Устройство для регистрации напряжения в высоковольтных электроустановках Советский патент 1989 года по МПК G01R15/04 

ч

ч

15 .... ..

й

т

ю

ел

со

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения в высоковольтных электрических сетях и электроустановках с разнопотенциальными токоведущими частями. Цель изобретения - повышение точности регистрации напряжения. Устройство содержит основную антенну 4, расположенную под контролируемой токоведущей частью 1 и подключенную к земле через конденсатор 7, согласующий резистор 9, измерительный кабель 11, RC - цепочки 14 и 15, образующие выходной делитель напряжения, и регистрирующий прибор 16. В устройство также дополнительно введены вспомогательные антенны 5 и 6, расположенные под соседними токоведущими частями 2 и 3, присоединенные к земле через конденсатор 8, и согласующий резистор 10. В результате введения вспомогательных антенн 5 и 6 и соответствующих электрических связей их с землей и измерительным кабелем 11 обеспечивается компенсация влияния соседних токоведущих частей 2 и 3 на основную антенну 4, что существенно повышает точность регистрации напряжения на контролируемой токоведущей части 1. 3 ил.

11

11

11

/

/J

00

K HhKi:HH

16

CPU2.1

частями 2 и 3, присоединенные к земле через конденсатор 8, и согласующий резистор 10. В результате введения вспомогательных антенн 5 и 6 и соответствующих электрических связей их с землей и измерительным кабелем

Изобретение относится к электро- из мерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения в высоковольтных электрических сетях и электроустановках с разно- потенциальными токоведущими частями. Цель изобретения - повьпиение точности регистрации напряжения на контролируемой токоведущей части за счет компенсации влияния соседних разно- ,потенциальных токоведущих частей.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для регистрации напряжения в высоковольтной электроустанов- ке с тремя разнопотенциальными токоведущими частями; на фиг, 2 и 3 - конструкции антенн.

Устройство (фиг.11 содержит расположенные под соответствующими I разнопотенциальными токоведущими частями 1-3 высоковольтной эле троуста- новки, например дроводами фаз Л,Б и С трехфазного распредустройства, антенны 4-6, конденсаторы 7 и 8, согласующие р-резисторы 9 и 1C, измеритель ный кабель 11 , имеющий проводники 12 и 13, RC-цепочки 14 и 15 и регистрирующий прибор 16. Антенна 4, расположенная под контролируемой токове- дущей частью 1, является основной и через конденсатор 7, с которым она образует высоковольтный делитель напряжения, соединена с землей, и одновременно через согласующий резистор 9 подключена к началу проводника 12 измерительного кабеля 11. Антенны 5 и 6, расположенные под соседними тсгковедущими частями 2 и 3, являются вспомогательными и через конденсатор 8 подключены к земле, а через согласующий резистор 10 соединены с началом проводника 13 измерительного кбеля 11. К концам проводников 12 и 1

измерительного кабеля 11 подключены две соединенные последовательно РС- цепочки 14 и 15, каждая из которых выполнена в виде включенных последовательно резистора и конденсатора.

11 обеспечивается компенсация влияния соседних токоведущих частей 2 и 3 на основную антенну 4, что существенно повьшает точность регистрации напряжения на контролируемой токове- дущей части 1. 3 ил.

5 0

5

о Q 45 CQ 5

55

RC-цепочки 14 и 15 образуют выходной делитель напряжения, к одному плечу которого, например, образованному НС- цепочкой 14, подключен регистрирующий прибор 16, например осциллограф. В качестве измерительного кабеля 11 может быть использоб а н радиочастотный С(имметр 1чный или коаксиальный кабель. Антенны 4-6 могут быть, например, выполнены каждая в виде ряда проводников , изолированных от земли и соединенных между собой. Антенны могут быть прикреплены, например, к опоре, порталу или подставке опорного изолятора или какого-либо электрического аппарата высоковольтной электроустановки (фиг.2 а,б) . При этом на общей опоре могут располагаться основная антенна 4 устройства, регистрирующего напряжение токоведущей части l,k вспомогательные антенны 17 и 18 аналогичных устройств, регистрирующих напряжение соседних токоведущих частей 2 и 3 (вспомогательные антенны 5 и 6 предлагаемого устройства, регирующ.его напряжение токоведущей части 1, на фиг.2 а,б не показаны, так как располагаются на других аналогичных опорах, ближайших к токоведущим частям 2 и З). Проводники J9 (фиг,2 б), образующие антенны, могут быть прикреплены к изолирующим штангам 20, которые, в свою очередь, крепятся к опоре. Проводники 1 9 основной антенны 4 соединены между собой и с помощью проводника 21 подключены к конденсатору 7. Проводники 19 всг(омогательных антенн 5 и 6 (фш.J), тсак и вспомогательных антенн 7 и 18 аналогичных устройств, регистрирующих напряжения сосед-i, них токоведущих частей 2 и 3, вьшол- няют изолированными друг от друга. С помощью перемычек 22 (фиг. 2 б) проводники вспомогательных антенн могут объединяться между собой в две группы, одна из которых заземляется проводником 23, а другая проводником 24

соединяется с конденсатором 8. Площадь Sj к аткдой вспомогательной антенны по отношению к площади SQC основной антенны может быть приближенно определена, как

Sr

(1)

н е - всп оси S J где В - расстояние между токоведущей частью, напряжения которой .регистрируется, и токоведущей частью, под которой расположена вспомогательная антенна;

высота токоведущих частей над землей;

основание натуральных логарифмов .

В процессе настройки устройства рабочую площадь вспомогательных антенн регулируют изменением числа вклченных проводников 19.

Устройство работает следующим образом.

Каждая антенна имеет емкостную связь со всеми частями электроустаноки. Емкость между антенной и токоведущей частью тем больщем, чем больше площадь антенны и чем ближе она расположена к токопедущей части. С увеличением высоты над землей емкость антенны по отношению к земле пропорционально уменьшается, но во столько же раз увеличивается ее потенциал, обусловленный действием токоведущей части.

Потенциал основной антенны А (фиг.1), обусловленный действием соседних токоведущих частей 2 и 3, являющийся источником погрешностей, быстро убывает с увеличением расстояния между этой антенной А и соседними токоведущими частями 2 и З.Если это расстояние в 3 раза превьппает высоту соседних токоведущих частей 2 и 3 над землей, то потенциал антенны 4, обусловленный действием этих токоведущих частей, составляет менее одного процента по отношению к потенциалу, обусловленному действием контролируемой токоведущей части 1, расположенной над антенной 4. Таким образом, вспомогательные антенны 5 и 6 для компенсации посторонних потенциалов следует устанавливать дод соседними с контролируемой токоведущими частями 2 и 3, когде их расстояние от антенны 4 по горизонтали не превышает трехкратной высоты их

юв

10

15

20

над землей. При этом потенциал проводника 12 измерительного кабеля 11, связанного с основной антенной 4, определяется потенциалом всех токоведущих частей 1-3, но в большей степени - потенциалом токоведущей части 1, под которой расположена антенна 4.

Потенциал проводника 13 измерительного кабеля 11 также определяется потенциалом всех токоведущих частей 1-3, но в большей степени потенциалом соседних токоведущих частей 2 и 3, расположенных соответственно над вспомогательными антеннами 5 и 6, связанными с этим проводником измерительного кабеля. При этом напряжение на выходном делителе, образованном RC-цепочками 14 и 15, равно разности потенциалов проводников 12 и 13 измерительного кабеля 1I. Если выделить из потенциала каждого проводника 12 и I3 измерительного ка25 беля 11 полезную составляющую, источником которой является контролируемая токоведущая часть 1, то полезный сигнал на выходном делителе будет представлять собой разность полезных составляющих потенциалов проводников 12 и 13 измерительного кабеля 11. В силу этого полезный сигнал ослабляется, но это ослабление не превышает 10-207,- в зависимости от расстояния между токоведущими частями 1-3, поскольку подавляющая часть полезной составляющей потенциала приходится на проводник 12 измерительного кабеля 11. В то же время происходит

д0 более эффективное ослабление постороннего потенциала, поскольку на проводнике 13 измерительного кабеля 11 он обусловлен действием вспомогательных антенн 5 и 6, имеющих более сипьд5 ную емкостную связь с источниками постороннего потенциала - соседними , токоведущими частями 2 и 3, чем связь с ними основной антенны 4, с которой посторонний потенциал попадает на

50 проводник 12 того же измерительного кабеля 11. Поэтому в зависимости от соотношения (l) размеров (площадей) антенн 4-6 и емкостей конденсаторов 7 и 8 посторонние составляющие потенциала проводника 12 измерительно- ного кабеля 11 могут быть как меньше, так и больше посторонн гх составляющих потенциала проводника 13 измерительного кабеля 11. При соответствую30

35

55

щем выборе параметров этих элементов устройства посторонние составляющие потенциалов цроводнкков J2 и J3 измерительного кабеля 11, уравниваются по величине и взаимно компенсируются Для исключения искажений полезного сигнала, поступающего на регистрирующий прибор 16, пропорционального напряжению на контролируемой то- коведущей части 1, величины емкостей С и С конденсаторов 7 и 8, емкостей и С, конденсаторов RC- цепочки 14 и 15, сопротивлений Р, и согласующих резисторов 9 и 10, во нового сопротивления измерительного кабеля 11, его емкости Ск, а также сопротивлений R 4, и R, резисторов RC-цепочек 14 и 15 выбирают из условий

Ст-Св

с-г + с,

с 4-

+ с

+ с

н

15

+ Rm R

U

+ R,s Z

X ;

X )

R« R

4

14

(0 ;

P

IS

С 45

(2)

(3) (4)

(5)

Таким образом, предлагаемое устройство за счет компенсации влияния соседних с контролируемой токоведущих

частей высоковольтной электроустановкиЗЗ временно через второй согласующий

обеспечивает по сравнению с известным повышение точности регистрации напря

8

контролируемой токоведутцей

5

0

5

0

Формула изобретения

Устройство для регистрации напряжения в высоковольтных электроустановках с разнопотенциальными токоведущими частями, содержащее высоковольтный делитель напряжения, высоковольтное плечо которого вьтолнено в виде антенны, расположенной под контролируемой токо- ведущей частью, а низковольтное плечо - в виде конденсатора, включенного между антенной и землей, измерительный кабель, начало первого проводника которого через первый согласующий резистор подключено к низковольтному плечу делителя , и подключенные к концам первого и второго проводников измерительного кабеля по меньшей мере одну RC-цепоч- ку и включенный параллельно ей регистрирующий прибор, отлич. ающее- с я тем, что, с целью повьппения точности регистрации напряжения на контролируемой трковедущей части,в него введены дополнительный конденсатор, второй согласующий резистор и дополнительные антенны, расположенные под соседними разнопотени - апьными токоведущими частями электроустановки, причем дополнительные антенны через дополнительный конденсатор присоединены к земле и однорезистор подключены к началу второго проводника измерительного кабеля.

TT/ /T/ TTTTT/

Фиг2

19