RU94048U1

RU94048U1 - MEASURING CURRENT TRANSFORMER FOR OIL CIRCUIT BREAKER

Info

Publication number: RU94048U1
Application number: RU2009139984/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Артеменко; Александр Геннадьевич Захаров
Original assignee: Вячеслав Александрович Артеменко; Александр Геннадьевич Захаров
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-05-10

Abstract

Измерительный трансформатор тока, предназначенный для размещения на высоковольтном вводе масляного выключателя, состоящий из одного тороидальной формы магнитопровода, прикрепляемого к корпусу масляного выключателя снаружи последнего на равноудаленном расстоянии от оси ввода на кронштейнах, прикрепляемых к основанию высоковольтного ввода, отличающийся тем, что тороидальной формы магнитопровод выполнен из собранных в пакет кольцевых пластин холоднокатаной электротехнической стали или из свернутой в рулон ленты холоднокатаной электротехнической стали, на котором намотана вторичная обмотка медным эмалированным проводом, имеющим на концах соединительные клеммы из никелированной латуни, а первичная обмотка выполнена многовитковой, при этом магнитопровод с обмотками снаружи залит электроизоляционным компаундом из высокопрочной литьевой смолы или влагостойким электроизоляционным лаком, являющимся после отвердения изолирующей средой и теплоносителем, и помещен в корпус из полимерного материала или в сборный корпус из картонных и металлических деталей, к которому прикреплены указанные кронштейны. Measuring current transformer, designed to be placed on a high-voltage input of an oil circuit breaker, consisting of one toroidal shape of the magnetic circuit attached to the housing of the oil circuit breaker outside the latter at an equidistant distance from the input axis on brackets attached to the base of the high-voltage input, characterized in that the magnetic circuit is made of a toroidal shape from cold-rolled electrical steel ring plates assembled in a bag or from cold-rolled electric tape rolled into a roll technical steel, on which the secondary winding is wound with an enamelled copper wire having nickel-plated brass connecting terminals at the ends, and the primary winding is multi-turn, while the magnetic circuit with the windings on the outside is filled with an electrical insulating compound of high-strength cast resin or a moisture-proof electrical insulating varnish, which is medium-hardened after hardening and coolant, and placed in a housing made of polymer material or in a prefabricated housing made of cardboard and metal parts, to which attached to these brackets.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и касается установки высоковольтных измерительных трансформаторов тока, монтируемых на вводах масляных выключателей, и прокладки вторичных цепей измерительного трансформатора тока. Трансформатор тока предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока промышленной частоты.The utility model relates to electrical engineering and relates to the installation of high-voltage measuring current transformers mounted on the inputs of oil switches, and the laying of secondary circuits of the measuring current transformer. A current transformer is designed to transmit a signal of measuring information to measuring instruments in industrial frequency AC installations.

Известен измерительный трансформатор тока для масляного выключателя, состоящий по крайней мере из одного тороидальной формы магнитопровода, прикрепляемого к корпусу масляного выключателя, этот магнитопровод размещен на высоковольтном вводе масляного выключателя снаружи на равноудаленном расстоянии от оси ввода и крепится кронштейнами, которые в нижней части имеют опорные лапы для прикрепления к основанию высоковольтного ввода, а их верхняя часть удерживает измерительный трансформатор в указанном пространственном положении (RU №2315385, H01F 27/06, 2008.01.20).Known measuring current transformer for an oil switch, consisting of at least one toroidal shape of the magnetic circuit attached to the housing of the oil circuit breaker, this magnetic circuit is located on the high-voltage input of the oil circuit breaker from the outside at an equidistant distance from the input axis and is mounted with brackets that have support legs in the lower part for attaching to the base of the high-voltage input, and their upper part holds the measuring transformer in the specified spatial position (RU No. 23153 85, H01F 27/06, 2008.01.20).

Известный измерительный трансформатор тока, установленный на масляном выключателе на присоединениях 110 кВ не удовлетворяют требованиям оптового рынка, поскольку при удобстве установки и обслуживания их класс точности составляет 0,5, 1,0, 3,0 или 10,0. А к точности замеров, по которым определяются действительные затраты энергии, в настоящее время уделяется серьезное внимание. Потери в точности замеров определены конструкцией и использованием материалов, в которых при прохождении тока проявляются потериThe well-known measuring current transformer mounted on an oil circuit breaker at 110 kV connections does not meet the requirements of the wholesale market, because with the convenience of installation and maintenance, their accuracy class is 0.5, 1.0, 3.0 or 10.0. And the accuracy of measurements, which determine the actual energy costs, is currently being given serious attention. Losses in the accuracy of measurements are determined by the design and use of materials in which losses occur during the passage of current

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении его класса точности для получения достоверной измерительной информации в установках переменного тока промышленной частоты.This utility model is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing its accuracy class to obtain reliable measurement information in AC power frequency drives.

Указанный технический результат достигается тем, что в измерительном трансформаторе тока, предназначенном для размещения на высоковольтном вводе масляного выключателя, состоящий из одного тороидальной формы магнитопровода, прикрепляемого к корпусу масляного выключателя снаружи последнего на равноудаленном расстоянии от оси ввода на кронштейнах, прикрепляемых к основанию высоковольтного ввода, магнитопровод выполнен из собранных в пакет кольцевых пластин холоднокатаной электротехнической стали или из свернутой в рулон ленты холоднокатаной электротехнической стали, на котором намотана вторичная обмотка медным эмалированным проводом, имеющим на концах соединительные клеммы из никелированной латуни, а первичная обмотка выполнена многовитковой, при этом магнитопровод с обмотками снаружи залит электроизоляционным компаундом из высокопрочной литьевой смолы или влагостойким электроизоляционным лаком, являющимся после отвердения изолирующей средой и теплоносителем, и размещен в корпус из полимерного материала или в сборный корпус из картонных и металлических деталей, к которому прикреплены указанные кронштейны.The specified technical result is achieved by the fact that in the current measuring transformer, designed to be placed on the high-voltage input of the oil circuit breaker, consisting of one toroidal shape of the magnetic circuit attached to the housing of the oil circuit breaker from the outside of the latter at equidistant distance from the input axis on the brackets attached to the base of the high voltage input, the magnetic core is made of assembled ring plates of cold-rolled electrical steel or of holo rolled tape Nokatany electrical steel, on which the secondary winding is wound with an enamelled copper wire having nickel-plated brass connecting terminals at the ends, and the primary winding is multi-turn, while the magnetic circuit with the windings on the outside is coated with an insulating compound of high-strength cast resin or a moisture-proof insulating after-varnish, which is medium and coolant, and placed in a housing made of polymer material or in a prefabricated housing made of cardboard and metal the hoist to which the indicated brackets are attached.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present utility model is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result.

На фиг.1 - конструкция измерительного трансформатора тока.Figure 1 - design of a measuring current transformer.

Согласно настоящей полезной модели рассматривается измерительный трансформатор тока размещаемый на высоковольтном вводе масляного выключателя снаружи с одинаковым зазором к последнему, корпус которого прикрепляется с помощью металлических кронштейнов у основания высоковольтного ввода к заземленному корпусу масляного выключателя.According to this utility model, a measuring current transformer is considered located on the high-voltage input of the oil switch from the outside with the same clearance to the latter, the casing of which is attached with metal brackets at the base of the high-voltage input to the grounded case of the oil switch.

Согласно полезной модели предполагается крепить торообразный сухой трансформатор с магнитопроводом 1 снаружи высоковольтного ввода 2 (фиг.1) с расположением его на равноудаленном расстоянии от оси 3 ввода с помощью кронштейнов 4. Кронштейны 4 крепятся к корпусу 5, в полости которого размещен магнитопровод с обмотками. Как вариант число кронштейнов 4 может быть два, которые в верхней своей части удерживают корпус с измерительным трансформатором внутри в указанном пространственном положении, а нижней частью крепятся к заземленному корпусу масляного выключателя с помощью болтового соединения 6. Смещением кронштейнов в горизонтальном направлении обеспечивают равноудаленное положение корпуса с магнитопроводом относительно оси 3 ввода.According to a utility model, it is proposed to mount a toroidal dry transformer with a magnetic circuit 1 outside the high-voltage input 2 (Fig. 1) with its location at an equidistant distance from the input axis 3 using brackets 4. The brackets 4 are attached to the housing 5, in the cavity of which a magnetic circuit with windings is placed. Alternatively, the number of brackets 4 may be two, which in their upper part hold the housing with the measuring transformer inside in the specified spatial position, and the lower part is attached to the grounded housing of the oil switch using bolt connection 6. By shifting the brackets in the horizontal direction, the housing is equidistant from magnetic circuit relative to the axis 3 of the input.

Идеальным режимом работы измерительного трансформатора тока является режим короткого замыкания его вторичной цепи. В этом режиме по вторичной цепи трансформатора тока протекает индуцированный ток, который создает в магнитопроводе вторичный поток магнитной индукции, компенсирующий поток магнитной индукции от тока первичной цепи. В результате в сердечнике, в стационарном режиме, устанавливается близкий к 0 суммарный поток магнитной индукции, индуцирующий во вторичной обмотке небольшую ЭДС, поддерживающую ток во вторичной цепи пропорционально значению тока первичной цепи. Безопасность вторичных цепей при больших входных токах обеспечивается за счет вхождения сердечника в насыщение. Однако, если вторичную цепь трансформатора тока разомкнуть (аварийный режим), то исчезновение вторичного тока и созданного им магнитного потока приведет к значительному росту суммарного магнитного потока и соответственно увеличению ЭДС во вторичной обмотке до огромных значений, что может вызвать пробой изоляции. Кроме того, при большом магнитном потоке резко увеличиваются потери в сердечнике, что вызывает его разогрев. Погрешности трансформаторного датчика тока складываются из токовой погрешности (погрешность действительного коэффициента трансформации) и угловой погрешности (разность фаз между токами первичной и вторичной цепи). Погрешности определяются двумя факторами: ограниченной магнитной проницаемостью магнитопровода и ненулевым значением сопротивления нагрузки. Вместе с тем погрешность трансформатора тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление магнитопровода, т.е. больше магнитная проницаемость материала, больше сечение сердечника и меньше его длина, а также чем меньше его вторичная нагрузка (идеал - к.з. вторичной обмотки). Важно учитывать, что магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля, и практически постоянна только в области слабых полей. Поскольку трансформаторы работают в слабых результирующих полях, то для них необходимо использование материала с высокой начальной магнитной проницаемостью.The ideal mode of operation of the measuring current transformer is the short circuit mode of its secondary circuit. In this mode, an induced current flows through the secondary circuit of the current transformer, which creates a secondary magnetic flux in the magnetic circuit, which compensates for the magnetic flux from the primary circuit current. As a result, in the core, in stationary mode, a total magnetic flux close to 0 is established, inducing a small EMF in the secondary winding, supporting the current in the secondary circuit in proportion to the value of the primary circuit current. Safety of secondary circuits at high input currents is ensured by the core entering into saturation. However, if the secondary circuit of the current transformer is opened (emergency mode), then the disappearance of the secondary current and the magnetic flux created by it will lead to a significant increase in the total magnetic flux and, accordingly, an increase in the EMF in the secondary winding to enormous values, which can cause insulation breakdown. In addition, with a large magnetic flux, losses in the core increase sharply, which causes it to heat up. The errors of the transformer current sensor are made up of the current error (error of the actual transformation coefficient) and the angular error (phase difference between the currents of the primary and secondary circuits). Errors are determined by two factors: the limited magnetic permeability of the magnetic circuit and the non-zero value of the load resistance. At the same time, the transformer error is smaller, the lower the magnetic resistance of the magnetic circuit, i.e. the magnetic permeability of the material is greater, the core cross section is larger and its length is shorter, and also its secondary load is less (the ideal is short circuit of the secondary winding). It is important to consider that the magnetic permeability depends on the magnetic field strength, and is practically constant only in the field of weak fields. Since transformers operate in weak resulting fields, they require the use of a material with a high initial magnetic permeability.

Одним из недостатков трансформаторов тока является намагничивание сердечника постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки. Нивелировать данный недостаток можно правильным выбором габаритов или материала магнитопровода трансформаторов тока. Постоянный магнитный поток, обусловленный разностью токов в первичной обмотке в разные полуволны, не компенсируется. В результате, в сердечнике трансформатора тока на переменный магнитный поток накладывается постоянный поток, который приводит к смещению реальной кривой намагничивания сердечника в область больших полей при той же потребляемой мощности в нагрузке.One of the disadvantages of current transformers is the magnetization of the core of the DC component of the current that occurs in a controlled electrical circuit due to the asymmetry of the load consumption. This disadvantage can be offset by the correct choice of dimensions or material of the magnetic circuit of current transformers. The constant magnetic flux due to the difference in currents in the primary winding into different half-waves is not compensated. As a result, in the core of the current transformer, a constant flux is superimposed on the alternating magnetic flux, which leads to a shift of the real magnetization curve of the core to large fields at the same power consumption in the load.

Для повышения точности измерения в рамках настоящей полезной модели предлагается выполнять тороидальной формы магнитопровод из собранных в пакет кольцевых пластин холоднокатаной электротехнической стали или из свернутой в рулон ленты холоднокатаной электротехнической стали. На магнитопровод намотана вторичная обмотка медным эмалированным проводом, имеющим на концах соединительные клеммы из никелированной латуни, а первичную обмотку выполняют многовитковой.To improve the accuracy of measurements within the framework of this utility model, it is proposed to carry out a toroidal magnetic circuit from the assembled ring plates of cold rolled electrical steel or from a rolled strip of cold rolled electrical steel. The secondary winding is wound on a magnetic core with a copper enameled wire having nickel-plated brass connecting terminals at the ends, and the primary winding is multi-turn.

Магнитопровод с обмотками снаружи заливают электроизоляционным компаундом из высокопрочной литьевой смолы или влагостойким электроизоляционным лаком, являющимся после отвердения изолирующей средой и теплоносителем 7, и размещают в корпус из полимерного материала или в сборный корпус из картонных и металлических деталей, к которому прикреплены указанные кронштейны 4.A magnetic circuit with windings outside is poured with an insulating compound of high-strength casting resin or moisture-proof insulating varnish, which, after hardening, is an insulating medium and a heat carrier 7, and is placed in a housing made of a polymeric material or in a prefabricated housing made of cardboard and metal parts, to which the indicated brackets 4 are attached.

Монтируется измерительный трансформатор тока следующим образом. На высоковольтный ввод масляного выключателя после его отключения и расшиновки для установки измерительного трансформатора тока устанавливается крепление части корпуса с кронштейнами 4, которые крепятся к фланцу высоковольтного ввода масляного выключателя гайкой. Конструкция крепежа, предназначенного для крепления трансформатора выполнена таким образом, что исключает возможность попадания и скапливания влаги между высоковольтным вводом масляного выключателя и измерительным трансформатором тока ввиду наличия достаточных зазоров, обеспечивающих стекание влаги и ее не скапливание и хорошее обдувание ветром. Далее в корпус помещается магнитопровод с обмотками и закрывается крышкой. Наружный способ установки позволяет установить измерительный трансформатор тока на высоковольтный ввод масляного выключателя в короткий срок без выемки высоковольтного ввода и слива масла. Это позволяет экономить значительные трудовые и материальные ресурсы.The measuring current transformer is mounted as follows. On the high-voltage input of the oil switch after it is disconnected and connected for the installation of a measuring current transformer, a part of the housing is mounted with brackets 4, which are attached to the flange of the high-voltage input of the oil switch with a nut. The design of the fasteners designed for mounting the transformer is designed in such a way that eliminates the possibility of moisture getting and accumulating between the high-voltage input of the oil switch and the current measuring transformer due to the presence of sufficient gaps that allow the moisture to drain off and not accumulate it and blow it well with the wind. Next, a magnetic circuit with windings is placed in the housing and is closed by a lid. The external installation method allows you to install a measuring current transformer on the high-voltage input of the oil switch in a short time without removing the high-voltage input and draining the oil. This saves significant labor and material resources.

В качестве примера можно привести выпускаемый заявителем измерительный трансформатор тока типа ТВИ-110, предназначенный для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока промышленной частоты. Данный трансформатор тока имеет следующие эксплуатационные показатели: класс точности - 0,2 S; 0,5 S, номинальный вторичный ток - 1 А; 5 А, габаритные размеры - 550х420х90 мм.An example is the TVI-110 type measuring current transformer produced by the applicant, intended for transmitting a signal of measurement information to measuring instruments in industrial frequency AC installations. This current transformer has the following performance indicators: accuracy class - 0.2 S; 0.5 S, rated secondary current - 1 A; 5 A, overall dimensions - 550x420x90 mm.

Компания «ТВИ-электра» установила в 2008 году в магистральных электросетях ОАО "Брянскэнерго" 57 шт. трансформаторов, в ОАО «Арэнерго» - 6 шт., в ОАО «Вологдаэнерго» - 39 шт. трансформаторов.The company “TVI-Electra” installed 57 units in the main electric grids of OJSC “Bryanskenergo” in 2008. transformers, in OJSC “Arenergo” - 6 pcs., in OJSC “Vologdaenergo” - 39 pcs. transformers.

Claims

Measuring current transformer designed to be placed on the high-voltage input of the oil circuit breaker, consisting of one toroidal shape of the magnetic circuit attached to the housing of the oil circuit breaker outside the latter at an equidistant distance from the input axis on the brackets attached to the base of the high-voltage input, characterized in that the magnetic circuit is toroidal from cold-rolled electrical steel ring plates assembled in a bag or from cold-rolled electric tape rolled into a roll technical steel, on which the secondary winding is wound with an enamelled copper wire having nickel-plated brass connecting terminals at the ends, and the primary winding is multi-turn, while the magnetic circuit with the windings on the outside is filled with an electrical insulating compound of high-strength cast resin or a moisture-proof electrical insulating varnish, which is medium-hardened after hardening and coolant, and placed in a housing made of polymer material or in a prefabricated housing made of cardboard and metal parts, to which attached to these brackets.