Измерение высоких напряжений и больших токов в электроэнергетике

• Автор: Казаков, Михаил Константинович
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 435 с. : ил. + Прил. (137с.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПЕРЕЧЕНЬ ОПРЕДЕЛЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава первая. ОБОБЩЕННЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ СТРУКТУР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ
1.1. Цели использования и основные характеристики
ИП токов и напряжений
1.2. Элементарные измерительные преобразователи
1.3. Классификация измерительных преобразователей
тока и напряжения
1.4. К вопросу о калибровочной симметрии
1.5. Методы построения структурных схем на основе способов прямого преобразования и преобразования
со сравнением
1.6. Влияние отрицательной обратной связи на
аддитивную погрешность
1.7. Теоретические основы построения ИП напряжения и тока
с использованием калибровочной симметрии
1.7.1. Делители напряжения
1.7.2. Теоретические основы бесконтактных методов измерения тока
1.7.3. К вопросу о делителях тока и напряжения
1.8. Выводы
Глава вторая. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ БОЛЬШИХ ТОКОВ И 4 ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
2.1. Диапазон значений больших токов и области использования БПТ
2.2. Цели и особенности измерения БПТ
2.3. Актуальность повышения точности измерения БПТ
2.4. Основные требования к измерительным преобразователям БПТ
2.5. Обобщенная классификация измерительных преобразователей БПТ
2.6. Измерения БПТ с разрывом и без разрыва цепи.
Контактные и бесконтактные измерения
2.7. Магнитометрические элементы с использованием ядерного магнитного резонанса и ИПБПТ на их основе
2.8. Магнитометрические элементы с использованием магнитооптических явлений и ИПБПТ на их основе
2.9. Электрометрические ИПБПТ без разрыва цепи
2.10.Магнитометрические элементы с использованием гальваномагнитных явлений и ИПБПТ на их основе
2.10.1. Эффект Холла
2.10.2. Измерительные преобразователи БПТ на
основе преобразователей Холла
2.10.3. Другие гальваномагнитные эффекты
2 ,11. Трансформаторы постоянного тока
2.12.Электромеханические измерительные
щ преобразователи БПТ
2.13.Измерительные преобразователи БПТ на
основе деформаций
2.14.Распределение токов и напряжений в электролизных
сетях алюминиевых заводов

2.15.Области использования и цели измерения высоких
переменных напряжений и больших переменных токов
2.16.Классификация ИП переменного тока и напряжения
2 .17 . Измерительные индукционные трансформаторы
2.17.1. Трансформаторы напряжения
2.17.2. Трансформаторы тока
Ш 2.17.3. Способ снижения погрешностей ИТТ, обусловленных сопротивлением вторичной обмотки
2 .18 . Магнитные компараторы тока
2.19.Преобразователи напряжения на основе делителей
2.19.1. Омические делители напряжения
2.19.2. Емкостные и смешанные делители напряжения
2.20. Емкостные трансформаторы напряжения
2.21.Преобразователь напряжения на основе емкостного делителя с буферным усилителем
2.22. Оптические способы преобразования
2.23.Преобразователи на основе сил электромагнитного
поля
2 .24 . Измерительные шаровые разрядники
2.25.Гальваническое разделение высоко- и низковольтной
цепей преобразователей
2.26.Выводы
Глава третья. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ ПОСТОЯННЫХ
ТОКОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАЛИБРОВОЧНОЙ СИММЕТРИИ
3.1. Постановка задачи исследования
3.2. Методические погрешности измерений при использовании ДСИТ на основе ЗПТ
3.3. Виды токопроводов и формы контуров интегрирования.
ф Исходные положения и допущения
3.4. Методические погрешности различных контуров при протекании тока по линейному и круглого
сечения проводам
3.4.1. Погрешность смещения
3.4.2. Погрешность от влияния стороннего
магнитного поля
3.4.3. Погрешность изгиба
3.4.4. Погрешность поворота контура
3.4.5. Влияние геометрических размеров измерительных элементов
3.5. Исследование магнитного поля вокруг шин прямоугольного сечения
3.5.1. Вывод основных выражений
3.5.2. Метод построения картины магнитного поля
3.6. Методические погрешности измерения при протекании
тока по реальным токопроводам
3.6.1. Погрешность формы
3.6.2. Погрешность смещения
3.6.3. Погрешность от стороннего поля и
погрешность изгиба
3.6.4. Погрешность поворота контура
3.7. К вопросу о ДСИТ на основе законе полного тока.
Обобщение результатов исследования
# 3.8. Способы измерения больших токов на основе ЗПТ
3.9. Способ градуировки измерительных
преобразователей БПТ
3 .10. Выводы

Глава четвертая. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
4.1. К вопросу о применении преобразователей Холла в измерительных преобразователях магнитной индукции
4.2. Принцип действия ИП магнитной индукции на основе замкнутых сердечников с использованием метода
Щ развертывающего преобразования (РП)
4.3. Функция преобразования ИЭ с использованием
с использованием развертывающего преобразования
4.3.1. Исходные положения
4.3.2. Определение функции преобразования ИЭ с РП
4.3.3. Определение весовых коэффициентов составляющих погрешности ИЭ
4.4. К вопросу о коэффициенте концентрации сердечников
4.4.1. Замкнутый сердечник
4.4.2. Разомкнутый сердечник
4.5. Способ снижения компенсирующей МДС
4.6. Определение необходимого значения компенсирующей магнитодвижущей силы
4.7. Определение параметров схемы замещения магнитной
с воздушными зазорами
4.8. Снижение погрешности от несоответствия токов
4.9. Вопрсы режимов работы и расчета параметров магнитной системы ИЭ
4.10.К вопросу об аддитивной погрешности ИЭ
4.10.1. Оценка аддитивной погрешности ИЭ
4.10.2. Способ снижения аддитивной погрешности ИЭ
4.11.Методы улучшения характеристик ИЭ с использованием развертывающего преобразования
4.12.Измерительные преобразователи магнитной индукции на основе замкнутых сердечников с использованием метода
следящего преобразования
4.13.К вопросу об использовании ИП магнитной индукции
для бесконтактного измерения токов
4.14. Выводы
Глава пятая. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКИХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И БОЛЬШИХ ПЕРЕМЕННЫХ ТОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КАЛИБРОВОЧНОЙ СИММЕТРИИ
5.1. Общие положения
5.2. Способ преобразования высокого напряжения на основе
емкостно-резистивного делителя
5.3. Способ преобразования высокого напряжения на основе
емкостно-индуктивного делителя
5.4. Преобразователь высокого напряжения на основе емкостно-индуктивного делителя напряжения с использованием компенсационного трансформатора
тока
5.5. Повышение надежности высоковольтных ИП
5.6. Высоковольтный конденсатор
5.7. Преобразование больших переменных токов с
использованием делителей
5.8. Анализ погрешностей ИП на основе пояса Роговского
ф 5.8.1. Погрешность измерения от влияния паразитной
емкости
5.8.2. Погрешности измерения от неравномерности намотки обмотки пояса
5.8.3. Погрешность от наклона витка обмотки

(1.17), такие делители обеспечивают функцию преобразования (1.4), они могут быть представлены одним масштабирующим ЭИП, поэтому назовем их простыми делителями. Их коэффициент передачи
определяется действительным числом (в идеальном случае).
Структурной схеме по рис.1.5,е соответствуют делители: емкостно-резистивный (С-Я) и резистивно-индуктивный (Д-Ь) (рис.1.12,г,д), имеющие, при условии (1.17'), функцию
преобразования, определяемую произведением (1.4) и (1.6). Их передаточная функция равна:
и (р) рх
К(р) = ИГТр] = 1 +ртд “ рхд - (118)
где постоянная времени х =С Я для С-Д делителя и х =Ь /Д
д д д д д д
Я-Ь делителя. Отметим, что в качестве Ь используется
идеализированный индуктивный элемент, поскольку рассматриваются
принципы построения ИП.
Структурной схеме по рис.1.5,ж соответствуют резистивноемкостной (Д-С) и индуктивно-резистивный (Д-Я) делители (рис.1.12, е,ж), имеющие при условии (1.17') передаточную функцию в виде:
и (р) РХ
- -ТГГрТ - -п£-д - (119)
Для емкостно-индуктивного (С-Ь) делителя (рис.1.12,з)
передаточная функция
К(р) = и9(р)/и(р) * Р2ЬСП , (1.20)
1 д д
но ток
Яр) “ рсу/р) , (1.21)
а для индуктивно-емкостного (Д-С) делителя (рис.1.12,и):
К(р) = и2(р)/и1(р) * 1/(р2ДдСд; . (1.22)
Делители с разнородными элементами в плечах высокого и низкого напряжений, в отличие от простых делителей, могут быть представлены уже в виде соединения нескольких ЭИП (например, масштабного и дифференцирующего), поэтому назовем их комплексными делителями. К ним может быть также применен термин квадратурные делители, что подчеркивает изменение фазы входного сигнала (на определенной частоте). При этом их входные и выходные величины связаны некоторой функциональной зависимостью: и2=к £(и ), поэтому для восстановления прямо пропорциональной зависимости (т.е. симметричности) необходимо использовать ЭИП, реализующий обратную функцию £-1, тогда выходное напряжение устройства