Результат интеллектуальной деятельности: Способ 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 Е_изм. на выводах катушки индуктивности и определяют ток I в шине, который равен произведению коэффициента преобразования k и ЭДС Е_изм., 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 Е_изм.1 на выводах катушки индуктивности. Затем шину заменяют на тонкий проводник круглого сечения и подают в проводник ток I₂ равный I₁ и измеряют ЭДС Е_изм.2 на выводах катушки индуктивности. Далее вычисляют расчетное ЭДС Е_р по формуле:

где μ₀ - магнитная постоянная;

f - частота промышленного тока;

w - количество витков;

s - площадь поперечного сечения обмотки катушки.

По измеренным величинам ЭДС Е_изм.1 и Е_изм.2 рассчитывают коэффициент влияния формы и размеров шины k_ф:

Затем тонкий проводник круглого сечения заменяют на шину, отключают от источника переменного тока и включают электроустановку, измеряют ЭДС Е_изм. 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 k_ф.

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 Е_изм.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 Е_изм.2 на выводах катушки индуктивности, таким образом, Е_изм.2 равно 72 мВ.. Далее вычисляют расчетное ЭДС Е_р по формуле:

где μ₀ - магнитная постоянная;

f - частота промышленного тока;

w - количество витков;

s - площадь поперечного сечения обмотки катушки.

В результате расчетное ЭДС Е_р равно 87 мВ.

По измеренным величинам ЭДС Е_изм.1 и Е_изм.2 рассчитывают коэффициент влияния формы и размеров шины k_ф:

Получают, что k_ф 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 Е_изм., получают Е_изм. 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.