CC BY
16
У ДК 621.316 92ЬЛ
ОПРРЛРЛРНИР ЯРЛИЧИНЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВНУТРИ ЮКОЛРОВОДА
Б. Е. Машэапсв, О. М. Талипов. А. Н Бергузинов Павлодарский государственный университет им. С. Торайгхяроеа. с. Павлодар, Казахстан
Лниоитцня - Существующие методики определения координат установки геркона вблизи шнн электроустановки не учитывают влияние магнитных полей, созданных токами в оболочке комплектных токопроводов. Для того, чтооы учесть влияние этих полей, необходимо знать их величины. Цель работы -ппре.лелпть Р.ЙТ1ГЧИНЫ магнитных полей, гоплнныт тпклмтг и ополочке тпкппрпкщэ. Для кктпжгапя цели были прсводепы натурные эксперименты па токопровсдс типа ТЭНЕ. Результаты экспсримси жильных иилиш шла иикшалн, чш м^ншнис пиле, сиишние юком ь иии.ючде шкиироиша. не превышает 7% от магнитного поля, созданного током в шпне.
Кятчглыг тпяп: геркпи, инллл^ция, врлпчпн!, токопронол, оболочка.
I. ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия разработан ряд зашит [1. 2. 5. 4. Ь. 6]. принцип действия которых основан на срабатывали! геркога, помещенного вблизи токопроводов фаз электроустановки, от малинного поля (МП), ооз нлкал-чцею л лигкгроуспшовиаг ири кириглом ¿¿'лыыкии. а юшке коьсгрукдии д.1л ¿.реилемих 1 »гркокои кн\ глн комплектных распределительных устройств [КРУ) н токопроводов [7]. Имеется методика расчета тока сраоаты-Еання защит с учетом влияния МП созданных токами в соседних фазах [8]. Однако влияние МП созданных токами в оЬолочкс комплектных пофазно-экрлннрованных токопроводов. не учитываются. Б данной работе предлагаются результаты экспериментального исследования рас преде лег дм МП и его велпчппы внутри токо 11]1СК1)ДИ 1Н11И ТЭНЕ-0ЭЩ-?Л-1 I 750-400 УХЛ1 К «КИС ИМИГГИ €ГГ рЖЧ И)ЧКИ> ОТ 1КЧКИ ЧЯЧГМЛГНИМ г:х! «иш.игчки до места установки геркона
Л. 11 ОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Псфазно-экракнрованкые токопроводы. как известно, применяются для соединений: в иепях электростанций: преобразовательных трансформаторов; трансформаторных подстанций; турбогенератора (мощность до ЗЭО М13т) с повышающими с яловыми трансфокаторами (рис. 1): трансформаторов шристорного возбуждения ге-нератороБ н т д
3 4 5 в
Рис. 1. Компоновка трассы пофазпо экранированного токопровода 7ЭНЕ 20 ¿нер1 иб. 1ур-Зо1гн^ра1ира мойное чью 300 МВт. I силовой трансформатор: 2 разъемный элемент соединения со смотровым окном: 3 элемент соединения под углом 1500; 4 - разрядник; 5 - блок ошайкн к трансформатору с разрядниками: 6 - транс форс-тор налря-•жгик» 7 — Ьгок с рлчъгдкни-ггте-чг Я — »ЛГМГНТ ГОГ.ТННГНИ» С КЬТК.ТПОЧЛТ«-ЛС\1 • 9 — *КП;ЛК1ЯЛТГЛЬ ВОЧТ^ПГ-ТЫЙ; " 0 — блок с заземляющим разъединителем; 11 блоке транс форматорами тоЕа. 12 блок прямолинейный; 13 блок
с проходными изоляторами; 14 - генератор
Рассматриваемые гскопрсводы выполняются отдельными секциями разной конфигурации, стыковка которых осуществляется путем дуговой сварки. В пооазио экранированном токоирозоде может быть предусмогре на систола наддува. которгл повышает его надежность. По коки.тм трасс токопроводов (например, у генератора и повышающего трансформатора) оболочки трех фаз соединяют привариваемыми к ню.: перемычками. которые в болыпшктве случаев выполняются го алюминиевого листа того >хе сечения и марки, что и сама оболочка. Для заземления оболочки перемычку присоединяют к общему контуру заземления электрической станпни. Места крепления каждого монтажного блока токопровода своими опорами надежно изолируются от опорных заземленных балок строительных металлоконструкции, переходник пластин п швеллеров при помощи нзеляшюн ных втулок и прсЕлплок для возможности измерения электрического сопротивления нзелтиин без разборки узла креллення токопровода. Прк этом оболочки иофазко-эхранкрованного юкопрсвола образуют замкнутую трехфазную систему. в которой при работе токопрсвоза индуцируются токи, приблизительно ровные рабочим гикам Э|н токи н^хгггкикм кд<иж оЬиличгк. рикноигрни ¡ки н^к-дглянгк Iк» их оГцммукнцгй, и игргкпд*! ни концам токопроводов из оболочки одной фазы в оболочки двух других фаз, создавая внутри токопровода дополнительное магнитное поле.
Для измерения зелнчнны индукции магнитного поля зкутрн токопровода была соЬрана установка (рис 2а)
ТС ИГШЧНИКу ПГТ>ГМГНН1ЧО 1Ч>КИ (1) НЯ11[)Я АГИИГГ.1 ??0 R ЧС11Г< [jnyjiviup Hil щ:я АГНИЯ РНО-??0-?5 (?) ИОДКЛК1ЧГНН
первичная обмотка нестандартного нагрузочного трансформатора (3). К вторнчнои обмотке этого трансформатора с помошью восьми соединительных кабелей (4) одинаковой длины присоединены шина (5) и оболочка (б) токопровода, причем и на шике, н на оболочке имеется по четыре точки подключения, две на одном конце, две - па другом При этом точки с одного конца располагаются диаметрально противоположно, а все восемь точек лежат в плоскости горизонтального продольного сечения токопровода. Токопровод установлен таким образом, чтобы его торец находился напротив нагрузочного трансформатора (3), а кабели пролегали вдоль него по бокам. Такое расположение токопровода н прокладка кабелей позволяют уровнять зксшнкс магнитные поля во-
hjjyi 1<»к()11]И1К0.1|г1 и тгм самым. умгнмиитн ИХ К.1ИЯНИГ ни ртулюяг ИЧМГЦГНИЙ Д.И ИЧМГЦГНИЯ КГ] IИ НИНЫ нн-
дукцнн магнитного поля внутри комплектного токопровода использовалась катушка индуктивности (7) (рис. 26) с колнчсстзсм витков W=1ÜOOU. Для сс установки внутри токопровода разработана к собрано конструкция
(fi) Н КИ.ЧГ ЦИЛНН l,p;i Г. ШКГ^Х'ШЧМИ .'Uli К/ИуИШИ ин.чум ИКН{><"1 И (КТТ) И ШИНЫ (6), Щ1ИЧГМ ГЦ) ДИЯМГ1{1 KU UH.1IO
раз больше высоты. При этом отверстия для установки КИ расположены по окружности на расстоянии 5 и 12 см от внутренней стенки оболочки. Измерение токов в шине и оболочке осушестБлгстся трансформатором тока (9} типа ТТЭ 125 с коэфпниентом трансформации 400С/Г- н мулынметром (10) тнпа Fluke 87V. величины ЭДС на выводах катушки индуктивности - мультнметром (11) типа Fluke 87V.
Ш. РЫУЛЫАШ ИСЧД11ЬЛШАНИЙ
1
о
a
о
Рис. 2 Лабораторная установка для измерения магнитного ноля внутри токопровода ТЭНЕ 2а - вид сверху: 26 - токопровод с надетой па пппгу конструкцией для креилештя котушки индуктивности
Р/«11*(»01ЯННИХ МЯ1'фукцин (Й) НИДСЧИПГ* НЯ шину (рИГ И ус^никлнкакии 11« ГГ|1ГДИНГ! ГГ Д1ИНК , кит-
рДЯ совпадает с серединой длины оболочки. Затем в одно из отверстии (12) конструкции устанавливается КИ, к выводам которой подключается мультнметр Пике 8 ТУ. После указанных меролрпяпп! в лппг\' и оболочку по дастся ток 200 А к. переставляя КИ из одной ячейка в другую, определяется, в какой из них ЭДС на ее выводех имеет максимальное значение на расстоянии Г« и 12 см от внутренней стенки эболсчкн. Конструкция перемеща-етят вдоль шины на 100 мм и измерения повторяются, продолжая фиксировать максимальное значение ЭДС. Указанные операции осуществляются до тех пор. пока конструкция не достигнет конца оболочки токопроЕодп. Затем оиицочжпса шина и все указанные выше ииеиации повторяются. ири пропускании тика 200 А шиши? по оболочке, н наоборот. После этого шина и оболочка присоединяются к нагрузочному трансформатору, но изменяется направление тока в итак с. 1.с. каоелн. подключенные к одному концу шины, присоединяются к другому, и эксперимент повторяется. По измеренным значениям ЭДС определяется индукция магнитного поля и результаты сводят в табл. 1 Аналогично выполняются измерения при токе 600 А, к результаты сводятся в табл. 2
ТАБЛИЦА 1
ВЕЛИЧИНЫ ИНДУКЦИИ МАГНИТНО. О ПОЛЛ ВНУТРИ КОМПЛЕКТНО! О ТОКОШ'ОВОДА ПРИ ПРОТЕКАНИИ ПО ШИПЕ И ОБОЛОЧКЕ ТОКА 200 А
Рас стоянке от Расстояние Индукция магнит- Индукция магнитного Индукция маг- Индукция магнит-
места установ- их оболочки но! и 1Ю.1Х вну.рк ШДЛЯ внутри шкоиро- нитною пи.иа но: и ноля внутри
ки КИ до сг- до ммча и >мн |рокод-1 при к:1ди ири ■1]М11Ижшо- ннуц:и |(>м>- ГС»(Шр<1К(»ЛИ 11]>И
реднны токо- установки сонапразленном ложном направлении провода при протекании тока
провода. мм КИ, мм протекании токов е токов в шине н обо- протекании только в оболочке.
пише и оослотке. лочке, Тл тока только в Тл
Гл шкне. Тл
0 50 1,05*10* 1,03-10-* 0,9640* 2,1-10"°
120 1,31*10* 1,28" 10* 1,2-101 1,8-10"°
100 50 1,03 ПО 4 1,04-Ю4 0,96*10 4 2.1-10"
120 1,29*10* 1,29-Ю-4 1,2-10* 1,8-10*
200 50 1,02*10"4 1,02-10"4 0,96*10"4 2,1-10"°
120 1,28 ТО"1 1,27-10"1 1,2 101 1,8*10"*
300 50 1,02*10 4 10,3-104 0,96*10 4 2,43*10 6
120 1,28*10* 1,28-ИГ4 1,2-10* 1,8-10"°
400 50 1,02*10"4 1,02-10"4 0,96*10"4 2,82*10"°
120 1,28 ТО"1 1,28-10"1 1,2 101 2,1 - 1С'"6
500 50 1,0* ИГ4 1,05-ИГ4 0.96*10* 4,27*10"°
120 1,29*10* 1,31-ИГ4 1,2-10* 2,76*10"°
600 50 1,07*10* 1,11-ИГ4 1,05*10"4 9,84*10"°
120 1,33*10 4 1,4* 10 4 1,31*10 4 5,2*10°
750 50 1,02*10* 1,52-1 и"4 1,21*10* 21.92*10*
120 1,44*10"4 1,72-10"4 1,47-10"4 13,6*10"°
ТАБЛИЦА 2
ВЕЛИЧИНЫ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВНУТРИ КОМПЛЕКТНОГО ТОКОПРОВОДА ИРИ ШЧЛЪКАНИИПО ШИНЕ И ОБОЛОЧКЕ ГОКА 600 А
Расстояние ог ^сстояннс от Индукция магнит- Индукция магякт- Индукция маг- Индукция маг-
места установки О ОС л ОЧЕН до ного поля внутри нсго поля знутрн нитного пеля нитного поля
КИ ДО ГГргДИНЫ ма ги )пи*1К- шмжрпкгди при МЖШЦКН«»^ НрИ кну 1]1И 11>К4»- ННу|рИ ШМШрО-
токоировода, мм кн КИ, мм сснаправленном противоположном провода прн вода при проте-
протекании токов направлении токов протекании кании тока
в шине и ооолоч- в шине и о зол очке. тока только в только е обо-
ке, Тл Тл ппше. Тл лочке, Тл
0 50 3,01*1 о--1 3,0*10* 2,85*10"4 5,57-10"4
120 3,77*10-" 3.74*10"* 3,54*10"' 4,72-10"*
100 50 3,02*10* 3.01*10* 2,85*10* 6,03-10"'
120 3,78*10* 3.8*10* 3,54*10"4 5,18-Ю"1
200 50 3,04*10" 3,01*10" 2,89*10" 6,3*10®
120 3,8*10" 3,76*10" 3,57*10" 5,24*106
300 50 3,06*10" 3.02*10" 2,95*10" 7,34*10""
120 3,83*10" 3,79*10" 3,6*10" 5,73*10"
400 50 3,05*10" 3.09*10" 2,95*10" 3,26*10"
120 3,8*10" 3.83*10" 3,66*10" 5,9*10"
500 50 3,14*10" 3.2*10" 3,03*10" 13,44*10"
120 3,87*10" 3,97*10" 3,74*10" 3,72*10"
600 50 3,24*10" 3.44*10" 3,26*10" 27,6*10"
120 3,95*10" 4,26*10" 3,99*10" 14,62*10"
750 50 3,36*10" 4.59*10" 3,88*10" 60.11-10"'
120 4,39*10" 5,33*10" 4,7*10" 37,17*10"'
IV. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, проведенные эксперименты показали, что при установке КИ на расстоянии 750, 600 н 500 мм от центра токопровода сильное влияние на величину ивдукцнн магнитного поля внутри него оказывают точки подключения к нему кабелей. При удалении КИ от конца токопровода (от места подключения кабелей) влияние точек подключения уменьшается н при расположении КИ на расстоянии меньшем 350 мы от конца -практически отсутствует. При этом МП. созданное токами в оболочке, накладывается на МП. созданное током в шине, и увеличивает его на 5—7% независимо от направления токов в них..
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клецель М. Я , Муснн В В О построении на герконах защит высоковольтных установок без трансформаторов тока П Электротехника 1987. № 4. С. 11—13.
2. Клецель. М. Я. Свойства герконов прн использовании их в релейной защите Н Электричество. 1993. № 9. С. 15-21.
3. Клецель М. Я.. Майшев П. Н. Особенности построения на герконах дифференциально-фазных защит трансформаторов И Электротехника. 2007. № 12. С. 2-7.
4. Клецель М. Я Основы построения релейной зашиты на герконах // Современные направления развития релейной защиты и автоматики энергосистем: сб. докл. конф., СТОКЕ. Екатеринбург. 2013.
5. Клецель М Я.. Жуламанов М А. Реле сопротивления на герконах .7 Электротехника. 2004. № 5. С. 38-44.
6. Клецель. М. Я. Принципы построения и модели дифференциальных защит электроустановок на герконах П Электротехника. 1991. № 10. С 47-50.
7. Инновационный патент 30578 Республика Казахстан. МПК Н02Н 3/08. Устройство для крепления герконов в отсеках комплектных распределительных устройств / Клецель М. Я.. Бергузннов А. Н.. Машрапов Б. К , Тал1шов О. М. №2014/1780.1: заявл. 02.12.2014; опубл 16 11.2015: Бюл. № 11.
8. Клецель М. Я.. Мусин В. В. Выбор тока срабатывания максимальной токовой зашиты без трансформаторов тока на герконах // Промышленная энергетика. 1990. № 4. С. 32—36.
