Оптические измерительные трансформаторы и перспективы их применения в современных энергосистемах
Рассмотрение устройства и принципов действия оптических измерительных трансформаторов, а также перспектив их применения в современных энергосистемах. Особенность определения величины напряжения первичной обмотки оптических измерительных трансформаторов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.08.2022 |
| Размер файла | 708,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Казанский Государственный Энергетический Университет
Оптические измерительные трансформаторы и перспективы их применения в современных энергосистемах
Ях Сергей Юрьевич, магистр 3 курс, факультет «Электроэнергетика и электротехника»
Россия, г. Казань
Аннотация
В статье рассматриваются оптические измерительные трансформаторы и перспективы их применения в современных энергосистемах. Рассматриваются устройство и принцип действия оптических измерительных трансформаторов, а также перспективы их применения в современных энергосистемах.
Ключевые слова: Оптический трансформатор, трансформатор тока, трансформатор напряжения, измерение, энергосистема, применение, перспектива, принцип действия.
Abstract
The article discusses optical measuring transformers and the prospects of their application in modern power systems. The device and the principle of operation of optical measuring transformers, as well as the prospects of their application in modern power systems are considered.
Keywords: Optical transformer, current transformer, voltage transformer, measurement, power system, application, perspective, operating principle.
В настоящее время в современных энергосистемах, в целом, в качестве измерительных трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения (ТН) используются ТТ и ТН с ферромагнитным сердечником и принципом работы на основе электромагнитной индукции [1]. Однако данный тип ТТ и ТН является технологически устаревшим, его технико-эксплуатационные характеристики не соответствуют актуальным требованиям по обеспечению точности измерений и другим ключевым показателям. Постоянно разрабатываются и исследуются новые типы конструкций ТТ и ТН. На данный момент наиболее перспективным является использование оптических измерительных трансформаторов.
Принцип действия оптических (оптоэлектронных или оптоволоконных) трансформаторов тока (далее ОТТ) основан на магнитооптическом эффекте Фарадея [2]. Используя прямую зависимость величины угла отклонения от силы магнитного поля, можно количественно определить значение изменения величины электрического тока.
Структурная схема ОТТ показана на рисунке 1 [3].
Рисунок 1 - Структурная схема ОТТ
Конструкция современных ОТТ включает:
датчик тока;
волоконно-оптический кабель (ВОК);
блок электронной обработки (БЭО).
Две поляризованные световые волны с ортогональными циркулярными вводятся в оптический контур (ОК), состоящий из многих витков (для обеспечения надлежащей чувствительности). Внутри данного контура расположен проводник с измеряемым током (токопроводящая шина - первичная обмотка ОТТ). При отсутствии тока в первичной обмотке, скорость распространения волн одинакова и фазовый сдвиг на выходе из контура отсутствует. При наличии тока в первичной обмотке, он создает магнитное поле, которое отклоняет плоскость поляризации световых волн, влияя на оптические свойства ВОК, ввиду чего вызывается сдвиг по фазе для волн при выходе из контура. Обеспечивая точное измерение данного фазового сдвига путем дополнительной компенсации различных погрешностей (в БЭО), ОТТ выполняет эффективное и точное преобразование величины первичного тока в пригодный и удобный для измерений и нужд релейной защиты и автоматики (РЗА) [2].
Принцип действия современных оптических трансформаторов напряжения (ОТН) основан на эффекте электрогирации (или электрооптическом эффекте Поккельса) [2]. При воздействии электрического поля на активную кристаллическую зону ячейки Поккельса изменяется угол преломления и поляризации проходящей через него световой волны.
Структурная схема ОТН показана на рисунке 2 [3].
Рисунок 2 - Структурная схема ОТН
Конструкция современных ОТН включает:
датчик напряжения;
ВОК;
БЭО. оптический трансформатор энергосистема напряжение
Величина напряжения первичной обмотки ОТН определяется с помощью емкостного делителя напряжения (феррорезонансный блок исключен для минимизации погрешности) и электронно-оптического преобразователя (ЭОП). Делитель напряжения питается лазерным излучением от высоконадежного специализированного источника, передача излучения производится по ВОК. Обеспечивая точное измерение изменений угла преломления и поляризации проходящей через ячейку Поккельса световой волны путем дополнительной компенсации различных погрешностей (в БЭО), ОТН выполняет эффективное и точное преобразование величины первичного напряжения в пригодный и удобный для измерений и нужд РЗА [2]. Общая концепция принципов конструкций ОТТ и ОТН позволяет объединять эти устройства (комбинированные ОТТН). Конструкция комбинированного ОТТН показана на рисунке 3 [3].
Рисунок 3 - Конструкция комбинированного ОТТН
Ключевые недостатки измерительных трансформаторов ферромагнитным сердечником показаны на рисунке 4.
Рисунок 4 - Ключевые недостатки измерительных трансформаторов с ферромагнитным сердечником
Применение ОТТ и ОТН позволяет исключить или минимизировать указанные на рисунке 4 недостатки. Очевидно, что применение оптических измерительных трансформаторов в современных энергосистемах имеет большие перспективы. Использование ОТТ и ОТН позволяет обеспечить повышенную надежность и точность контроля параметров режима работы электрических сетей и оборудования в их составе, снизить общие технико-эксплуатационные расходы, повысить безопасность эксплуатации измерительных трансформаторов и энергосистем в целом.
Список литературы
1. Найденов А.Д. Оптические трансформаторы напряжения // Вестник науки и образования. - 2020. - № 8.
2. Ураксеев М.А., Левина Т.М. Оптоволоконные трансформаторы как элементы современных электротехнических комплексов и систем // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2013. - № 2.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение, технические характеристики и устройство измерительных трансформаторов напряжения. Описание принципа действия трансформаторов напряжения и способов их технического обслуживания. Техника безопасности при ремонте и обслуживании трансформаторов.
контрольная работа [258,1 K], добавлен 27.02.2015Назначение и режимы работы трансформаторов тока и напряжения. Погрешности, конструкции, схемы соединений, испытание трансформаторов, проверка их погрешности. Контроль состояния изоляции трансформаторов, проверка полярности обмоток вторичной цепи.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.10.2014Причины возникновения погрешностей и способы устранения недоучета электропотребления в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии. Предельные значения токовой и угловой погрешностей трансформаторов тока. Оценка экономического эффекта.
статья [56,9 K], добавлен 28.05.2010Основные сведения о конструкциях трансформаторов тока. Устройство, режим работы и принципы действия различных типов трансформаторов тока. Основные параметры и характеристики отдельных конструкций, а также их применение, классификация и назначение.
реферат [867,9 K], добавлен 08.02.2011Характеристика параметров электроизмерительных приборов. Расчетный тепловой импульс цепи обмотки. Определение сопротивления токовых обмоток прибора. Выбор измерительных трансформаторов. Измерения активной мощности в трехфазной цепи при включении нагрузки.
контрольная работа [449,0 K], добавлен 18.06.2014Обзор сути, видов и классификации трансформаторов, которые предназначены для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое. Режим нагрузки, обмотки, магнитные потоки одно- и трехфазных трансформаторов. Выпрямители переменного напряжения.
реферат [673,9 K], добавлен 27.10.2012Элементы электроэнергетической системы, классификация ее режимов. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах, баланс реактивной мощности и его связь с напряжением. Расчет мощности электроприемников и напряжения линий, выбор трансформаторов.
курсовая работа [319,5 K], добавлен 14.04.2014Основные технические характеристики электромеханических ИП. Магнитоэлектрические измерительные преобразователи. Электростатические измерительные приборы. Электростатические вольтметры и электрометры и их включение. Значение защитного сопротивления.
реферат [104,1 K], добавлен 12.11.2008Выбор структурных схем подстанций и расчет перетоков мощности через трансформаторы связи. Определение значения тока короткого замыкания. Подбор коммутационных аппаратов реле управления, измерительных трансформаторов тока и напряжения, токоведущих частей.
курсовая работа [765,1 K], добавлен 10.02.2014Выбор принципов выполнения и типов устройств релейной защиты и автоматики, их функциональные особенности и сферы практического применения. Планирование расчетов аварийных режимов. Выбор измерительных трансформаторов. Расчет дистанционной защиты.
курсовая работа [260,4 K], добавлен 19.12.2014Составление вариантов структурных схем проектируемой подстанции. Сведения по расчету токов короткого замыкания. Выбор конструкций распределительных устройств, сущность измерительных трансформаторов тока и напряжения. Выбор выключателей и разъединителей.
курсовая работа [334,8 K], добавлен 03.05.2019Выбор структурной схемы и принципиальной схемы распределительного устройства. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и проверка коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, комплектных токопроводов генераторного напряжения.
курсовая работа [642,4 K], добавлен 21.06.2014Выбор автотрансформаторов, сборных шин, измерительных трансформаторов напряжения и тока, распределительных устройств, выключателей для подстанции. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Схемы питания потребителей собственных нужд.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.02.2013История создания трансформаторов, их классификация и характеристика. Принцип действия и устройства однофазных и трехфазных трансформаторов. Общая конструкция сердечников и форма сечения их частей. Типы обмоток. Применение и эксплуатация трансформаторов.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 01.08.2011Характеристика назначения и принципа действия трансформаторов - устройств, которые составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Импульсные и пик-трансформаторы, умножители частоты, стабилизаторы напряжения.
реферат [16,6 K], добавлен 13.03.2011Разработка структурной схемы выдачи электроэнергии. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей и сборных шин, контрольно-измерительных приборов, типов релейной защиты, измерительных трансформаторов и средств защиты от перенапряжений.
курсовая работа [647,0 K], добавлен 20.03.2015Элементы конструкции силовых трансформаторов, их эксплуатация: нагрузочная способность, к.п.д., регулирование напряжения, включение и отключение. Расчет групп соединения обмоток, техническое обслуживание, диагностика состояния и ремонт трансформаторов.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 05.06.2014Линейные регулировочные трансформаторы. Применение вольтодобавочных трансформаторов, поперечное регулирование. Установки продольной компенсации. Шунтирующий реактор, гибкие управляемые электропередачи. Выбор регулировочных ответвлений трансформаторов.
лекция [248,1 K], добавлен 30.10.2013Структура организации охраны труда на предприятиях электрических сетей. Разработка вариантов схем и выдачи энергии. Расчет токов короткого замыкания. Выбор оборудования, измерительных приборов и измерительных трансформаторов, типов релейной защиты.
дипломная работа [231,8 K], добавлен 06.06.2014Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.
практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010
