Электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения тока в проводе трехфазной линии электропере дачи высокого напряжения. Известен электромагнитный датчик для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напряжения, содержащий П-образный тгнитопровод, на стержнях которого размещены две обмотки с равньм числом витков, соединенные последовательно-встречно С1 . Недостатком известного датчика яв ляется значительная токовая погрешность, обусловленная влиянием токов, протекающих в проводах соседних фаз линии электропередачи и земле. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 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 каж дом из которых размещены рабочая и компенсационная обмотки, причем компенсационные обмотки включены параллельно-встречно, одни одноименные вьшоды рабочих обмоток объединены, а другие раздельно подключены к выходным зажимам датчика f2j. Известный датчик имеет значительную токовую погрешность, обусловленную как влиянием токов соседних фаз так и особенно влиянием токов, протекающих в земле под проводами контролируемой линии электропередачи. 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 те что в электромагнитном датчике для измерения тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напря жения, Содержащем магнитопровод, вы полценньй в виде двух стержней, располоясенных параллельно друг другу, и свяэьшающего их ярма, рабочую и компенса1щонную обмотки, размещенны на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены-последовательно-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-обраэный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны ярма, компенсационные обмотки соединены последовательяр-встречно, свободный вьшод второй рабочей обмотки соединен с одноименным ,вьшодом компенсационной обмотки, размещеннЬй 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 дат.чика. Устройство содержит Н-образный магнитопровод 1, вьшолненный 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 вьшоды рабочей обмотки 5 и компенсационной обмотки 7, размещенных на одном и том же стержне 2, объединены, а одноимелные выводы рабочей обмотки 6 и компенсационной обмотки 8,-размещенных надругом 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 трехфазной линии электропередачи, части стержней 2 и 3, на которых размещены рабочие обмотки 5 и 6, быпи обращены к контролируемому проводу 12, а ось симметрии датчика, параллельная стержням: 2 и 3 магнитопровода 1, 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 контролируемой линии электропередачи высокого напряжения. Цепь тока, протекающего в земле под проводами контролируемой линии электропередачи, представлена эквивалентным проводником 14, расположённым под датчиком на оси симметрии его магнитопровода 1. Устройство работает следующим образом. Ток i-a } протекающий в контролируе мом проводе 12 фазы jB трехфазной ли нии электропередачи высокого напряжения, создает в верхних частях стер ней 2 и 3 магнитопровода 1 магнитные потоки противоположного направле ния , которые индуктируют в рабочих обмотках 5 и 6 ЭДС, которые за счет последовательного встречного соединения.этих обмоток суммируются, созда вая результирующую ЭДС. fg, равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки. Этот же контролируемый ток ia фазы создает в нижних частях стержней ,2 и 3 магнитные потоки ф, направлен ные по отношению к магнитным потокам 0 в верхних частях тех же стержней встречно. Магнитные потоки g индук тируют в компёнсадаонных обмотках 7 и 8 ЭДС, которые за счет последова тельного встречного соединения этих обмоток суммируются, создавая резуль тирующую ЭДС , равную удвоенной ЭДС одной компенсацирнной обмотки. Посл.едовательное встречное соединение рабочих обмоток 5 и 6 с компенсационными обмотками 7 и 8 обуславливает возникновение между выход ными зажимами 9 и 10 датчика суммарной ЭДС д , пропорциональной измеряемому току ig фaзыJ6, равной разности результирующих ЭДС рабочих и компенсационных обмоток датчика. При этом результирующая ЭДС Q ра бочих обмоток 5 и 6 значительно бол ше, чем результирующая ЭДС. Е в ком пенсационных обмотках 7 и 8, что обуславливается большей удаленностью нижних частей стержней 2 и 3 магнитопровода 1 от провода 12 с контроли руемым током LQ , противоположной по сравнению с верхними частями стержней 2 и 3 пространственной ориентацией нижних частей стержней 2 и 3 по отношению к проводам линии электропередачи, а также меньшим числом витков компенсационных обмоток 7 и 8 выбираемым по условиюмаксимального снижения погрешностей датчика, связанных с влиянием тока ig , протека щего в земле. В целом при указанных условиях значение суммарной, выходной ЭДС з датчика с Н-образным магнитюпроводом, пропорциональной измеряемому току, несколько меньше выходной ЭДС известного датчика с П-образным магнитопроводом. Токи 1д и ig, протекающие в проводах 11 и 13 соседних фаз л и С трехфазной линий электропередачи, и ток у , протекающий в земле, представленной эквивалентным проводником 14, также создают в стержнях 2 и 3 магнитопровода 1 датчика соответствующие магнитные потоки. При этом токи i. и i, соседних фаз /J к С. создают в стержнях 2 и 3 магнитные потоки 0 и 2, направленные в одну и ту же сторону и создающие в рабочих обмотках 5 и 6 и в компенсационных обмотках 7 и 8 посторонние ЭДС, нё связанные с измеряемым током ig фаОднако за счет последовательного встречного соединения, как рабочих 5 и 6, так и компенсационных 7 и 8 обмоток и их последовательного встречного включения по отношению друг к другу указанные ЭДС, наводимые в них токами и 1., соседних фаз /4 иС взаимно компенсируютця, причем вбольшей степени, нежели в известном датчике с П-образным магнитопроводом, снабженным дополнительными, соединенными параллельно-. |встречно компенсационными обмотками. Ток tj,, протекающий в земле по эквивалентному проводнику 14, расположенному под датчиком, создает в нижних частях стержрей 2 и 3 магнитопровода -1 магнитные потоки 0, направленные в противоположные стороны. В верхних частях стержней 2 и 3 этот же ток LQ создает магнитные потоки , направленные в тех же стержнях 2 и 3 встречно потокам Магнитный, поток ф создает в компенсационных обмотках 7 и 8 ЭДС, которые за счет последовательного встречного соединения этих обмоток суммируктеся, при этом результирующая ЭДС, индуктируемая током ig в земле, оказывается равной удвоенной ЭДС одной компенсаци.онной обмотки, индуктируемой током if). Диалогично этому магнитный 51 поток ф создает в рабочих обмотках 5 и 6 результирующую ЭДС, также равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки. Так как рабочие обмотки 5 и 6 соединены с компенсационными обмотками 7 и 8 последовательно-встречно то составляющая суммарной выходной ЭДС датчика, обусловленная влиянием тока Lg, протекающего в земле, будет равна разности результирующих ЭДС, индуктируемых в рабочих и компенсационных обмотках этим током Lff. Поскольку из-за большей удаленности верхних частей стержней 2 и 3 магнитопровода 1 датчика от земли и их противоположной по сравнению с нижними частями стержней 2 и- 3 пространственной ориентацией по отношению к земле, магнитньш поток , создаваемый током i в верхних частях стержней 2 и 3, меньше, чем магнитный поток фу в их нижних частях, то для более полной взаимной компенсации ЭДС, наводимых током i в рабо чих 5 и 6 и компенсационных 7 и 8 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 с рабочими обмотками 5 и 6 помимо значительного снижения погрешностей датчика, обусловленных влиянием тока i в земпе, одновременно.увеличивает суммарную выходную ЭДС датчика, пропорциональную току LQ в контролируемом проводе 12 линии электропередачи, и в то же время практически не оказывает влияния на степень взаимной компенсации посторонних ЭДС, 8 наводимых в обмотках датчика токами Л и (, соседних фаз и контроли руемой трехфазной линии электропередачи и токами соседних линий. Но сравнению с известным датчиком с П-образным магнитопроводом в предлагаемом датчике за счет выполнения, магнитопровода Н-образным размещение фабочих и компенсационных обмоток по разные стороны ярма магнитопровода,а также последовательного встречного их включения значительно повьш1ена точность измерения в условиях мешающего влияния токов сосед|шх фаз и тока в земле. При этом наибольшая относительная токовая погрешность датчика, определенная экспериментально, составляет около 1%. Предлагаемый датчик целесообразно использовать в качестве первичного измерительного преобразователя тока для релейной зашиты 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.

//

О

/4

13

О

О

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

л

/

г

L (