняюся следующие равенства:
I₁/I_2тт=K_тт или I₁=I_2тт•K_тт (1)
I₁/I_2идт=K_Тдт или I₁=I_2идт• K_идт (2)
I_2тт• W₁₆= I_2идт•W_18,19,20, (3)
где
I₁ - первичный ток в поверяемом трансформаторе тока и индуктивном делителе тока;
I_2тт - вторичный ток в поверяемом трансформаторе тока;
I_2идт - вторичный ток в индуктивном делителе тока;
K_тт - коэффициент преобразования (трансформации) поверяемого трансформатора тока;
K_идт - коэффициент деления индуктивного делителя тока;
W₁₆ - количество витков компаратора тока, по которой протекает ток;
W_18,19,20 - количество витков компаратора тока, по которой протекает ток.

Приравнивая (1) и (2), получим
I_2тт•K_тт= I_2идт•K_идт , (4)
откуда
K_тт=I_2идт•K_идт/I_2тт. (5)
Из (3) находим
I_2тт=I_2идт•W_18,19,20/W₁₆. (6)
Подставляем (6) в (5) и после сокращения получим
K_тт=K_идт•W₁₆/W_18,19,20. (7)
Применение разделительной части 9 в индуктивном делителе тока обеспечивает поверку трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте эксплуатации, т. е. на подстанциях и с реальной нагрузкой, в качестве которой применяются амперметры, токовые катушки счетчиков электрической энергии и др.

В качестве высоковольтной и низковольтной частей индуктивного делителя тока использованы однодекадные индуктивные делители тока автотрансформаторного типа с переменным входным и постоянным выходным сопротивлением, которые обладают высокой точностью и стабильностью коэффициента деления индуктивного делителя тока. Высокие метрологические характеристики индуктивных делителей тока обусловлены, во-первых, наличием между витками обмоток тесной индуктивной связи, благодаря которой отношение выходного тока индуктивного делителя к входному с большой степенью точности равно отношению витков соответствующих частей обмоток, легко реализуемому и высокостабильному, а во-вторых, качеством материала магнитопровода.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает поверку трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации.

Литература
1. ГОСТ 8.217-86 Трансформаторы тока. Методы и средства поверки.

2. Векслер А. З. , Захаров Б.В. Применение магнитного компаратора для поверки измерительных трансформаторов переменного тока. Труды институтов Комитета стандартов, вып. 74 (134), 1963.

3. Векслер М. С. , Кофман М.И. Индуктивные делители тока - Измерение, контроль, автоматизация, N1(41), 1982, с. 17-20.

4. Хахамов И. В. Применение делителей тока при поверке трансформаторов тока. - Измерительная техника, 1969, N1.

Изобретение обеспечивает поверку трансформаторов тока при рабочем напряжении на месте их эксплуатации, низкие расходы на поверку трансформаторов тока и высокую точность их поверки. Эта задача решена в результате того, что устройство для поверки измерительных трансформаторов тока на основе многоразрядного индуктивного делителя тока с параллельным соединением разрядов содержит составной индуктивный делитель тока и компаратор тока, выполняющий функцию указателя разности коэффициентов преобразования поверяемого трансформатора тока и индуктивного делителя тока. Индуктивный делитель тока имеет высоковольтную, разделительную и низковольтную части, при этом высоковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена к источнику первичного тока последовательно с поверяемым трансформатором тока, а ее экран присоединен к проводу с высоким потенциалом; разделительная часть выполнена в виде однокаскадного или многокаскадного индуктивного делителя тока трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице, изоляция которого рассчитана на рабочее напряжение, а первичная обмотка присоединена к выходной обмотке высоковольтной части, а корпус присоединен к проводу с низким потенциалом; низковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена к вторичной обмотке разделительного индуктивного делителя тока, а экран присоединен к проводу с низким потенциалом. Компаратор тока с регулируемыми плечами имеет две синфазные обмотки, одну квадратурную и одну индикаторную. Одна из синфазных обмоток компаратора тока присоединена к выходной обмотке низковольтной части индуктивного делителя тока; вторая синфазная обмотка компаратора тока присоединена через нагрузочное сопротивление ко вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока; квадратурная обмотка компаратора тока присоединена ко вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока через фазосдвигающие конденсаторы и вспомогательный трансформатор тока; индикаторная обмотка компаратора тока присоединена к нулевому указателю. 1 ил.

Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащее многоразрядный индуктивный делитель тока с параллельным соединением разрядов, указатель разности коэффициентов преобразования поверяемого трансформатора тока и индуктивного делителя тока и угловой погрешности трансформатора тока, отличающееся тем, что в нем индуктивный делитель тока выполнен составным и содержит высоковольтную, разделительную и низковольтную части, при этом высоковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена к источнику первичного тока последовательно с поверяемым трансформатором, а ее экран присоединен к проводу с высоким потенциалом, разделительная часть индуктивного делителя тока выполнена в виде однокаскадного или многокаскадного индуктивного делителя тока трансформаторного типа с коэффициентом трансформации, равным единице, первичная обмотка которого присоединена к выходной обмотке высоковольтной части индуктивного делителя тока, а корпус присоединен к проводу с низким потенциалом, низковольтная часть индуктивного делителя тока содержит одну или несколько ступеней и подключена ко вторичной обмотке разделительного индуктивного делителя тока, а экран присоединен к проводу с низким потенциалом, а упомянутый указатель выполнен в виде компаратора тока с регулируемыми плечами, при этом одна из синфазных обмоток компаратора тока присоединена к выходной обмотке низковольтной части индуктивного делителя тока, вторая синфазная обмотка компаратора тока присоединена через нагрузочное сопротивление ко вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока, квадратурная обмотка компаратора тока присоединена ко вторичной обмотке поверяемого трансформатора тока через фазосдвигающие конденсаторы и вспомогательный трансформатор тока, а индикаторная обмотка компаратора тока присоединена к нулевому указателю.