УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытаниях однофазных трансформаторов напряжения в качестве устройства для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения.
Известно устройство для поверки трансформаторов напряжения по авторскому свидетельству СССР №1109690, содержащее образцовый трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого подключены к источнику напряжения, блок сравнения, входы которого соединены с клеммами для подключения вторичной обмотки испытуемого трансформатора, и клеммы для подключения первичной обмотки испытуемого трансформатора. В это устройство введены масштабный преобразователь напряжения, выход которого соединен с клеммами для подключения первичной обмотки испытуемого трансформатора, выходной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке образцового трансформатора и переключатель, контакты которого подключены к входу масштабного преобразователя, первичной обмотке образцового трансформатора, вторичной обмотке выходного трансформатора и входам блока сравнения.
Описанное выше устройство не обеспечивает оперативности поверки трансформаторов с высоким первичным напряжением (свыше 35 кВ).
Наиболее близким аналогом к заявляемому в качестве полезной модели техническому решению является устройство для поверки однофазных трансформаторов напряжения, описанное в патенте Российской Федерации №2208807, МПК G01R 35/02, приоритет от 18 октября 2000 года. В указанном патенте для поверки применяют образцовые трансформаторы, рассчитанные на напряжение, которое в два раза меньше, чем напряжение поверяемого трансформатора. Устройство для поверки однофазных трансформаторов напряжения содержит источник испытательного напряжения, в качестве которого используют испытательный трансформатор и регулятор напряжения, поверяемый трансформатор, а также блок сравнения поверяемого напряжения, делитель напряжения" на два", состоящий из двух идентичных трансформаторов, включенных по схеме, образующей между векторами
напряжения угол 180°, к средней точке соединения которых подключен образцовый трансформатор, фазосдвигающее устройство (содержит разделительный низковольтный трансформатор, во вторичную цепь которого включены фазорегулятор и регулятор напряжения), подключенное к делителю напряжения, два вспомогательных трансформатора, предназначенных для подключения к обеим частям испытательного напряжения и дополнительный блок сравнения, предназначенный для контроля точности деления испытательного напряжения "на два. В указанном устройстве предварительно осуществляют деление величины испытательного напряжения "на два", проверяют точность этого деления и в случае равенства напряжений частей деления выполняют поверку при помощи образцового трансформатора, подключенного к одной из частей разделенного напряжения и имеющего напряжение в два раза меньшее напряжения поверяемого трансформатора. В случае неравенства частей деления осуществляют корректировку величины напряжения одной из частей раздельного испытательного напряжения при помощи фазосдвигающего устройства и выполняют поверку аналогично описанной выше. Погрешность поверки в заявляемом устройстве определяется как сумма погрешностей деления напряжения "на два", которому соответствуют показания блока сравнения, погрешностей образцового трансформатора и показаний блока сравнения.
Описанное выше устройство применяют для поверки трансформаторов, рассчитанных на напряжение, для которого отсутствует аттестованный образцовый трансформатор. Это приводит к значительному усложнению устройства и, соответственно, к снижению оперативности поверки в широком диапазоне напряжений поверяемых однофазных трансформаторов. Кроме, того, в описанном выше устройстве требуется дополнительная подстройка фазы, что также снижает оперативность поверки однофазных трансформаторов напряжения.
Задачей заявляемого в качестве полезной модели технического решения является обеспечение на месте эксплуатации оперативности поверки однофазных трансформаторов с высоким первичным напряжением за счет упрощения схемы электрических соединений, сокращения времени выполнения поверки, автоматизации обработки результатов измерения при одновременном обеспечении электрической безопасности.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что устройство для поверки однофазных трансформаторов напряжения, содержащее источник испытательного напряжения, поверяемый трансформатор и блок сравнения поверяемого напряжения, дополнительно содержит высоковольтный конденсатор, высоковольтный электрод которого соединен с одним из выходов источника испытательного напряжения и первичной обмоткой поверяемого трансформатора, при этом второй вывод конденсатора соединен с входом электронного интегратора, выход которого соединен с входами дифференциального выходного каскада, выходы которого соединены с входами сумматора входного дифференциального сигнала, выход которого через усилитель мощности соединен с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с вторичной низковольтной обмоткой поверяемого трансформатора напряжения и одним из выводов эталонной нагрузки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
фиг.1 - электрическая структурная схема устройства для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения.
фиг.2 - осциллограммы сигналов в контрольных точках устройства с учетом фазовых сдвигов (с условными амплитудами).
Предлагаемое устройство для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения (фиг.1) содержит источник испытательного напряжения 1, выход которого соединен с входом высоковольтной обмотки поверяемого трансформатора напряжения 2 и с высоковольтным электродом высоковольтного конденсатора 4, второй вывод которого соединен с входом электронного интегратора 5, выход которого соединен с входами дифференциального выходного каскада 6, выходы которого соединены с входами сумматора входного дифференциального сигнала 7, выход которого через усилитель мощности 8 соединен с одним из входов блока сравнения 9, другой вход которого соединен с вторичной низковольтной обмоткой поверяемого трансформатора напряжения 2 и одним из выводов эталонной нагрузки 3. Нулевая клемма вторичной низковольтной обмотки поверяемого трансформатора напряжения 2, второй вывод эталонной нагрузки 3, нулевые цепи электронного интегратора 5 и дифференциального выходного каскада 6, клемма корпуса высоковольтного конденсатора 4 подключаются к клемме "нуль" блока сравнения 9 и к защитному заземлению.
В качестве источника испытательного напряжения 1 может использоваться установка испытательная высоковольтная УИВ-100. В качестве поверяемого трансформатора напряжения 2 может использоваться любой стандартный трансформатор напряжения от 6 кВ до 330 кВ, классов точности от 0,2 и ниже. В качестве эталонной нагрузки 3 может использоваться магазин нагрузок типа "МР 3025". В качестве высоковольтного конденсатора 4 может использоваться измерительный конденсатор. Электронный интегратор 5, дифференциальный выходной каскад 6 и сумматор 7 могут быть реализованы на схемах операционных усилителей широкого применения, например, ОР27. Высоковольтный усилитель 8 может быть реализован на схеме быстродействующего операционного усилителя, например ОР42. В качестве блока сравнения 9 может использоваться прибор типа "Энергомонитор 3.3Т" или "КНТ-03". Для обеспечения электрической безопасности персонала высоковольтная и низковольтная части устройства отделены друг от друга и связаны между собой многожильным экранированным кабелем.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Высокое первичное напряжение (фиг.2а) от источника испытательного напряжения 1 поступает на входную высоковольтную обмотку поверяемого трансформатора напряжения 2 и на высоковольтный электрод высоковольтного конденсатора 4, второй вывод которого соединен с входом электронного интегратора 5. Высоковольтный конденсатор 4 и входная цепь электронного интегратора 5 являются практически идеальной дифференцирующей цепью, ток в которой (фиг.2b, амплитуда 1,4 мА) определяется только входным напряжением и величиной емкости высоковольтного конденсатора. Таким образом, высоковольтный конденсатор и электронный интегратор представляют собой электронный дифференциатор-интегратор, который имеет практически линейные вольт-амперную и частотную характеристики. Полученный сигнал, прямо пропорциональный току, протекающему по высоковольтному конденсатору (фиг.2с, амплитуда 1,4 В), усиливается по мощности дифференциальным выходным каскадом 6 (фиг.2d, 2f, амплитуда 5 В), работающим на нагрузку - многожильный кабель длиной несколько метров (что необходимо для обеспечения безопасности обслуживающего персонала), и поступает на сумматор входного дифференциального сигнала 7, где происходит вычитание помех и далее (фиг.2g, амплитуда 10 В) на усилитель мощности 8. С выхода усилителя мощности сигнал (фиг.2к, амплитуда 100 В) поступает на один из входов блока
сравнения 9, в котором происходит сравнение сигнала, поступившего с выхода усилителя мощности и сигнала, поступившего с вторичной низковольтной обмотки поверяемого трансформатора напряжения. Результаты поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения индицируются на экране блока сравнения 9.
Предлагаемое устройство для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения позволяет определять модульную погрешность поверяемых трансформаторов напряжения с точностью до 0,01%, а также угловую погрешность поверяемых трансформаторов напряжения с точностью до 0,1 мин.
Преимущество заявляемого в качестве полезной модели технического решения заключается в том, что оно обеспечивает непосредственно на месте эксплуатации оперативность поверки трансформаторов с высоким первичным напряжением за счет упрощения схемы электрических соединений, сокращения времени выполнения поверки и автоматизации обработки результатов измерения.
Кроме того, реализация устройства с разделением на высоковольтную и низковольтную части обеспечивает электрическую безопасность персоналу, работающему с таким устройством, так как персонал может безопасно работать на значительном расстоянии (до 10 метров) от источника высоковольтного напряжения.