Способ измерения переменного тока в шине электроустановки
Владельцы патента RU 2658078:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения переменного тока в шине электроустановки. Способ измерения переменного тока в шине электроустановки, при котором отключают электроустановку. Шину электроустановки подключают к источнику переменного тока. Затем на расстоянии от шины в заданную точку устанавливают катушку индуктивности с соответствующими количеством витков и площадью поперечного сечения
так, что вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадает с осью катушки индуктивности. При этом к выводам катушки индуктивности подключают измеритель ЭДС, подают в шину ток
и с помощью измерителя ЭДС измеряют ЭДС
на выводах катушки индуктивности. Затем шину заменяют на тонкий проводник круглого сечения. Подают в проводник ток
равный
и измеряют ЭДС
на выводах катушки индуктивности. Далее вычисляют расчетное ЭДС
. По измеренным величинам ЭДС
и
рассчитывают коэффициент влияния формы и размеров шины
. Затем тонкий проводник круглого сечения заменяют на шину, отключают от источника переменного тока и включают электроустановку. Далее рассчитывают коэффициент преобразования
, измеряют ЭДС
на выводах катушки и определяют ток
в шине. Техническим результатом при реализации заявленного способа является повышение точности измерения переменного тока в шине электроустановки.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения переменного тока в шине электроустановки.
Известен способ измерения переменного тока в шине электроустановки с помощью магнитного трансформатора тока [Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976. - 560 с.: ил.], в котором магнитный трансформатор тока представляет собой ферромагнитный сердечник П-образной формы с размещенными на нем двумя катушками с одинаковым числом витков, которые соединены последовательно-встречно, причем магнитный трансформатор тока устанавливается под шиной контролируемого тока на допустимом расстоянии h, для получения максимального ЭДС необходимо приближать магнитный трансформатор тока к токоведущей шине.
Данный способ не позволяет обеспечить достаточную точность при измерении переменного тока, так как точность измерения зависит от приближения магнитного трансформатора тока к токоведущей шине вручную.
Известен способ измерения переменного тока в шине электроустановки [Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 240 с., ил.], в котором устанавливают катушку индуктивности в заданную точку на расстоянии h от шины так, что вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадает с осью катушки индуктивности, измеряют ЭДС Еизм. на выводах катушки индуктивности и определяют ток I в шине, который равен произведению коэффициента преобразования k и ЭДС Еизм., причем коэффициент преобразования к рассчитывается по формуле:
где μ0 - магнитная постоянная;
f - частота промышленного тока;
w - количество витков;
s - площадь поперечного сечения обмотки катушки.
8,7%. Данный способ не позволяет точно измерять переменный ток, т.к. коэффициент преобразования не учитывает влияние формы и размеров шины.
Техническая проблема изобретения заключается в повышение точности измерения переменного тока в шине электроустановки.
Решение технической проблемы заключается в том, что после обесточивания электроустановки шину электроустановки подключают к источнику переменного тока. Затем на расстоянии h от шины в заданную точку устанавливают катушку индуктивности с соответствующими количеством витков w и площадью поперечного сечения s так, что вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадает с осью катушки индуктивности. При этом к выводам катушки индуктивности подключают измеритель ЭДС, подают в шину ток I1 и с помощью измерителя ЭДС измеряют ЭДС Еизм.1 на выводах катушки индуктивности. Затем шину заменяют на тонкий проводник круглого сечения и подают в проводник ток I2 равный I1 и измеряют ЭДС Еизм.2 на выводах катушки индуктивности. Далее вычисляют расчетное ЭДС Ер по формуле:
где μ0 - магнитная постоянная;
f - частота промышленного тока;
w - количество витков;
s - площадь поперечного сечения обмотки катушки.
По измеренным величинам ЭДС Еизм.1 и Еизм.2 рассчитывают коэффициент влияния формы и размеров шины kф:
Затем тонкий проводник круглого сечения заменяют на шину, отключают от источника переменного тока и включают электроустановку, измеряют ЭДС Еизм. на выводах катушки, после чего рассчитывают коэффициент преобразования к и определяют ток I в шине по формуле:
Способ измерения переменного тока в шине электроустановки позволяет точно измерить ток за счет замены шины на тонкий проводник круглого сечения и проведения измерений ЭДС как с проводником, так и с шиной электроустановки, а также за счет определения коэффициента влияния формы и размеров шины kф.
Способ измерения переменного тока в шине электроустановки может быть осуществлен следующим образом.
Электроустановку обесточивают, например блочный модуль серии КРУ-БМ напряжением до 35 кВ. Шину электроустановки сечением s равным 50×5 мм2 и длиной l равной 1 м подключают к автотрансформатору TDGC2-20K. Затем на расстоянии h равном 20 см от шины устанавливают катушку индуктивности с количеством витков w равным 2250 и площадью поперечного сечения s равной 554 мм2 таким образом, чтобы вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадал с осью катушки индуктивности. При этом к выводам катушки индуктивности подключают мультиметр Fluke 87V, подают в шину ток I1 равный 240 А и измеряют ЭДС на выводах катушки индуктивности, в результате получают Еизм.1 67 мВ.
Затем шину электроустановки заменяют на тонкий проводник круглого сечения диаметром d равным 4,5 мм и длиной l равной 1 м. Подают в проводник ток I2 равный I1 и измеряют ЭДС Еизм.2 на выводах катушки индуктивности, таким образом, Еизм.2 равно 72 мВ.. Далее вычисляют расчетное ЭДС Ер по формуле:
где μ0 - магнитная постоянная;
f - частота промышленного тока;
w - количество витков;
s - площадь поперечного сечения обмотки катушки.
В результате расчетное ЭДС Ер равно 87 мВ.
По измеренным величинам ЭДС Еизм.1 и Еизм.2 рассчитывают коэффициент влияния формы и размеров шины kф:
Получают, что kф равно 0,94.
Затем тонкий проводник круглого сечения заменяют на шину, отключают от автотрансформатора и подают ток в электроустановку. Далее рассчитывают коэффициент преобразования k, подают ток I3 равный 1300 А и измеряют ЭДС Еизм., получают Еизм. равное 435 мВ, затем определяют ток:
В результате ток I равен 1272 А. Таким образом, погрешность способа измерения переменного тока оставляет 2,2%, что значительно ниже, чем погрешность измерения прототипа.
Способ измерения переменного тока в шине электроустановки, заключающийся в том, что катушку индуктивности устанавливают в заданную точку на расстоянии 
от шины так, что вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадает с осью катушки индуктивности, измеряют ЭДС 
на выводах катушки индуктивности и определяют ток 
в шине, который равен произведению коэффициента преобразования 
и ЭДС , причем коэффициент преобразования рассчитывается по формуле:
где 
– магнитная постоянная;
– частота промышленного тока;
– количество витков;
– площадь поперечного сечения обмотки катушки,
отличающийся тем, что электроустановку обесточивают, шину электроустановки подключают к источнику переменного тока, затем на расстоянии от шины в заданную точку устанавливают катушку индуктивности с соответствующими количеством витков и площадью поперечного сечения так, что вектор магнитной индукции, созданный проводником с током, совпадает с осью катушки индуктивности, при этом к выводам катушки индуктивности подключают измеритель ЭДС, подают в шину ток 
и с помощью измерителя ЭДС измеряют ЭДС 
на выводах катушки индуктивности, затем шину заменяют на тонкий проводник круглого сечения, подают в проводник ток 
равный и измеряют ЭДС 
на выводах катушки индуктивности, далее вычисляют расчетное ЭДС 
по формуле:
по измеренным величинам ЭДС и определяют коэффициент влияния формы и размеров шины 
:
затем тонкий проводник круглого сечения заменяют на шину, отключают от источника переменного тока и включают электроустановку, далее рассчитывают коэффициент преобразования , измеряют ЭДС на выводах катушки и определяют ток в шине по формуле:
