Eng Ru
Отправить письмо

Оптико-электронные измерительные трансформаторы. Оптико электронные трансформаторы тока


Оптико-электронные измерительные трансформаторы

Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансформаторов. Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изгото­влении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе. Затем световой поток преобразуется в электри­ческий сигнал, воспринимаемый измерительными приборами (рис. 6). Таким образом, передающее устройство, находящееся под высоким напря­жением, и приемное устройство, соединенное с землей, связаны между со­бой только пучком света.

Рис.6. Структурная схема оптико-электронно­го трансформатора тока: 1 - первичный преобразова­тель; 2 — светодиод; 3 — оп­тическая система; 4 — свето­вод; 5 — фоточувствительный прибор; 6-усилитель; 7— измерительный прибор

Световой поток передается внутри полого изолятора по трубе с зер­кальными стенками или по диэлектрическим стержневым и волоконным световодам, которые изготовляются из специального оптического стекла с изолирующей оболочкой. Передающее устройство ОЭТ может быть основано на различных принципах. В некоторых трансформаторах тока (ОЭТТФ) используется эффект Фарадея .

Имеются конструкции трансформаторов тока, в которых передающее устройство состоит из модулятора и светодиода. Световой поток полу­проводникового светодиода зависит от измеряемого тока I и его фазы.

Оптико-электронный трансформатор тока с частотной модуляцией (ОЭТТЧ) на 750 кВ и 2000 А имеет четыре оптических канала — один для измерения и три для защиты. Каждый канал связан со своим первичным преобразователем. Канал измерения рассчитан на нормальную работу при токах до 1,2 Iном, при этом погрешность не превышает ± 1 %. Каналы за­щиты рассчитаны так, что передают без искажения импульсы при токах до 20 Iном.

Оптико-электронные измерительные трансформаторы позволяют кон­тролировать не только ток, но и мощность (полную, активную, реактив­ную) установки, сопротивление на ее зажимах, а также моменты перехода мгновенных значений тока и напряжения через нулевое значение.

ОЭТ целесообразно применять в установках 750 кВ и выше, а также для измерения больших токов (20 — 50 кА) при напряжении 10 — 24 кВ, им­пульсных токов и параметров переходных режимов.

www.svaslavia.ru

Оптико-электронный трансформатор тока

 

Изобретение относится к измерительным трансформаторам тока. Цель изобретения - уменьшение материалоемкости трансформатора и занимаемой им площади. Оптико-электронный трансформатор тока состоит из размещенного в зоне высокого напряжения герметичного корпуса 1, в полости которого расположены трансформатор напряжения 2, стабилизатор питающего напряжения 3, кодирующее устройство 4, причем корпус 1 охвачен первичным преобразователем, выполненным в виде трансформатора тока с тороидальным магнитопроводом 5 и питающего быстронасыщающего трансформатора тока 6. Корпус 1 прикреплен к подвесному стержневому изолятору 7. Благодаря использованию подвесного стержневого изолятора значительно уменьшаются расход изоляционного материала и площадь открытого распредустройства. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИМ

РЕСПУБЛИК

А1

119) . (11) (бО 4 Н О1 F 40/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4346492/24-07 (22) 21.12.87 (46) 15.10,89, Бюл, 1 - 38 (71) Всесоюзный научно-исследоватепьский, проектно-конструкторский и технологический институт трансформаторостроения (72) А.В.Самарец, Н.Г.Небрат, Н.Ф.Бражник и N.È.Ïàóê (53) 621.314,224.8(088.8) (56) Зубков В,П. и др. Оптико-электронный трансформатор тока с частот2 ной модуляцией. — Электротехническая промышленность, Аппараты высокого напряжения, трансформаторы сило вые, конденсаторы„ !972, У 6 (15), с„ ll

13

Апександров Г.Н. и др. Проектирование электрических аппаратов, Л.:

Энергоатомиздат, 1985, с. 384 385. (54) ОПТИКО=ЭПЕКТРОНН6Й ТРАНСФОР11АТОР

ТОКА (57} Изобретение относится к измери1515213 тельным трансформаторам тока. Цель изобретения — уменьшение материалоемкости трансформатора и занимаемой им площади. Оптико-электронный транс5 форматор тока состоит из размещенного в зоне высокого напряжения герметичного корпуса 1, в полости которого расположены трансформатор 2 напряжения, стабилизатор 3 питающего íà- 10 пряжения, кодирующее устройство 4, причем корпус 1 охвачен первичным преобразователем, выполненным в виде трансформатора тока с тороидальным магнитопроводом 5 и питающего быстронасыщающего трансформатора 6 тока.

Корпус 1 прикреплен к подвесному стержневому изолятору 7. Благодаря использованию подвесного стержневого изолятора значительно уменьшаются расход изоляционного материала и площадь открытого распредустройства.

4 ил.

Изобретение относится к электро технике, в частности к измерительным трансформаторам. 20

Цель изобретения — уменьшение материалоемкости устройства и занимаемой им площади.

На фиг. 1 представлен оптико-электронный трансформатор тока, продоль- 25 ный разрез; на фиг. 2 — подвесной стержневой изолятор, продольный разрез; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — оптико-электронный трансформатор тока в рабочем 30 (подвесном) положении.

Оптико-электронный трансформатор тока состоит из размещенного в зоне высокого напряжения герметичного ме.таллического корпуса 1, в полости которого расположены трансформатор

2 напряжения, стабилизатор 3 питающего напряжения и кодирующее устройство 4. Корпус 1 охвачен снаружи первичным преобразователем 5 (датчиком то-, gp ка), выполненным в виде электромагнитного трансформатора тока с тороидальным магнитопроводом (например, пояса Роговского),и быстро насьицающегося трансформатора 6 тока с тороидальным магнитопроводом (питающего трансформатора), Герметичный металлический корпус

1 для установленных снаружи датчика

5 тока и питающего трансформатора 6 является шиной высокого напряжения и одновременно выполняет функции электромагнитного экрана для кодирующего устройства 4 от воздействия электромагнитного поля, Корпус 1 прикреплен к подвесному стержневому изолятору 7, Блок 8 обработки информации и усилитель 9 мощности расположены на потенциале земли и связаны с кодирующим

1 устройством 4 световодом 10, Крепление корпуса I с подвесным стержневым изолятором 7 осуществляется узлом 11 присо единения (фиг. 2), изолирующими тарелками 12 и армирующим стержнем

13, по всей длине которого проточен паз 14, в котором размещен волоконнооптический канал 15 связи. К наружной поверхности стержня 13 приклеен высокоомный резистор 16, выполненный иэ лакоткани и последовательно соединенный с первичной обмоткой трансформатора 2 напряжения. К линии электропередачи оптико-электронный трансформатор тока подсоединяется с помощью металлических пластин 17, укрепленных на корпусе 1. Присоединение осуществляется в рассечку провода линии электропередачи.

В целях защиты от механических и климатических воздействий датчик 5 тока и питающий трансформатор 6 тока залиты изоляционным компаундом, а в волоконно-оптический канал 15 связи снабжен гофрированным металлорукавом.

Зазоры между изолирующими тарелками

12 и армирующим стержнем 13, а также паз 14 с волокно-оптическим каналом связи 15 также заполнены изоляционным компаундом.

Датчик 5 тока, первичной обмоткой которого является герметичный металлический корпус 1, выдает аналоговый (электрический) сигнал на вход кодирующеro устройства 4, с выхода которого сигнал в виде светового кода по волокно-оптическому каналу 15 связи и световоду 10 передается на вход приемного блока 8 обработки информации, в котором световой сигнал преобразуется в аналоговый сигнал. С выхода приемного блока 8 обработки информа5 15)52 ции аналоговый сигнал поступает на усилитель 9 мощности, служащий устройством согласования оптико-электронного трансформатора тока с суще5 ствующими схемами защиты. Кодирующее устройство 4 получает информацию с датчика 5 тока. Питание кодирующего устройства 4 осуществляется от стабилизатора 3 напряжения, который, в свою очередь, запитывается от параллельно включенных быстро насыщающегося трансформатора 6 тока и трансформатора 2 напряжения. При нагруженной линии электропередачи кодирующее уст- 15 ройство 4 получает питание от трансформатора 6 тока и трансформатора 2 напряжения, а при отсутствии тока в линии — от трансформатора 2 напряжения. 20

Использование подвесного стержневого изолятора позволяет значительно уменьшить расход изоляционного материала и площадь открытого распредустройства, а компоновка элементов дат- 25 чика тока и питающего трансформатора кодирующего устройства обеспечивает достаточно высокую надежность его работы.

Формула изобретения

Оптико-электронный трансформатор тока линии электропередачи, содержаl3 щий изолятор, прикрепленный к нему передающий блок, расположенный в зоне высокого потенциала и состоящий из герметичного корпуса, первичного преобразователя в виде электромагнитного трансформатора тока с тороидальным магнитопроводом, быстронасьпцающегося трансформатора тока с тороидальным магнитопроводом, трансформатора напряжения, кодирующего блока, размещенные в изоляторе световод и высокоомный резистор, последовательно соединенный с первичной обмоткой трансформатора напряжения, приемный блок, потенциально связанный с землей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости трансформатора и занимаемой им площади, изолятор выполнен в виде подвесного изолятора для высоковольтных линий электропередачи, герметичный корпус последовательно включен в рассечку линии электропередачи и является первичной обмоткой первичного преобразователя и быстро насыщающегося трансформатора тока, причем тороидальные магнитопроводы с вторичными обмотками указанных первичного преобразователя и быстронасьацающегося трансформатора тока расположены снаружи герметичного корпуса и охватывают его.

1515213

Составитель И,.Якимец

Редактор И„Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор А.Обручар

Заказ 6281/48 Тираж 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Оптико-электронный трансформатор тока Оптико-электронный трансформатор тока Оптико-электронный трансформатор тока Оптико-электронный трансформатор тока 

www.findpatent.ru

24. Измерительные трансформаторы тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первич­ных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 4.55, а) и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Пер­вичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока /(, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током /2.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффи­циентом трансформации

где I1ном , I2ном — номинальные значения первичного и вторично­го тока соответственно.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинально­го значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструк­тивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной про­ницаемости материала магнитопровода, средней длины магнит­ного пути, значения I1 w1.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения на­грузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности

Рис. 4.55. Трансформатор тока:

а — принципиальная схема многовиткового трансформатора тока: / — первич­ная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка; б — принципиальная схема одновиткового трансформатора тока; в — конструкция ТПОЛ-20: 1 — вы­вод первичный; 2 — эпоксидная литая изоляция; 3 — выводы вторичной обмотки

Конструкции трансформаторов тока

Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию.

По типу первичной обмотки различают катушечные (на на­пряжение до 3 кВ включительно), одновитковые и многовитковые трансформаторы.

На большие номинальные первичные токи применяются транс­форматоры тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора

Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода.

В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансфор­маторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом.

Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключа­телей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмотками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода.

Оптико-электронные измерительные трансформаторы

Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансфор­маторов. Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изготовлении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные транс­форматоры (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по опреде­ленному закону и передается в приемное устройство, располо­женное на заземленном элементе. Затем световой поток преобра­зуется в электрический

studfiles.net

24. Измерительные трансформаторы тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первич­ных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 4.55, а) и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Пер­вичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока /(, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током /2.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффи­циентом трансформации

где I1ном , I2ном — номинальные значения первичного и вторично­го тока соответственно.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинально­го значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструк­тивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной про­ницаемости материала магнитопровода, средней длины магнит­ного пути, значения I1 w1.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения на­грузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности

Рис. 4.55. Трансформатор тока:

а — принципиальная схема многовиткового трансформатора тока: / — первич­ная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка; б — принципиальная схема одновиткового трансформатора тока; в — конструкция ТПОЛ-20: 1 — вы­вод первичный; 2 — эпоксидная литая изоляция; 3 — выводы вторичной обмотки

Конструкции трансформаторов тока

Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию.

По типу первичной обмотки различают катушечные (на на­пряжение до 3 кВ включительно), одновитковые и многовитковые трансформаторы.

На большие номинальные первичные токи применяются транс­форматоры тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора

Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода.

В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансфор­маторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом.

Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключа­телей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмотками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода.

Оптико-электронные измерительные трансформаторы

Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансфор­маторов. Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изготовлении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные транс­форматоры (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по опреде­ленному закону и передается в приемное устройство, располо­женное на заземленном элементе. Затем световой поток преобра­зуется в электрический

studfiles.net

Измерительные оптические трансформаторы тока и напряжения трансформаторы тока Применение оптических

ОПТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ОПТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ www.r-aingroup.com ОПТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Оптический трансформатор напряжения (ОТН) является уникальной разработкой и не имеет аналогов в мире. Нашей компании

Подробнее

типа ТТЭО - опыт применения

типа ТТЭО - опыт применения Электронные волоконнооптические трансформаторы тока типа ТТЭО - опыт применения Директор по производству, главный технолог АО «Профотек» к.т.н. Дикевич Алексей Александрович [email protected] 17.03.2016

Подробнее

для метрологического обеспечения

для метрологического обеспечения НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» Эталонные средства измерения для метрологического обеспечения измерительных каналов цифровой подстанции «НПП Марс Энерго», Санкт Петербург,

Подробнее

Высоковольтное оборудование

Высоковольтное оборудование 2015 Общий обзор Slide 1 Основные факты Основные факты Мировой лидер по производству высоковольтного оборудования и решений на классы напряжения от 66 кв до 1200 кв, постоянного и переменного тока 35 производственных

Подробнее

Поверочное оборудование компании ZERA GmbH

Поверочное оборудование компании ZERA GmbH Поверочное оборудование компании ZERA GmbH Лебедев И.В., Семин А.В. ЗАО «Росприбор» Компания ZERA GmbH является мировым лидером по производству метрологического оборудования, использующегося для поверки,

Подробнее

VLT-2800 преобразователь частоты

VLT-2800 преобразователь частоты VLT-2800 преобразователь частоты Серия VLT-2800 представляет собой малогабаритные многофункциональные преобразователи частоты. Конструкция предусматривает экономно расходующий пространство монтаж "стенка-кстенке".

Подробнее

Назначение и область применения

Назначение и область применения Преобразователи измерительные цифровые СПЦ Внесены в Г осударственный реестр средств измерений Регистрационный N 350*9 Взамен N 33093-06 Выпускаются по техническим условиям ТУ 4221-001-12325925-2007. Назначение

Подробнее

Стр. 1 из 6. Выходная мощность, Вт

Стр. 1 из 6. Выходная мощность, Вт Стр. 1 из 6 Серия PSV-20 * * Источник(стабилизатор) напряжения Защита от перегрева Напряжение питания от 90 до 264 Вольт Низкая цена Защита от короткого замыкания Высокая надежность Компактный корпус Гарантия

Подробнее

НКУ, Низковольтные Комплектные Устройства

НКУ, Низковольтные Комплектные Устройства НКУ, Низковольтные Комплектные Устройства НКУ, Низковольтные Комплектные Устройства предназначены для приема и распределения электрической энергии в сетях напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц с глухозаземленной

Подробнее

Почему не КРУН. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Почему не КРУН. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Реклоузер Почему не КРУН. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Высокий уровень надежности Малые габариты и вес Минимальные требования по обслуживанию Возможность интеграции в SCADA Системы самодиагностики СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Подробнее

ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Датчики крутящего момента М25 М25 датчики крутящего момента цифрового типа, предназначены для измерения крутящего момента в широком диапазоне номинальных значений от 10Нм до

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Защитные трансформаторы тока, тип SSR/SSK DEIF /S Frisenborgvej 33 DK-7800 Skive Tel.: +45 9614 9614 Fax: +45 9614 9615 [email protected] www.deif.com Документ : 4921210153 Общее описание

Подробнее

RU (11) (51) МПК G01R 19/00 ( )

RU (11) (51) МПК G01R 19/00 ( ) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (1) МПК G01R 19/00 (06.01) 170 116 (13) U1 R U 1 7 0 1 1 6 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка:

Подробнее

КАМЕРЫ СБОРНЫЕ КСО-298

КАМЕРЫ СБОРНЫЕ КСО-298 КАМЕРЫ СБОРНЫЕ КСО-298 2 0 0 0 7 5 0 ( 1 0 0 0 ) 1 1 0 0 Камеры КСО-298 напряжением 6 и 10 кв предназначены для распределительных устройств переменного трехфазного тока частотой 50 Гц систем с изолированной

Подробнее

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения Трансформаторы напряжения Незаземляемые трансформаторы напряжения НОЛ-СВЭЛ Трёхфазные антирезонансные группы трансформаторов напряжения 3хЗНОЛ и 3хЗНОЛП Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ и ЗНОЛП

Подробнее

ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА ТТ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Датчики крутящего момента МА20 Датчики крутящего момента МА20 предназначены для измерения крутящего момента, в статическом режиме, при отсутствии вращения, например, при проведении

Подробнее

6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ.

6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ. 6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ. 6.1. Схемы включения трехфазных счетчиков в электроустановках напряжением 380/220 В. В трехфазных четырехпроводных сетях напряжением 380/220 В для измерений электрической

Подробнее

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ТОЛА-10

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ТОЛА-10 ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ТОЛА-10 Общие сведения Измерительные опорные трансформаторы тока ТОЛА-10 предназначены для установки в комплектных распределительных устройствах закрытого исполнения и служат для передачи

Подробнее

Счетчики однофазные статические АГАТ 2

Счетчики однофазные статические АГАТ 2 Приложение к свидетельству 61840 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Счетчики однофазные статические АГАТ 2 Назначение средства измерений Счетчики однофазные статические

Подробнее

ООО «Л Кард» ДЛИЖ ПС ОКП

ООО «Л Кард» ДЛИЖ ПС ОКП ОКП 422200 ООО «Л Кард» ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА, МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ LPW-305 Паспорт ДЛИЖ.411722.0001 ПС 2 1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗДЕЛИИ 1.1

Подробнее

Дефектопоисковый комплекс «Сталкер ВЛ»

Дефектопоисковый комплекс «Сталкер ВЛ» Дефектопоисковый комплекс «Сталкер ВЛ» Введение 1Ф КЗ 65% 20% 2Ф КЗ 3Ф КЗ 2Ф КЗ без земли ПОЖАР Последствия ОЗЗ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ повышение U на неповрежденных фазах длительно повышается до линейного ДВОЙНОЕ

Подробнее

Трансформаторы тока серии ТОГ

Трансформаторы тока серии ТОГ Трансформаторы тока серии ТОГ (495) 995-58-75, (812) 448-08-75 www.elektromark.ru, [email protected] Трансформаторы тока наружной установки применяются в открытых распределительных устройствах,

Подробнее

Трансформаторы тока ТОГФ (П)

Трансформаторы тока ТОГФ (П) Приложение к свидетельству 59620 Лист 1 об утверждении типа средств измерений Трансформаторы тока ТОГФ (П) Назначение средства измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Трансформаторы тока ТОГФ (П) (далее

Подробнее

ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ

ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ Модуляция света это изменение его параметров в зависимости от управляющего (модулирующего) сигнала. С ее помощью производят наложение информации на световую волну или световой поток,

Подробнее

docplayer.ru

Оптико-электронный трансформатор напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен в первую очередь для измерения фазного напряжения в высоковольтном устройстве, питающем устройства релейной защиты и измерительные приборы.

Для высокоточных измерений при проведении исследований непригодны делители напряжения, так как они не удовлетворяют предъявляемым требованиям точности, достоверности и надежности из-за присущих им недостатков. К последним относится собственная емкость относительно земли, некоторая индуктивность обмоток, значительные наводки в цепи заземления, что ограничивает не только точность, но и полосу пропускания. При исследовании импульсных напряжений это обстоятельство может оказаться решающим. Особенно сильно указанные недостатки проявляются при сверхвысоких напряжениях 750 кВ и при исследовании распределения напряжений по изоляционным элементам конструкций высоковольтных аппаратов и устройств, когда делитель напряжения должен выполняться по сложной схеме с большим числом элементов, что снижает его точность и надежность.

В качестве основного элемента оптикоэлектронного трансформатора напряжения принята ячейка Поккельса. Из сравнения работы ячеек Поккельса и использующихся также для измерения напряжений высоковольтных установок модуляторов света, основанных на эффекте Керра (ячеек Керра), вытекают значительные преимущества первой. Они заключаются в лучшей модуляционной характеристике, доступности технической реализации, долговечности, работоспособности в широком температурном диапазоне.

Существенным недостатком способа измерения напряжения с модулятором Керра является то, что интенсивность луча света (носителя информации) является нелинейной.

Основным элементом ячейки Поккельса является кристалл толщиной L в направлении главной оптической оси (оси z). Эффект Поккельса обнаруживается только в кристаллах с пьезоэлектрическими свойствами. В этих кристаллах по главной оси не происходит разложения света на обыкновенный и необыкновенный лучи, в то время как другие оси этим свойством обладают. Если же к кристаллу приложить электрическое поле вдоль оси z, то оптическая ось расщепится на две, кристалл станет двуосным. Световой луч разлагается на обыкновенный и необыкновенный. Это явление, носящее название эффекта Поккельса, и положено в основу оптико-электронного трансформатора напряжения.

Трансформатор

Рис. 1. Трансформатор

Трансформатор напряжения напряжения НОМ трехфазный антирезонансный НАМИ-35

Рис. 2. Трансформатор напряжения напряжения НОМ трехфазный антирезонансный НАМИ-35

Трансформатор напряжения однофазный масляный. Предназначен для выработки сигнала измерительной информации для электрических и измерительных приборов в цепях защиты и сигнализации в сетях с изолированной и заземленной нейтралью. Класс точности 0,5; 1,0.

Трехфазный антирезонансный масляный трансформатор напряжения типа НАМИ-35 УХЛ1 предназначен для установки в электрических сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с изолированной или с компенсированной нейтралью с целью передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, устройств автоматики, защиты, сигнализации и управления.

Трансформатор напряжения

Рис. 3. Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения однофазный антирезонансный однофазный антирезонансный НАМИ-110 НАМИ-220

Рис. 4. Трансформатор напряжения однофазный антирезонансный однофазный антирезонансный НАМИ-110 НАМИ-220

Электромагнитный антирезонансный однофазный трансформатор напряжения типа НАМИ-110 УХЛ1 предназначен для установки в электрических сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с глухо заземленной нейтралью с целью передачи сигнала измерительной ин-формации приборам измерения, устройствам автоматики, защиты, сигнализации и управления.

Трансформатор напряжения НАМИ-110 УХЛ1 имеет одноступенчатую некаскадную конструкцию.

Он состоит из активной части, помещенной в металлический корпус. На верху корпуса расположена изоляционная покрышка с металлическим компенсатором давления, обеспечивающим компенсацию температурных изменений объема масла и защиту внутренней изоляции от увлажнения. Компенсатор закрыт защитным колпаком с прорезью для визуального контроля уровня масла. Трансформатор заполнен трансформаторным маслом марки ГК.

Трансформатор напряжения НАМИ-220 УХЛ1 имеет каскадную конструкцию и состоит из двух ступеней в фарфоровых корпусах с металлическими фланцами. Каждая ступень трансформатора имеет по два магнитопровода, закрепленных на соответствующих фланцах. Каждая ступень трансформатора имеет компенсатор давления, обеспечивающий компенсацию температурных изменений объема масла и защиту внутренней изоляции от увлажнения. Компенсатор закрыт защитным колпаком с прорезью для визуального контроля уровня масла. Трансформатор заполнен трансформаторным маслом ГК.

www.eti.su

Волоконно-оптический трансформатор тока

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в электроэнергетике, в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматике. Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности измерений в условиях длительной эксплуатации при всех видах воздействующего электрического напряжения, воздействующих механических нагрузок и различных воздействиях факторов внешней среды. Волоконно-оптический трансформатор тока включает токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины. При этом элементы волоконно-оптического трансформатора тока размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в электроэнергетике, в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики.

До последнего времени замеры электрических величин в распределительных устройствах промышленных предприятий, включая электрические станции, выполняются с помощью электромагнитных трансформаторов тока, стоимость которых составляет значительную долю стоимости всего распределительного устройства. Назначение трансформаторов тока - преобразование тока в высоковольтной сети в сигнал низкого напряжения с тем, чтобы использовать его для целей измерения, релейной защиты и учета электроэнергии.

Электромагнитные трансформаторы тока представляют собой, как правило, первичный токоведущий контур (первичную обмотку) из одного-двух витков и связанный с ним через магнитопровод вторичный токоведущий контур (вторичную обмотку), состоящий из большого числа витков. Первичная обмотка находится под рабочим напряжением высоковольтной сети, в то время как потенциал вторичной обмотки и проходящего внутри нее магнитопровода незначительно отличается от потенциала земли. Изолирующий промежуток между первичной и вторичной обмотками обеспечивает отсутствие электрического пробоя при всех видах эксплуатационных воздействий. При этом с ростом класса напряжения не пропорционально увеличиваются затраты на изоляцию.

Известны конструкции трансформаторов тока, в которых применяются бумажно-масляная, литая из эпоксидного компаунда и элегазовая изоляции (см. [1]). Недостатком этих конструкций является высокая вероятность электрического пробоя изоляционных промежутков в процессе эксплуатации, что подтверждается многолетним опытом использования таких трансформаторов тока в различных электроэнергетических устройствах.

Из-за нелинейности кривой намагничивания магнитопровода такие трансформаторы тока принципиально не могут обеспечить удовлетворительные метрологические характеристики в переходных режимах, а также после протекания токов короткого замыкания, когда происходит глубокое насыщение магнитопровода трансформатора тока апериодической составляющей тока короткого замыкания (остаточная насыщенность после протекания токов короткого замыкания может сохраняться несколько месяцев). Кроме того, при импульсных процессах возникает разность потенциалов между точками заземления контура высокого напряжения и измерительной цепи, которая влияет на измеряемый сигнал.

Таким образом, возможности традиционных методов измерения с использованием электромагнитных трансформаторов тока уже практически полностью исчерпаны. Принципиально другой перспективный подход, основанный на использовании магнитооптического эффекта Фарадея, реализуется в оптико-электронных трансформаторах тока, применяемых в сочетании с современными цифровыми технологиями обработки сигналов и передачи данных.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство (см. [2]), включающее первичный токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки, изготовленной из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины.

Существенным недостатком данного устройства является его невысокая надежность и стабильность в реальных условиях эксплуатации, в частности при всех видах воздействующего напряжения, воздействующих механических нагрузок, при загрязнении и увлажнении. В существующей конструкции отсутствует опорно-изоляционная конструкция, позволяющая описанному устройству функционировать в качестве самостоятельного аппарата при воздействии высокого напряжения в условиях загрязнения и увлажнения. Отсутствие трекингостойкой оболочки создает возможность протекания тока утечки по поверхности устройства. Использованные способы формирования измерительного сигнала (см., например, [3]), средства ввода в магнитооптический чувствительный элемент поляризованного светового сигнала и деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала (см., например, [4]) не обеспечивают необходимой точности и стабильности измерений в реальных условиях эксплуатации.

Техническая задача предлагаемого изобретения "Волоконно-оптический трансформатор тока" заключается в повышении его надежности и стабильности измерений в условиях длительной эксплуатации при всех видах воздействующего электрического напряжения, воздействующих механических нагрузок и различных воздействиях факторов внешней среды.

Для решения поставленной задачи предложено следующее.

Волоконно-оптический трансформатор тока, включающий токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно-поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, отличающийся тем, что элементы волоконно-оптического трансформатора тока размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что средство деления выполняет функцию деления светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, узел преобразования выполняет функцию преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блок формирования выполняет функцию формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур состоит из двух и более витков.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур включает в себя элементы высоковольтной арматуры, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, а катушка из оптического волокна размещена непосредственно на высоковольтной арматуре.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен разъемным.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен неразъемным.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что он снабжен защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что защитной оболочке придана ребристая форма.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что он снабжен несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, причем часть катушек предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты или для выполнения других функций.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что катушка из оптического волокна и оптически связанные с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на высоковольтной арматуре.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что концы магнитооптического чувствительного элемента проведены через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ним средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце нулевого потенциала.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители оптического волокна.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора использованы оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы).

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с малым внутренним линейным двойным лучепреломлением.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором на конце магнитооптического чувствительного элемента установлен отражатель.

Волоконно-оптический трансформатор тока, в котором форма катушки из оптического волокна выбрана из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке.

Волоконно-оптический трансформатор тока, отличающийся тем, что информация об измеряемом токе преобразуется и передается в форме цифрового сигнала посредством блока формирования измерительного сигнала.

Для достижения поставленной технической задачи:

- в волоконно-оптическом трансформаторе тока, включающем токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, новым является то, что его элементы размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала.

Обеспечив в предложенном устройстве выполнение средством деления функции деления на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, отличающиеся угловой ориентацией, выполнение узлом преобразования функции преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блоком формирования выполнение функции формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины, мы реализуем большую точность и стабильность измерения в условиях реальной эксплуатации, в частности при воздействии температуры и вибраций.

Используя в предложенном устройстве токоведущий контур из двух и более витков, мы повысим точность измерения в диапазоне малых токов.

Используя в предложенном устройстве токоведущий контур в качестве элемента высоковольтной арматуры опорного изолятора, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, и разместив катушку из оптического волокна непосредственно на высоковольтной арматуре, мы упростим устройство, обеспечив возможность создания трансформаторов тока на все классы напряжения.

Выполнив в предложенном устройстве токоведущий контур разъемным, мы обеспечим возможность оперативного измерения тока.

Выполнив в предложенном устройстве токоведущий контур неразъемным, мы повысим надежность трансформатора, исключив из токовой цепи дополнительные контактные соединения.

Снабдив предложенное устройство защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика, мы обеспечим его надежную защиту от внешних воздействий.

Придав защитной оболочке ребристую форму, мы снизим до необходимого уровня ток утечки по поверхности оболочки при ее загрязнении и увлажнении.

Снабдив предложенное устройство несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, часть которых предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты, или для выполнения других функций, мы повысим точность измерения, увеличив диапазон измеряемого тока, и расширим функциональные возможности трансформатора.

Расположив на высоковольтной арматуре не только катушку из оптического волокна и оптически связанное с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, но также и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, мы ликвидируем дополнительную погрешность измерения угла поляризации, связанную с двойным лучепреломлением светового луча при изгибе оптического волокна на участке между чувствительным элементом и фланцем нулевого потенциала.

Если мы концы катушки из оптического волокна проведем через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ней средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположим на фланце нулевого потенциала, то обеспечим защиту элементов трансформатора тока от внешних метеорологических воздействий, в том числе от увлажнения и загрязнения.

Используя для присоединения к внешней измерительной цепи соединители оптического волокна, мы обеспечим удобство эксплуатации и ремонта трансформатора тока.

Используя для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы), мы обеспечим дополнительную защиту элементов трансформатора тока от внешних метеорологических воздействий.

Выбрав в устройстве в качестве чувствительного элемента одномодовое оптическое волокно, мы обеспечим простоту исполнения трансформатора.

Если в устройстве в качестве чувствительного элемента мы выберем одномодовое оптическое волокно с малым внутренним двойным лучепреломлением, то повысим точность измерения.

При выборе в устройстве в качестве чувствительного элемента одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным, мы уменьшим влияние внутреннего и наведенного линейных двойных лучепреломлений и реализуем большую чувствительность и стабильность измерений, повысив устойчивость трансформатора к вибрациям и термическим напряжениям.

Установив на конце оптического волокна отражательный элемент, мы исключим зависимость выходного сигнала чувствительного элемента от формы (геометрии) катушки из оптического волокна оптического волокна. В качестве отражательного элемента может быть использовано зеркальное покрытие торца оптического волокна, нанесенное гальваническим способом, напылением в вакууме или каким-либо другим методом.

Выбрав форму катушки из оптического волокна из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке, мы повысим точность измерений, исключив влияние двулучепреломления в волокне на состояние поляризации светового сигнала. Для этого, например, каждому участку оптического волокна, изогнутому по дуге окружности в какой-либо плоскости, должен быть сопоставлен такой же участок в перпендикулярной плоскости.

Преобразуя и передавая информацию об измеряемом токе в форме цифрового сигнала, мы повысим надежность передачи сигнала от трансформатора тока до контрольно-измерительной аппаратуры.

На фиг.1 представлена схема волоконно-оптического трансформатора тока. На фиг.2 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным первичным токоведущим контуром. На фиг.3 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с неразъемным первичным токоведущим контуром. На фиг.4 показана схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром.

На фиг.1 представлена схема волоконно-оптического трансформатора тока, включающего токоведущий контур 1, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом 2 в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство 3 ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство 4 деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, а также узел 5 преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок 6 формирования измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

Средство 3 ввода в волокно поляризованного светового сигнала, например, включает в себя источник линейно поляризованного излучения (полупроводниковый лазер), при необходимости дополнительные поляризатор, сохраняющее поляризацию оптическое волокно, фазовую пластину и соединитель оптического волокна (на фиг.1 не указаны). В состав средства 4 деления поляризованного светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, например, входят соединитель оптического волокна (на фиг.1 не указан), коллимирующая линза 7 и поляризационные делители 8, 9. Преобразование составляющих светового сигнала в нормированные по интенсивности электрические сигналы осуществляется в соответствующих фотоэлектрических преобразователях 10-13 узла 5, предпочтительно состоящих из фотодиода и усилителя (на фиг.1 не обозначены). Блок 6 формирования включает в себя узел 14 фильтров нижних частот для выделения постоянных и переменных составляющих сигналов и узел 15 обработки, формирующий из полученных сигналов и их постоянных и переменных составляющих измерительный сигнал, по которому легко определяется измеряемая величина - переменный электрический ток. На фиг.1 обозначены:

i - переменный электрический ток;

I1, I2, I3, l4 - нормированные по интенсивности электрические сигналы;

- направления передачи светового и электрического сигналов;

М - измеряемый сигнал.

Для определения величины измеряемого сигнала М целесообразно использовать аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в сочетании с электронной вычислительной машиной, например, на базе персонального компьютера PC IBM.

На фиг.2 показан вариант размещения элементов волоконно-оптического трансформатора тока с разъемным токоведущим контуром на опорном изоляторе, а на фиг.3 - вариант с неразъемным первичным токоведущим контуром (на примере конкретного исполнения). Токоведущий контур 1 волоконно-оптического трансформатора тока включает контактные площадки 16 для присоединения подводящих проводов. Токоведущий контур 1 волоконно-оптического трансформатора тока является элементом высоковольтной арматуры опорного изолятора 17, снабженного защитным покрытием 18 и фланцем 19 нулевого потенциала. Волоконно-оптический трансформатор тока включает магнитооптический чувствительный элемент в виде размещенной непосредственно на высоковольтной арматуре катушки 20 из оптического волокна с защитной оболочкой 21. Концы 22 катушки 20 проведены через внутреннюю полость опорного изолятора 17. Оптически связанные с катушкой 20 средства 23 ввода в волокно поляризованного светового сигнала и деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце 19 нулевого потенциала, а для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители 24 оптического волокна.

На фиг.4 показана схема построения волоконно-оптического трансформатора тока с многовитковым токоведущим контуром, состоящим из П-образных отрезков токоведущей шины 25 и перемычек 26. На фиг.4 показан токоведущий контур, состоящий из четырех витков. Сходным образом может быть сформирован токоведущий контур, состоящий из произвольного числа витков.

Рассмотрим по схеме на фиг.1 принцип работы устройства по п.п.1 и 2 формулы. Измеряемый электрический ток i создает вокруг проводника 1 магнитное поле. При прохождении линейно поляризованного света от источника излучения средства 3 через находящийся в этом поле магнитооптический материал длиной l (чувствительный элемент 2) происходит вращение его плоскости поляризации на угол

где V - константа Верде материала;

Нl - составляющая магнитного поля вдоль направления распространения света.

При выборе в качестве чувствительного элемента 2 оптического волокна, образующего n витков вокруг проводника 1 с измеряемым электрическим током i, угол α поворота плоскости поляризации света на выходе волокна составит α=Vni.

Световой сигнал, прошедший коллимирующую линзу 7, далее подается на поляризационные делители 8 и 9 средства деления 4.

При использовании одного поляризационного делителя, как правило, установленного под углом 45° к направлению поляризации падающего света, световой сигнал делится на пару взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих. В идеальном случае (при отсутствии двойных лучепреломлений, вызванных, например, термическими и механическими напряжениями) эти составляющие преобразуются в узле 5 в нормированные по интенсивности электрические сигналы Il=I0cos2(α+45°) и I2=I0sin2(α+45°). Здесь величина Io соответствует интенсивности света на входе поляризационного делителя 8, 9. Производя в блоке формирования 6 операции деления разности интенсивностей на их сумму, можно сформировать измерительный сигнал, зависящий только от угла поворота плоскости поляризации, а значит, и от величины измеряемого тока

М=(I1-I2)/(I1+I2)=sin(2α)=sin(2Vni),

где М - величина измерительного сигнала,

и по нему найти измеряемую величину i=arcsin(M/2Vn).

В реальной оптической системе под воздействием внутренних и внешних факторов (линейное двойное лучепреломление в чувствительном элементе, изгибы волокна - так называемый геометрический эффект, вибрации, термические напряжения и пр.) изначально линейное состояние поляризации светового сигнала преобразуется в эллиптическое, азимутальный угол которого относительно направлений поляризационного делителя может отличаться от 45°. В итоге это ведет к смещениям "рабочей точки", и чувствительность трансформатора становится нестабильной, сильно зависящей от условий измерения.

Использование двух поляризационных делителей 8 и 9, осуществляющих деление светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих светового сигнала, отличающиеся угловой ориентацией, позволяет получить информацию о состоянии поляризации светового сигнала в волокне, то есть о величине смещения "рабочей точки". Например, для частного случая, когда угол эллиптичности ε=0 и уход "рабочей точки" связан с изменениями азимутального угла вектора поляризации, алгоритм формирования измерительного сигнал М при установке поляризационных делителей с углом между направлениями поляризации пар пучков, равным ±π/4±kπ/2 (k - целое число) соответствует относительно простому выражению

где I1, I2, I3, I4 - нормированные по интенсивности электрические сигналы и I1АС, I2АС, I3АС, I4АС - их переменные составляющие.

Применение высоковольтного опорного изолятора 17 (фиг.2 и 3) и использование оптического волокна в качестве магнитооптического чувствительного элемента в принципе исключает возможность электрического пробоя изоляции между первичной (токоведущий контур 1) и вторичной (катушка 20 из оптического волокна) обмотками трансформатора тока и существенно облегчает условия работы воздушной изоляции между высоковольтными элементами трансформатора тока и землей (фланцем 19 нулевого потенциала).

Пример конкретного исполнения

Нами изготовлен экспериментальный образец заявленного устройства для измерения переменного электрического тока, в котором в качестве магнитооптического чувствительного элемента было выбрано одномодовое (диаметр сердцевины 4 мкм) оптическое волокно длиной 8 м, закрученное вдоль оптической оси (относительное кручение 25 оборотов/м) и образующее вокруг проводника с током катушку из 9 витков.

Катушка располагалась непосредственно на образующей одновитковый токоведущий контур высоковольтной арматуре опорного изолятора из стеклопластика с защитной оболочкой из кремнийорганической резины на класс напряжения 110 кВ. Концы катушки из оптического волокна вклеивались в стандартные оптические FC коннекторы (соединители) и были проведены через внутреннюю полость опорного изолятора к фланцу нулевого потенциала.

В качестве источника линейного поляризованного излучения использовался одномодовый лазерный диод (λ=660 нм, где λ - длина волны светового излучения). С выхода чувствительного элемента световой сигнал поступал на расположенные на фланце нулевого потенциала поляризационные делители с углом ориентации относительно друг друга 45°. Интенсивности световых сигналов измерялись фотодиодами, оцифровывались с помощью платы АЦП, обрабатывались на компьютере и выводились на виртуальный самописец.

Выполненные эксперименты показали возможность определения значения измеряемого переменного электрического тока с относительной погрешностью не хуже ±0,5%. В обычных условиях эксплуатации устройства все температурные изменения являются достаточно медленными. В этом случае реализация режима накопления и усреднения результатов позволит значительно повысить точность определения величины смещения "рабочей точки", а значит, уменьшить общую ошибку измерений.

Таким образом, предложенный волоконно-оптический трансформатор тока позволяют повысить точность и стабильность измерений в условиях реальной эксплуатации при воздействии температуры и вибраций. Предложенная конструкция на основе высоковольтного опорного изолятора позволяет создавать трансформаторы тока на все классы напряжения, способные длительно функционировать в условиях сложных метеорологических воздействий. Устройство имеет высокую помехоустойчивость и по своим точностным и функциональным характеристикам может найти широкое применение в области электрических измерений, в частности в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики.

В настоящее время в соответствии с заявленным решением разрабатывается конструкторская документация для выпуска волоконно-оптических трансформаторов тока для использования в схеме коммерческого учета электроэнергии и в области релейной защиты на электрических станциях.

Литература

1. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Л.В.Жалалис и др. "Трансформаторы тока" - Л.: Энергия, 1980 г.

2. Патент Германии №19547021, МПК G01 R 15/24, публ. 19.06.97.

3. Dong X. P., Chu В.С.В. and Chiang К.S. An electric-current sensor employing twisted fibre with compensation for temperature and polarization fluctuations, Meas. Sci. Technol, Vol. 8, pp.606-610, 1997 г.

4. Красюк Б.А., Корнеев Г.И. Оптические системы связи и световодные датчики. Вопросы технологии. - М.: Радио и связь, 1985, 192 с.

1. Волоконно-оптический трансформатор тока, включающий токоведущий контур, охваченный магнитооптическим чувствительным элементом в виде катушки из оптического волокна, оптически связанные с чувствительным элементом средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала, средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие, а также узел преобразования составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы и блок формирования измерительного сигнала и определения по нему измеряемой величины, отличающийся тем, что элементы волоконно-оптического трансформатора тока размещены на опорном изоляторе с защитным покрытием, снабженном высоковольтной арматурой и фланцем нулевого потенциала, причем катушка из оптического волокна расположена на высоковольтной арматуре, при этом концы магнитооптического чувствительного элемента проведены через внутреннюю полость опорного изолятора, а оптически связанные с ним средство ввода в волокно поляризованного светового сигнала и средство деления поляризованного светового сигнала на взаимно ортогональные линейно поляризованные составляющие расположены на фланце нулевого потенциала.

2. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что средство деления выполняет функцию деления светового сигнала на две различные пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, различающиеся угловой ориентацией, узел преобразования выполняет функцию преобразования этих составляющих в нормированные по интенсивности электрические сигналы, а блок формирования выполняет функцию формирования из полученных сигналов измерительного сигнала с учетом угла ориентации между парами и определения по нему измеряемой величины.

3. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур состоит из двух и более витков.

4. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур включает в себя элементы высоковольтной арматуры, снабженной контактными площадками для присоединения подводящих проводов, а катушка из оптического волокна размещена непосредственно на высоковольтной арматуре.

5. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен разъемным.

6. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что токоведущий контур выполнен неразъемным.

7. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что он снабжен защитной оболочкой из кремнийорганической резины или другого диэлектрика.

8. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.7, отличающийся тем, что защитной оболочке придана ребристая форма.

9. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что он снабжен несколькими катушками из оптического волокна с различными параметрами, например числом витков или чувствительностью магнитооптического материала, причем часть катушек предназначена для измерения тока, а другая часть - для работы релейной защиты, или для выполнения других функций.

10. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи использованы соединители оптического волокна.

11. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что для присоединения к внешней измерительной цепи и герметизации внутренней полости опорного изолятора использованы оптические элементы ввода-вывода излучения (окна, линзы).

12. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна.

13. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с малым внутренним линейным двойным лучепреломлением.

14. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором магнитооптический чувствительный элемент изготовлен из одномодового оптического волокна с сильным внутренним двойным лучепреломлением, преимущественно циркулярным.

15. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.12, в котором на одном из концов магнитооптического чувствительного элемента установлен отражатель.

16. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, в котором форма катушки из оптического волокна выбрана из условия компенсации линейных двойных лучепреломлений, вызванных изгибом волокна при намотке.

17. Волоконно-оптический трансформатор тока по п.1, отличающийся тем, что информация об измеряемом токе преобразуется и передается в форме цифрового сигнала посредством блока формирования измерительного сигнала.

www.findpatent.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта