Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода




Скачать 146.24 Kb.
НазваниеВысоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода
Дата конвертации17.05.2013
Размер146.24 Kb.
ТипДокументы

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(15) 2011

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ РЕЗИСТИВНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ИЗ МИКРОПРОВОДА


В.П.Берзан, M.Л.Шит (Институт Энергетики АН Молдовы), Ю.И.Колпакович, Д.И.Кожокару, В.Г.Клейменов, Центр "CRDEIMT", Институт "ELIRI" S.A., Республика Молдова, г.Кишинев


Аннотация. В работе рассмотрены  конструктивные параметры и характеристик нового изделия, резистивного делителя напряжения переменного тока из микропровода для измерения высоковольтного напряжения переменного тока. Резистивные делители предназначены для применения в сетях переменного тока промышленной частоты и в тяговых сетях электрического транспорта. Делители имеют меньшие массогабаритные размеры по сравнению с измерительными трансформаторами напряжения и более высокий класс точности 0,2 при фиксированной частоте.

Ключевые слова: резистивный делитель, микропровод, высокое напряжение.


DIVIZOARE REZISTIVE DE TENSIUNE ÎNALTĂ DE CURENT ALTERNATIV DIN MICROCONDUCTOARE CU GABARIT REDUS


Berzan V.P., Şit M. L.(IE AŞM), Colpacovici Iu.,I., Cojocaru D.I., KleimenovV.G., "ELIRI" S.A.


Rezumat.  Se examinează realizarea constructivă, parametrii şi caracteristicile unui nou produs, divizoare resistive din microconductoare petru măsurarea tensiunii de current alternative de tensiune înaltă pentru energetică şi transportul electrificat. Divizoarele se caractetrizează de o masă redusă şi precizie ridicată de măsurare a tensiunii şi corespund clasei de precizie 0,2.

Cuvinte-cheie: divizor rezistiv, tensiune înaltă, microconductoare.


HIGH VOLTAGE SMALL – SIZED ALTERNATIVE CURRENT RESISTIVE DIVIDERS FROM MICROWIRE


Berzan V.P., Sit M. L. (IE AŞM), Kolpacovich Iu.,I., Kojokaru D.I., Kleimenov V.G., "ELIRI" S.A.

Republic of Moldova


Abstract. The paper discusses the design parameters and characteristics of the new product, the resistive voltage divider produced from microwire for measuring high-voltage alternating current. Resistive dividers are designed for use in AC circuits and power-frequency electric traction network traffic. Dividers have smaller mass-dimensional size compared with the measuring voltage transformers and higher accuracy class 0.2 at a fixed frequency.

Keywords: resistive high voltage dividers, microwire.



  1. Введение


Современные системы учета и распределения электрической энергии нуждаются в достоверной информации о величине питающего напряжения и его отклонениях в процессе эксплуатации. Электроснабжающие предприятия и организации электрифицированного транспорта нуждаются в высокоточных, надежных и малогабаритных масштабных преобразователях высокого напряжения от 3 до 36 кВ, обеспечивающих получение указанной информации.

Одним из видов масштабных преобразователей высокого напряжения являются резистивные делители напряжения, обладающие рядом преимуществ по сравнению с трансформаторами и емкостными делителями. Из этих преимуществ следует отметить высокую точность и стабильность, малые габариты, чрезвычайно низкое электропотребление, отсутствие резонансных эффектов, наличие экрана. Реализации этих преимуществ в области точности коэффициента деления делителя напряжения на переменном токе требует тщательного учета и компенсации паразитных параметров - емкости и индуктивности резистивных элементов делителей напряжения.



  1. Конструктивные особенности малогабаритных высоковольтных резистивных делителей напряжения


Известные конструкции таких делителей представляют собой множество резистивных элементов собранных в длинные гирлянды для уменьшения паразитной емкости. Такие конструкции очень громоздки и нетранспортабельны. Уменьшение габаритных размеров, удовлетворение требованиям стабильности и транспортабельности может быть достигнуто за счет делителей напряжения на основе микропровода в стеклянной изоляции. Для этого имеются следующие предпосылки [1]:

- высокое погонное сопротивление провода - до 300 кОм/м, что при уменьшении размеров позволяет уменьшить паразитную распределенную емкость и индуктивность резистивных секций,

- высокое значение пробивного напряжения стеклянной изоляции микропровода - до 500 В;

- возможность точной настройки любого значения коэффициента деления на постоянном токе,

- возможность настройки и поверки при рабочем высоком напряжении на постоянном токе [2];

- возможность проверки амплитудной и фазовой погрешности на переменном токе при низком напряжении (до 1 кВ).


Ответственной частью высоковольтного делителя напряжения является высоковольтная резистивная секция (рис.1), габариты которой зависит от величины рабочего напряжения делителя ( для одного и того же номинала могут быть несколько типоразмеров).





В качестве таких секций используются высоковольтные резисторы, сопротивление которого образовано обмоткой высокоомного микропровода с погонным сопротивлением 40- 150 кОм/м при диаметре провода 5-15 мкм. Индуктивность и емкость обмотки такого резистора, а также емкость токоподводов составляет паразитные параметры секции и существенно влияет на частотную погрешность делителя напряжения.



  1. Схемы замещения и параметры резистивной секции из микропровода


Эти схемы представляют интерес при оценке параметров влияющих на показатели точности резистивных делителей напряжения. Простейшая схема замещения с сосредоточенными параметрами включает RLC элементы, значение которых необходимо определить. Для нашей задачи наиболее приемлемы расчетные методы. Поскольку резистивные элементы делителей являются по своей геометрии и по процессам близкими аналогами катушек индуктивности. Для катушек индуктивности, особенно однослойных, получены достаточно точные расчетные формулы, которые мы и используем при расчете параметров резистивных элементов делителей из микропровода [3]. На рис. 2 приведена простейшая схема замещения резистивного элемента с сосредоточенными параметрами.



R1- сопротивление секции (или плеча делителя)

С1- собственная паразитная емкость

L1 - собственная паразитная индуктивность





Рис.2. Простейшая эквивалентная схема резистивной секции

или плеча делителя напряжения.



Модуль комплексного сопротивления :



(1)

Фаза (или угловая, фазовая погрешность):



(2)

где - круговая частота.

Для оценки влияния паразитных емкости и индуктивности приведем их оценочный расчет.


Индуктивность резистивной секции. Индуктивность секции определим как индуктивность однослойной катушки [1], так как микропроволочные сопротивления по конструкции представляют собой катушки из высокоомного провода:



(3)

где - диаметр намотки (диаметр каркаса резистивной секции),

- длина намотки (длина каркаса резистивной секции),

- число витков намотки (число витков резистивной секции):

Собственная емкость секций и плеч делителя напряжения. Значение этого параметра можно вычислить по следующей формуле[3]:




(4)

из которой видно, что для уменьшения собственной емкости необходимо уменьшать как диаметр провода, так и число витков, а для этого необходимо применение более высокоомного микропровода.

Обозначим погрешность модуля сопротивления резистивной секции как :



(5)

и тогда



(6)

В табл.1 приведены расчетные данные высоковольтной секции делителя напряжения общим сопротивлением при различных значениях погонного сопротивления, индуктивности и емкости секции.


Таблица.1. Составляющие погрешности высоковольтного плеча делителя напряжения в зависимости от частоты переменного тока

f=50 Hz

, Om

,

Гн

Погрешность модуля, , %

Фаза, , мин

C1=0,5пФ

C1=1пФ

C1=1,5пФ

C1=2пФ

C1=0,5пФ

C1=1пФ

C1=1,5пФ

C1=2пФ

50·103

24,9

-0,012

-0,046

-0,095

-0,153

-8,9

-17,4

-25,2

-32,1

100·103

6,24

150·103

2,77

200·103

1,56

f=400 Гц

50·103

24,9

-0,038

-0,630

-0,744

-0,804

-51,5

-68,3

-75,1

-78,7

100·103

6,24

150·103

2,77

200·103

1,56


Из расчетов получается, что практически для всех значений индуктивности секции, погрешность модуля и фазы сопротивления принимает одинаковые значения на частотах до 400 Гц. Основной влияющей величиной на погрешность модуля и фазы сопротивления является емкость секции.


  1. Экранированный делитель напряжения


Делитель напряжения без экрана имеет ограниченное применение, поскольку на его погрешность модуля и фазы оказывают значительное влияние окружающие предметы. Введение экрана оказывает значительное воздействие на модуль и фазу сопротивления секции, но позволяет исключить непрогнозируемое влияние внешних факторов.

В [3] показано, что значение эквивалентной емкости между резистивной обмоткой и экраном рассчитывается по формуле:




(7)

где - диаметр экрана.


В табл.2 приведены расчетные данные высоковольтной секции делителя напряжения общим сопротивлением при различных значениях погонного сопротивления для резистивного элемента, помещенного в экранах с различным значением диаметра.

Конечно, приведенные расчеты являются приближенными, так как не учитывается ряд факторов, таких как емкость между токоподводами и экраном и др., формула для емкости витка приблизительная и т.д. Однако полученные результаты позволяют судить о поведении делителя на переменном токе, показывают возможность компенсации реактивности обмотки резистивных секций, поскольку погрешность модуля и фазы сопротивления от собственной емкости и от емкости на экран имеют противоположные знаки.


Таблица.2. Составляющие погрешности экранированного высоковольтного плеча делителя напряжения

f=50 Гц

, Om

Погрешность модуля, , %

Фаза, , мин

De=

50мм

De=

100 мм

De=

150мм

De=

200мм

De=

50мм

De=

100мм

De=

150мм

De=

200мм

50·103

0,00959

0,00240

0,00143

0,00107

366

183

141

122

100·103

0,00240

0,00060

0,00036

0,00027

129

64,6

50,0

43,1

150·103

0,00107

0,00027

0,00016

0,00012

70,4

35,2

27,2

23,5

200·103

0,00060

0,00015

0,00009

0,00007

45,7

22,9

17,7

15,2



f=400 Гц

, Om

Погрешность модуля, , %

Фаза, , мин

De=

50мм

De=

100 мм

De=

150мм

De=

200мм

De=

50мм

De=

100мм

De=

150мм

De=

200мм

50·103

0,614

0,153

0,092

0,068

2930

1460

1130

975

100·103

0,153

0,038

0,023

0,017

1030

517

400

345

150·103

0,068

0,017

0,010

0,008

563

281

218

188

200·103

0,038

0,009

0,006

0,004

366

183

141

122


В результате моделирования и экспериментальных исследований найдено оптимальное соотношение конструктивного отношения диаметров экрана и резистивной секции, в зависимости от ее сопротивления. При этом достигается минимальное значение фазовой погрешности делителя - до 10 мин, при погрешности коэффициента деления не превышающей 0,1-0,2% на частоте 50 Гц.

Входное сопротивление делителя, в зависимости от рабочего напряжения составляет от 10 до 100 МОм. Делители напряжения из микропровода имеют малое значение температурного коэффициента деления, не превышающего 5∙10-6К-1, а также имеют малое значение коэффициента зависимости от напряжения (нелинейности).

Резистивные делители из микропровода имеют низкое значение входной и выходной емкости, не превышающей единиц пикофарад, что обусловлено способом компенсации его частотной погрешности. Наличие экранирующей оболочки существенно устраняет влияние внешних предметов на коэффициент деления и значительно уменьшает воздействие внешних электромагнитных воздействий и помех.

На рис.5-8 показаны малогабаритные делители напряжения 6-35 кВ, а на рис.9 частотные погрешности образца делителя типа DRT 24 кВ определенные экспериментально.






Рис.3. Малогабаритные делители напряжения

6-25 кВ для цепей постоянного тока

Рис.4. Резистивные делители напряжения переменного тока DRT 6-10 кВ





Рис.5. Резистивные делители напряжения переменного тока DRT 24 кВ

Рис.6. Резистивные делители напряжения переменного тока DRT 35 кВ








Рис.7. Зависимость погрешностей делителей DRT частоты



Выводы


  1. Резистивные делители из микропровода имеют низкое значение входной и выходной емкости, не превышающей единиц пикофарад, что обусловлено способом компенсации его частотной погрешности.

  2. Наличие экранирующей оболочки существенно устраняет влияние внешних предметов на коэффициент деления и значительно уменьшает воздействие внешних электромагнитных воздействий и помех.

  3. Указанные делители напряжения могут найти применение в приборах учета электроэнергии в энергетике, а также на электрическом транспорте. По своим массогабаритным параметрам делители напряжения из микропровода значительно эффективнее традиционно применяемых измерительных трансформаторов напряжения.



Работа выполнена в рамках проекта " 09.808.05.01A . Structuri rezistive coaxiale în straturi de generaţie nouă de convertoare pentru măsurarea tensiunii înalte (35-110 kV) de curent alternativ”, Государственная Программа “Ingineria  si tehnologiile electronice in relansarea economiei”.


Литература.

1. Бадинтер Е., Берман Н., Драбенко И. и др. Литой микропровод и его свойства. Кишинев, Штиинца, 1973.

2. Колпакович Ю., Кожокару Д., Данилюк И. Автономная поверка высоковольтных делителей напряжения в реальных условиях эксплуатации. Academia de Ştiinţe a Republicii Moldova. Centrul de Metrologie şi Automatizare a cercetărilor ştiinţifice. Contribuţii în metrologie, certificare, informatizare şi inovare. Chişinău, 2003, p.50-55.

3. Журавлев А.А., Шит М.Л., Колпакович Ю.И., Кожокару Д.И., Клейменов В.Г. Высоковольтный резистивный делитель на базе литого микропровода в стеклянной изоляции на рабочие напряжения 6 – 24 кВ переменного тока промышленной частоты. Problemele energeticii regionale. №3, 2008.


Берзан Владимир Петрович – др.хаб. техн. наук, директор Института энергетики АН Молдовы. Область научных интересов: неразрушающие методы диагностики электроэнергетического оборудования, нестационарные процессы в цепях с распределенными параметрами, математическое моделирование, передача электрической энергии на большие расстояния, возобновляемые источники энергии. Автор более 160 научных работ, включая 10 монографий. E-mail: vberzan@ie.asm.md

Шит Михаил Львович – к.т.н., зав. Лабораторией «Энергетической эффективности и систем управления» Института энергетики АНМ. Область научных интересов: тепловые насосы на диоксиде углерода, автоматическое управление технологическими процессами в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве. e-mail: mihail_sheet@yahoo.com

Колпакович Ю.И. – зав. Лабораторией S.A. ELIRI, к.т.н. Область научных интересов – метрология, технология производства микропровода и измерительного оборудования на базе микропровода, системы автоматизации процессов обработки данных и поверки измерительного оборудования.

Кожокару Д.В. – инженер S.A. ELIRI. Область научных интересов – метрология, технология производства микропровода и измерительного оборудования на базе микропровода.

Клейменов В. – инженер S.A. ELIRI. Область научных интересов – метрология, технология производства микропровода и измерительного оборудования на базе микропровода.



Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconКонтактор электромагнитный
В зависимости от рода коммутируемого тока различают контакторы постоянного и переменного тока. При определенных условиях одни и те...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconПаспорт инвертор 5000 ва
Инвертор разработан для батарей постоянного тока и производит синусоидальное выходное напряжение 220 в переменного тока частотой...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconУсловия эксплуатации
Блоки резисторов способны функционировать в цепях переменного тока напряжением до 660 В, частотой в 50-60 Гц, а также в цепях постоянного...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconИсследование вестибулярного анализатора
Работы по обслуживанию и ремонту действующих электроустановок с напряжением 42 в и выше переменного тока, 110 в и выше постоянного...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconКомандоаппараты Командоаппараты кулачковые регулируемые серии ка 4000, ка 4100, ка 4200, ка 4600
Командоаппараты рассчитаны для работ в цепях управления постоянного тока напряжением до 440 в и 380 в переменного тока частоты 50...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconМоллюск-12/3
Источник питания предназначен для питания радиоэлектронных устройств широкого применения напряжением 12 в постоянного тока от сети...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconКлещи электроизмерительные appa для измерения параметров переменного тока

Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconОао «Каскад» Протокол №4/1 от 25. 05. 2008 г. Утвержден в предварительном порядке
Сно 60, 61, 68, 69; онп-вг-31, 32, 33, 34, 35, 36; онп вс 92, 93, 103, 104, 105, 106; снп 277, 278, 279, 280; сни-сс; онп-вг 7,10;...
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconГосударственный стандарт союза сср сплавы кремниевые резистивные технические условия
Резистивные кремниевые сплавы выпускают следующих марок: рс-5406, рс- 5402, рс-4800, рс-4400, рс-3710, рс-3001, рс-1714, рс-1004
Высоковольтные малогабаритные резистивные делители переменного тока из микропровода iconОтчет Совета Директоров о результатах развития Общества по приоритетным направлениям его деятельности. За отчетный 2007 год коллективом ОАО «Каскад»
Сно 60, 61, 68, 69; онп-вг-31, 32, 33, 34, 35, 36; онп вс 92, 93, 103, 104, 105, 106; снп 277, 278, 279, 280; сни-сс; онп-вг 7,10;...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©kk.docdat.com 2013
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница