Устройства для измерений неравновесно-компенсационным методом.
Применяются две схемы измерений: с суммирующим трансформатором и суммирующим резистором (рис. 54).
Преобразователь с трансформатором полностью отвечает требованиям, сформулированным в § 23, ибо обеспечивает разделение цепей заземления объектов. Более простая схема — с суммирующим резистором — может применяться лишь в тех случаях, когда погрешностью измерения от неэквипотенциальности точек заземления можно пренебречь.
В первичном преобразователе производится симметрирование измеряемой системы трехфазных токов, их суммирование и нормирование выходного напряжения, пропорционального сумме токов.
Рис. 54. Схемы измерения неравновесно-компенсационным методом:
а —с суммирующим трансформатором; б —с суммирующим резистором; 1—объект контроля; 2— устройство присоединения; 3— первичный преобразователь; 4— измерительное устройство
Симметрирование токов (балансировка схемы) осуществляется при помощи резисторов Rc, которые вместе с выходным сопротивлением Rд устройства присоединения УП образуют делитель тока. Нормирование выходного напряжения преобразователя производится резистором R0 путем изменения коэффициента передачи в зависимости от тока через изоляцию объекта I0.
Коэффициенты преобразования первичного преобразователя по контролируемому току и по контролируемому параметру равны:
где Uвых — выходное напряжение преобразователя; ΔI — контролируемое изменение суммарного тока; R'0 — сопротивление нормирующего резистора; kс — коэффициент деления тока симметрирующим и суммирующим устройствами.
Рис. 55. Схема преобразователя с компенсированным трансформатором
Градуировка шкалы индикатора измерительного устройства в относительных единицах γ возможна лишь при одинаковом для всех объектов данной подстанции значении Кγ. Это обеспечивается при соблюдении условия R'0I0=const, для чего при наладке схемы измерений соответственно изменяется значение R'0.
Из-за нелинейности в начале характеристики суммирующего трансформатора возможны недопустимые погрешности измерения малых величин контролируемого параметра. Уменьшение этой погрешности возможно или путем шунтирования трансформатора малым сопротивлением, или путем увеличения его индуктивности. В первом варианте из-за малого сопротивления R'0 уменьшается коэффициент преобразования; во втором — существенно увеличивается вес трансформатора.
Для уменьшения рассматриваемой погрешности может быть применен преобразователь с компенсированным трансформатором, вторичная обмотка которого включается в цепь обратной связи операционного усилителя (рис. 55). Коэффициент преобразования такого устройства регулируется изменением сопротивления Ro.c цепи обратной связи. На рис. 55 приведена также схема одной из возможных систем симметрирования токов, в меньшей степени, чем рассмотренные выше, зависящей от стабильности выходного сопротивления устройства присоединения. Коэффициент деления тока для этой схемы
В качестве измерительного прибора в устройствах для контроля неравновесно-компенсационным методом применяется селективный милливольтметр (рис. 56), состоящий из активного фильтра нижних частот 1 и измерительного блока 2, содержащего усилитель, линейный выпрямитель и индикатор (микроамперметр).
Наиболее простым устройством для периодического контроля является устройство типа КИН-1, состоящее из преобразователя с суммирующим резистором, находящимся в устройстве присоединения объекта, и переносного селективного милливольтметра. Преобразователь собран по схеме рис. 54,б. Напряжение на выходе преобразователя пропорционально изменению комплексной проводимости изоляции одной из трех одновременно контролируемых фаз объекта. Селективный милливольтметр собран по структурной схеме рис. 56. Чувствительность устройства КИН-1 — одно деление шкалы прибора на 0,1% изменения комплексной проводимости объекта. Подавление третьей и высших гармоник промышленной частоты — не менее 50 дБ.
Рис. 56. Структурная схема селективного милливольтметра
Рис. 57. Структурная схема устройства ТАКТ-2
Более совершенна переносная модификация сигнализатора изменения комплексной проводимости типа СИП-П. Она имеет преобразователь с суммирующим трансформатором, обеспечивающим разделение цепей заземления фаз объектов, а также встроенную систему градуировки, упрощающую производство измерений и повышающую их точность.
Многоканальное измерительное устройство ТАКТ-2 (рис. 57), применяемое для автоматизации контроля, основано на использовании стандартных многоточечных самопишущих потенциометров постоянного тока.
Симметрирующе-суммирующие входные (первичные) преобразователи каналов 1, число которых равно числу точек, регистрируемых потенциометром, по очереди подключаются коммутатором потенциометра 2 к измерительному преобразователю 3, напряжение на выходе которого регистрируется потенциометром 4.
Применяются трансформаторные входные преобразователи с резисторным симметрирующим устройством.
Измерительный преобразователь 3 по схеме не отличается от описанного селективного милливольтметра и имеет выход по постоянному току, согласованный с входными параметрами потенциометра 4. На выходе преобразователя или потенциометра имеется узел сигнализации 5 для выработки сигнала о том, что изменение контролируемого параметра объекта превысило установленную норму.
Измерение в каждом канале длится от 1 до 10 с (в зависимости от типа потенциометра), и, следовательно, цикл контроля всех объектов даже в устройстве, имеющем наибольшее количество каналов — 24, не превышает 4 мин. Поскольку контролируемый параметр изменяется значительно медленней, контроль с такой дискретностью можно считать непрерывным.
Для выявления фазы с дефектом, а также для определения причины увеличения тока через изоляцию может быть использован фазочувствительный измерительный прибор 6, питаемый через фазовращатель 7 от TH соответствующей системы шин подстанции. Измерив при помощи этого прибора вектор приращения тока, можно в соответствии с векторной диаграммой рис. 26 определить дефектную фазу объекта и изменение tg δ и емкости изоляции.
Устройства, использующие механические переключатели потенциометров, имеют недостаточную надежность. Поэтому был разработан сигнализатор изменения комплексной проводимости типа СИП-С с электронным коммутатором (рис. 58).
Рис. 58. Сигнализатор изменения комплексной проводимости СИП-С
Устройство СИП-С содержит до 40 первичных трансформаторных преобразователей 1, выходы которых коммутатором 2 по очереди подключаются к измерительному блоку 3, имеющему индикатор 4 и сигнализатор 5 о превышении заданного значения параметра. Предусмотрен нормированный выход тока (0—5 мА) для внешнего регистратора или ЭВМ. Устройство может работать в автономном режиме или совместно с ЭВМ. Режим работы определяется блоком управления 6.
При работе в автономном режиме производится поочередный опрос каналов контроля с периодичностью от 2 до 30 мин. Если значение контролируемого параметра в данном канале превысит уставку сигнализатора, подается внешний сигнал, а переключение каналов прекращается. При работе с ЭВМ порядок опроса каналов определяется программой контроля и зависит от результатов предыдущих измерений.
Измерительный блок сигнализатора имеет два входа, что позволяет собрать дифференциальную схему контроля одновременно двух каналов. Кроме того, предусмотрена возможность подачи на специальный вход напряжения от TH для компенсации несимметрии фазных напряжений сети.
В коммутаторе СИП-С имеется по два контакта на канал. Вторые контакты предназначены для контроля за уровнем частичных разрядов, для чего в СИП-С может быть установлен сигнализатор частичных разрядов (СЧР).
Мостовые измерительные устройства.
Основой измерительных схем являются выпускаемые промышленностью мосты типа Р5026 или Р595.
Рис. 59. Мостовое измерительное устройство с внешним образцовым конденсатором
В схеме измерений с образцовым конденсатором (см. рис. 28) необходимо использование шунта плеча R3, однако в этих мостах при переходе на измерения со встроенным образцовым конденсатором шунт плеча отключается. Возможны два варианта использования мостов Р5026 (Р595): установка внешнего образцового конденсатора без изменения схемы моста или изменение схемы переключателя шунтов моста для использования встроенного образцового конденсатора.
В первом варианте (рис. 59) в качестве образцового может быть применен герметизированный слюдяной конденсатор в металлическом корпусе (типа ССГ, КСГ и т. п.) или аналогичный ему по стабильности характеристик (при tgδ0< <10-4). Номинальное напряжение не менее 250 В. Для обеспечения необходимой чувствительности применяется конденсатор емкостью не менее 1000 пФ. Конструкция узла образцового конденсатора должна предусматривать обязательную- экранировку цепей присоединения к мосту. Экраном самого образцового конденсатора служит его металлический корпус. Разделительный трансформатор типа УТН-1.
