автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Магнитоэлектрические трансформаторы тока для релейной защиты и диагностики судовых электроэнергетических систем напряжением до 10 кВ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ДИАГНОСТИКИ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 10 кВ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

На правах рукописи

РГБ ОД

■ ? оев 1996

Темирев Алексей Петрович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в Особом конструкторско-технологиче-ском бюро "Старт" при Новочеркасском государственном техническом университете

доктор технических наук, профессор ЗАСЫПКИН Александр Сергеевич

доктор технических наук, профессор КУЖЕКОВ Станислав Лукьянович кандидат технических наук ГОРОВОЙ Александр Федорович

Ведущее предприятие - НИИ АО "Электросила".

Защита диссертации состоится " ^¿ь/с^г^. 190$У. в -/¿У часов на заседании диссертационного совета Д.053.23.02 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул., дом 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью предприятия (организации), просим направлять в адрес специализированного совета.

Автореферат разослан " <¡¿3 1996г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н. профессор

А.Н. ДЯДИК

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В комплексной научно-технической программе "Создание и внедрение технологических процессов и технических средств для поиска, разведки и промышленного освоения нефтяных и газовых месторождений континентального шельфа СССР", принятой постановлением Госкомитета по науке и технике и Госплана СССР N 493/249 от 12.12.80 и в постановлении СМ СССР N 171-48 "Наука" 16281 от 16.02.84 "О мерах по рбеспечениго создания судна для глубоководного бурения в океане и технологического оборудования для этого судна", ставится задача по ускорению разработки буровых плавучих самоходных установок, оснащенные мощными электроэнергетическими системами с номинальным напряжениям до 10 кВ.

Создание указанных установок требует внедрения современных устройств релейных защит и диагностики (УРЗ и Д), оснащенных малогабаритными средствами получения информации, особенно в аварийных режимах.

Многолетний опыт проводимых в ОКТБ "Старт" исследований под руководством Михайлова В.В. показал, что для этих целей наиболее перспективны измерительные преобразователи тока (ИПТ) с магнитопроводом, изготовленным методом порошковой технологии. Ранее такие исследования были проведены на карбонильном ферропорошке для ИПТ, работающих в режиме трансреактора в сетях напряжением до 0,4 кВ. Развитие судовых ЭЭС потребовало создания ИПТ с напряжением 6-10 кВ.

Применение трансреакторов в этих сетях затруднено из-за наличия электромагнитных полей и высших гармоник, связанных с использованием статических преобразователей. Магнито-диэлектрические трансформаторы тока (МДТТ) в отличие от трансреакторов не подчеркивают высшие гармоники, более помехоустойчивы к внешним магнитным полям. Предварительные исследования показали возможность решения этой задачи на базе наиболее дешевого и широко распространенного промышленного железного порошка (типов ПЖ) производства Красносулинского металлургического завода.

Цель работы. Повышение технического совершенства системы защиты и диагностики судовых ЭЭС путем применения новых измерительных преобразователей тока.

В соответствии с этой целью в работе решаются следующие задачи: выработка требований к ИПТ, предъявляемых УРЗ и Д

и спецификой судовых ЭЭС; разработка ИПТ, удовлетворяющих этим требованиям, построение математической модели и идентификация ее параметров; исследование влияния переходных процессов ЭЭС на ИПТ с учетом внешнего магнитного поля; экспериментальная проверка теоретических положений и методик; упрощение технологии изготовления магнитопровода ИПТ; многокритериальная оценка технического совершенства разработанного ИПТ; применение разработанных ИПТ в новых УРЗ и Д; разработка вспомогательного устройства контроля ИПТ.

Методы исследования. При решении постановленных задач использовались методы физического и математического моделирования, аппарат теории электромагнитных цепей. Основные теоретические результаты сопоставлялись с результатами экспериментов, которые проводились в лабораторных и промышленных условиях.

Основными научными результатами являются:

1. Методика автоматизированного определения параметров (методика идентификации) схемы магнитной цепи магнитоди-электрического трансформатора тока с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.

2. Математическая модель (алгоритм и программа расчета вторичного тока МДТТ), позволяющая рассчитывать процессы во вторичных цепях с погрешностью до 10 % при больших кратностях первичных токов короткого замыкания ( токов КЗ), различных формах первичного тока, нагрузках, с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.

Практическая ценность заключается в создании п ОКТБ "Старт".

Унифицированной конструкции МДТТ на напряжения 0,4 кВ; 6,3 кВ и 10 кВ, обладающей, по сравнению с существующими ИПТ, более высокой помехоустойчивостью к внешним магнитным полям, универсальностью крепления на токопроводе (шину, кабель, группу кабелей), повышенным пробивным напряжением изоляции, что привело к уменьшению массы и габаритов (в 10-И5 раз) и удовлетворению метрологическим и техническим показателям требований УРЗ и Д судовой ЭЭС.

Предложен комплекс вспомогательных устройств для изго-тавления и монтажа трансформаторных преобразователей.

Реализация в промышленность. Магнитодиэлектрические ТТ типа ТТ-0-0/5.0, ДТ-0-0/5.0 с выходным напряжением 5 В при I] = 400,630,800,1600,3200,10000 А использованы в рабочем

проекте устройств диагностики дугогасительных контактов выключателей и шино-болтовых соединений.

Рабочей документации высоковольтного датчика тока ДТ-0-50 совместно с дифференциальной защитой от междуфазных КЗ генераторов, гребных и подруливающих электродвигателей присвоена литера "ОГ' - "годен к серийному производству" для изготовления поставочных образцов на буровые суда.

Разработан норморяд датчиков тока специального назначения на номинальные токи 100,...,3200 А (этап технического проекта).

Разработаны и готовится поставка ИПТ на рабочее напряжение 6,3 кВ типа ДТ-0-100 и напряжение 0,4 кВ типа ДТ-0-101 с номинальными токами 150 и 1500 А для встраивания в силовые трансформаторы (1000 кВА, 6,3 кВ/0,4 кВ) бурового судна.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседании секции "Электроэнергетические системы судов и сооружений по освоению шельфа" Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания мощных электроэнергетических систем для судов ледового плавания и плавучих буровых установок" (г.Ленинград, 20 октября 1983 г.), на постоянном действующем региональном научно-техническом семинаре "Вопросы теории и принципы построения устройств и систем автоматизации" (г.Новочеркасск, 1983 г., 1990 г.), на XXX, ХХХУП, XXXIX, ХХХХ научных сессиях Новочеркасского политехнического института "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" (г.Новочеркасск, 1981 г., 1988 г., 1990 г., 1991 г.) на Международной конференции по состоянию и перспективам развития трансформаторов тока (сентябрь 1990г., Лодзь, Польша) на всероссийской научно-технической конференции с международным участием по теории цепей и сигналов. Таганрог 1994 г.

Публикации. По результатам работы опубликовано 3 статьи, 3 тезиса доклада и получено 14 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 280 с. и включает 89 рис., 17 табл. и состоит из введения, четырех глав и заключения. Список использованной литературы насчитывает 199 наименования отечественных и зарубежных авторов. Приложения на 99 с.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены общие вопросы применения ИПТ в судовых ЭЭС. Необходимость разработки новых измерительных преобразователей тока УРЗ и Д вызвана созданием

мощных судовых ЭЭС и несовершенством существующих ИПТ из электротехнической стали по условиям обеспечения массо-габаритных показателей, недопустимой для УРЗ и Д погрешностью в переходных режимах, невозможностью установки без демонтажа токопровода.

Охарактеризованы требования к МДТТ. Важнейшими из которых являются: обеспечение малогабаритности; разъемность конструкции для установки МДТТ без демонтажа первичной сети; возможность крепления одной и той же конструкции МДТТ на шину, кабель, группу кабелей, высоковольтный изолятор; повышенное пробивное напряжение изоляции; помехозащищенность от внешних магнитных полей; токовая погрешность фиксируемых значений токов КЗ, приведенных в табл.1, не должна превышать 15 %.

Из проведенного обзора и сравнительного анализа существующих индукционных измерительных преобразователей тока следует, что одним из лучших путей является проектирование нового ИПТ с нормируемым выходным напряжением и заданными габаритными размерами для токов от Т1цдо токов короткого замыкания (150 кА) и выходной мощностью 0,3,...,0,5 В А.

Таблица 1

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ УСТАНОВКИ ИПТ

I Тип Номиналь- Сечение Предельная Вероятные Устамвка в

выключа- ный ток в шины фи- коммутаци- значения устройстве

теля, при- фидерах дера, онная спо- максималь- диагностики

меняемо- собность вы- ных токов ду го гаситель-

го ключателя КЗ за вы- ных контак-

в СЭЭС по ТУ, ключателем, тов и допу-

стимая по-

грешность.

А мм кА кА кА

250 125 60 +25

А3790 400 5x40 125 60 125-25

630 100 60

800 10x60 80 120 80±1&

ВА71 1600 10x70 130 160 150+ЭД

3200 210x100 150 225

Вр второй главе изложены результаты разработки методики идентификации параметров схемы магнитной цепи МДТТ с заданными геометрическими размерами. Геометрические разме-

ры МДТТ определяются их возможностью установки в судовых ЭЭС, места установки имеют фиксированные размеры.

Целью идентификации является определение математической модели с возможностью ее оперативной коррекции и восстановлением по ней действительных значений параметров режима МДТТ.

Задача идентификации в данной работе разделена на три подзадачи - линейную, нелинейную и нелинейную с учетом влияния внешнего поля, которые решаются на основе априорных данных, ограниченных измерений и законов Ома, Кирхгофа, связывающих параметры режима и параметры математической модели. С целью повышения достоверности получаемых параметров магнитной цепи МДТТ целесообразно, а из-за стабильности геометрических размеров возможно пользоваться экспериментальными данными, полученными при первичных токах до 1200 А с подмагничиванием постоянным током по измерениям магнитных потоков в различных элементах магнито-провода.

На рис.1 приведена совмещенная схема МДТТ и его магнитной цепи. На рис.2 в качестве примера, показано распределение магнитного потока вдоль магнитопровода в режиме намагничивания переменным первичным током с подмагничиванием постоянным током с нагрузкой = 300 Ом.

По экспериментальным данным распределения магнитного поля составлена схема замещения магнитной цепи МДТТ, приведенная на рис.3,

где: Г„~ - намагничивающая МДС

первичного переменного тока;

Рп - подмагничивающая МДС первичного постоянного тока;

Рон - МДС внешнего поля; /•■/,.рб,...,р8 - МДС участков вторичной обмотки;

ф1,...,фю; Ям1>.-,Км12 - магнитные потоки и

сопротивления участков магнитопровода;

я ¥б, ф ¥\,...,ф ?б, - магнитные сопротивления

ветвей и потоки, проходящие по воздуху и сцепленные со вторичной обмоткой; яЯ?4, - магнитные сопротивления

ветвей и потоки рассеяния;

r %h\,...,r mao, фвн1,...,фвню - магнитные сопротивления

ветвей и магнитные потоки внешнего поля.

В линейной задаче идентификации определяются магнитные потоки и сопротивления без учета внешнего поля при соблюдении критерия линейности магнитный поток должен быть обусловлен таким первичным током It при увеличении которого в два раза, магнитный поток возрастает не менее, чем в 1,95 раза.

Рассматриваются следующие режимы намагничивания:

1) fn~ = const; fn- = 0, fen= о, fi + f2 + fj = 12 wot, f6 + f7 + fs = ¡2w02, r„ = 0,100,200,300,400,500 ом (рабочий режим) ;

2) fn~ = const, fn- = 0, fan = 0, fi,...,f3; fe.....= 0 (холостой ход - rh ~ со);

3) fn~ = fn- = 0, fen = 0, ft,...yf3 = 0, f6,...,fs* 0(намаг-ничивание по второй полуобмотке wo2)',

4) fn- = fn- = 0, fen = 0, fi.....f3* 0 , f6.....fs = 0 (намагничивание по первой полуобмотке woi).

Экспериментально определено число условно поделенных участков магнитопровода и определены длины участков, на которых потоки усредняются (рис.2). Среднее квадратическое отклонение величин r Л11 ,...,r лио, ru,...,r%4 при rh -0,100,200,300,400,500 Ом составляет 3,62 %, что вполне при-емлимо, поэтому сопротивления r mi,...,r мю , r?i,...,r% могут быть использованы в нелинейной задаче и в задаче определения параметров влияния внешнего поля.

В нелинейной задаче при:

5) fn~ = const, fn- = const, rh = 300 ом, fi + f2 + f&o, fe + f7 + fg&o, на основе заимствованных из линейной задачи сопротивлений /?д|,...,Лд10, уточняются нелинейные коэффициенты К21 кривой намагничивания каждого участка в аппроксимирующем выражении

= Я'

ки+кц |я,|

где: bi, hi - средние индукция и

напряженность участка магнитопровода;

Кц, K2i - линейные и нелинейные коэффициенты аппроксимации, i = 1,...,10.

В задаче учета влияния внешнего поля при:

6) fn~ = fn- = 0, fen = const, r,t = 300 ом, fi + fi + fi*0, Fa + F7 + Fs^O (магнитопровод магнитодиэлектрический);

7) fn~ = fn= = 0, fen = const, rn = 300 ом, fi + f2 + fi^o, f6 + F; + fii^o (магнитопровод немагнитный) определены сопротивления ветвей схемы замещения внешнего поля

ranl,---,reiiia■ Расхождение величин квн1.....renio насыщенного

и ненасыщенного магнитопроводов составляет 10 %, что позволяет использовать эти параметры в схеме замещения для расчета вторичного тока МДТТ с учетом влияния соседнего токо-провода.

В расчетной схеме рис.3 для каждого режима исходным допущением является выбор числа участков. Приемлемость выбранного числа участков магнитопровода проверялась путем сравнивания результатов расчета с результатами расчета при большем в два раза числа участков.

В предложенной методике идентификации параметров МДТТ на первом этапе предполагается, что измерение первичного и вторичного токов производится без ошибок, в отличие от измеренных ЭДС в измерительных обмотках Wh1,...,Wh16 рис.1, ошибки измерений которых подчинены нормальному закону с равным нулю математическим ожиданием.

В первом приближении ошибки при контролировании приводят к смещению оценок параметров увеличению их дисперсии. При упомянутых ранее допущениях можно получить несмещенные и состоятельные оценки искомых параметров реализуя итерационные процессы. Это достигается контролем за вычисленной остаточной невязкой между измеренным и рассчитанным вторичным токами, фиксируемые при проведение эксперимента в режимах 1),...,7) схемы рис.3, и использованием известной зависимости между вторичным током и определяемыми параметрами

, _ (о (wu0i + ... + w2i(pf) 1грасч- ~ rh + r06m

где:

г = 1,...,3; б,...,8; / = ii,...,16; со = ъгл

У/ц - число витков 1-й вторичной полуобмотки, приходящихся на участок магнитопровода; ф/ - магнитные потоки участков магнитопровода;

^ о

фI - магнитные потоки,

проходящие по воздуху и сцепленные со вторичной обмоткой; ян - сопротивление нагрузки; яобм - сопротивление обмотки. Если в линейной задаче 12расч ^ 12изм, то в формуле вычисления магнитных сопротивлений участков магнитопровода варьируются длины = Ь

Я т -

и

' и-экв.расч. '

где: / = 1,...,5; 7,...,11;

цо - магнитная постоянная воздуха;

ижв.расч. - эквивалентная начальная относительная магнитная проницаемость

магнитопровода до получения равенства 12расч=* 12изм с заданной погрешностью. При определении нелинейных коэффициентов Кг1 и сопротивлений ветвей внешнего поля явн1,...,явню дополнительно контролируется сумма разностей магнитных потенциалов

21// = Г, где 1 = 1,...,Ю,

по следующему алгоритму: если:

21/ > р, то /гэкв = ижв.расч. + 0,5 21/ < /=■, то цжв= цжв.расч. ~ 0,5

Внешние источники магнитного поля (ВИМП) изменяют состояние магнитопровода ТТ и могут оказывать существенное влияние на работу ТТ в переходном режиме.

Задача расчета переходного процесса в ТТ с учетом ВИМП решается в два этапа.

На первом этапе производится расчет параметров схемы замещения ТТ с учетом ВИМП. В качестве ВИМП, в данном случае, используется линейный провод, проходящий вне окна ТТ. Магнитопровод разбивается на равные участки, в пределах

которых можно считать магнитную индукцию постоянной. Учет нелинейности материала магнитопровода осуществляется использованием традиционных вебер-амперных характеристик. Для расчета магнитных сопротивлений воздуха, по которым проходит магнитный поток ВИМП, используются аналитические формулы, полученные в результате расчета магнитного поля тороидального магнитопровода ТТ при условии /< = const. Для магнитопроводов, изготовленных из магнитодиэлектрика, диапазон изменения невелик поэтому, в этом случае, аналитические формулы пригодны для использования с достаточной точностью. На втором этапе осуществляется решение дифференциального уравнения первого порядка, описывающего переходной процесс во вторичной обмотке ТТ:

^ = ¿2(40*2 (1)

Трудность решения дифференциального уравнения заключается в том, что заранее не известна зависимость п{ф)- Уравнение решается методом простых итераций.

= ih - а (¿5 - \/rl ■ дф/oi) (2)

Демпфирующий множитель а подбирается путем численных экспериментов,

Потокосцепление вторичной обмотки находится из решения нелинейной алгебраической системы уравнений, записанной по методу контурных токов (потоков), с использованием ранее полученной схемы замещения ТТ. Система уравнений в матричной форме имеет вид:

rk(фк) фк = fk, (3)

где Як(фк), фк, FK - соответственно матрицы

контурных магнитных сопротивлений, потоков и магнитодвижущих сил. Ток ¿2 входит в выражения для fk.

Алгоритм расчета тока ¡2 имеет вид:

1. Для фиксированного момента времени задают \г и находят FK.

2. Решают методом простой итерации (3), находят ф к и потокосцепление вторичной обмотки 4*2.

3. Уточняют значение тока ¿2 по (2).

4.Итерационный процесс продолжения до тех пор, пока одновременно не выполняются уравнения (1) и (3).

5. Расчет повторяют для всех точек, входящих в интервал, на котором определяют ток гг.

Время счета вторичного тока ¡2(0 на интервале [0, 20 мС 1 около минуты с использованием IBM PC.

В третьей главе, представлены новые конструкции ИПТ напряжением до 10 кВ, работающие в режиме трансреактора и трансформатора тока, защищенные 8 авторскими свидетельствами.

Конструкция и электрическая схема МДТТ показаны на рис.4 и рис.5. Изоляция высоковольтного МДТТ состоит из неразъемного (корпус 1 с ребрами 2> и разъемного 3 изоляторов. Ребра имеют чашеобразную форму и располагаются днищами друг к другу на одинаковом расстоянии от концов корпуса. Корпус 1 плотно прилегает к токоведущей шине 4, повторяя ее форму, внутренняя поверхность 1 покрыта тонким металлическим или полупроводящим слоем 5 (удельное электрическое сопротивление 10 ±10 Ом • см).

Магнитопроводы 6,7 выполнены разъемными замкнутыми и изолированы друг то друга электроизоляционной прокладкой 8. Магнитопроводы 6,7 с катушками 9 (L1), 10 (L2) зафиксированы в корпусе 3 с помощью вкладышей (не показаны) и крышек 11,12. На крышке 12 установлен выходной разъем 13 (XI). На каждой разъемной части магнитопровода 6,7 установлены электропроводные полюсные наконечники, снабженные лепестком для присоединения монтажных проводов (не показаны).

Электрическая схема МДТТ показана на рис.5.

В качестве шунта RMn использована электрическая цепь частей 6,7 разъемного магнитопровода, электрически соединенных параллельно в местах стыковки и присоединенных к выходному разъему 13 (XI). Регулировочное сопротивление нагрузки стабилизирует выходное напряжение, что обеспечивает заданный класс точности. Части магнитопровода 6 в местах стыковки имеют активное сопротивление rmn s 4 ком, а части 7 - ямп < 1 ком.

При установке МДТТ на шину меньшего размера, чем окно МДТТ, или при размещении на кабель (группу кабелей) предусматриваются прокладки в соответствии с рис.6, обеспечивающие плотную насадку.

Устройство для крепления трансформатора тока 1 (рис.6) содержит четыре вкладыша 2, установленные на первичный то-копровод 3 по обе стороны 1. С обеих сторон токопровода 3 вкладыши 2 зафиксированы электротехнической лентой 4. Внутренняя поверхность вкладышей 2 повторяет форму первичного токопровода.

Составные части 6,7 магнитопровода (рис.4) в зависимости от номинальных токов изготавливаются из различных магнито-диэлектриков, представляющих собой нескрепленные между собой порошкообразные ферромагнитные частицы или скрепленные синтетическими полимерными материалами без давления. Это обеспечивает заранее заданные магнитные и электрические свойства частей магнитопровода 6,7 и практически безотходное их изготовление.

Показанные на рис.4 части 6 магнитопровода имеют относительную магнитную проницаемость /и,{ач. = 5 * 12 и изготовлены из карбонильного порошка Р-10 (прессованием или на-сыпанием в контейнер), а части 7 с ц,шч. значительно большей, чем части 6, спрессованы из железных порошков ПЖ.

На рис.7 приведена конструкция насыпного магнитопровода.

Магнитопровод (рис.7а,б) состоит из электроизоляционного контейнера 1 с магнито- и электропроводящими полюсными наконечниками 3 и лепестками 4, порошкообразного магнитного материала 2.

Исследования показали, что уплотнение порошка 2 в контейнере 1 с помощью дополнительных простых мер (вибрация с частотой 50 и 400 Гц) практически не влияет на характеристики магнитопровода, которые также остаются стабильными и в процессе эксплуатации в условиях жестких механических и климатических воздействий.

В переходном режиме магнитопровод 7 (рис.4) с большей магнитной проницаемостью насыщается, а допустимую погрешность при предельной кратности обеспечивает насыпной магнитопровод 6 (рис.4 и рис.7).

Решена задача разработки конструкции ИПТ для преобразования первичных токов от 1ц0М до токов КЗ (150 кА) с нормируемым выходным напряжением, с заданными габаритными размерами и погрешностью при максимальных кратностях.

Предложенная методика многокритериальной сравнительной оценки технического уровня ИПТ, основанная на анализе наиболее общих технических характеристик: остаточная индукция в магнитопроводе (Тл); выходная мощность (ВА); помехо-

устойчивость; токовая погрешность при наличии апериодической составляющей в токе КЗ (%); объем (дм ), позволяет проектировщикам, конструкторам, технологам и внешнеторговым специалистам рациональнее и эффективнее распределять ресурсы при создании новых ИПТ и реализации уже существующих ИПТ на внутреннем и внешнем рынках. Использовался аддитивный критерии.

В четвертой главе на основе использования новых магнито-диэлектрических преобразователей тока (транереакторов и трансформаторов тока) предложены четыре устройства и один способ защиты главных цепей судовой ЭЭС, которые обладают повышенной селективностью, упрощенной конструкцией, расширенными функциональными возможностями, надежностью, быстродействием, резервированием.

В качестве примера приведены методика расчета дифференциальной защиты на трансреакторах и расчет элементов и параметров дифференциально-фазной защиты двухконцевых объектов судовой ЭЭС.

Показано использование разработанных МДТТ в устройствах диагностики дугогасительных контактов и шиноболтовых соединений.

Предложенное устройство для определения полярности выводов обмоток трансформаторных преобразователей позволяет сократить время на проверку, фазировку ИПТ при производстве, монтаже и эксплуатации, быстро обнаруживать возникновение неисправностей вторичных обмоток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обоснована целесообразность применения в качестве измерительных преобразователей тока для устройств релейной защиты и диагностики судовых ЭЭС магнитодиэлектрических трансформаторов тока (МДТТ).

2. Разработана методика автоматизированного определения параметров (методика идентификации) схемы магнитной цепи МДТТ с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.

3. Предложена математическая модель, позволяющая рассчитывать ток во вторичной цепи с погрешностью до 10 % при больших кратностях первичных токов (токов КЗ), различных формах тока, нагрузках, с учетом нелинейности и влияния внешнего источника магнитного поля (ВИМП).

4. Математическая модель позволяет по заданным входным воздействиям, габаритным размерам и выходным сигналам оп-

редслять требования к магнитным свойствам участков магннто-провода МДТТ, т.е. решать задачи проектирования.

5. Разработан норморяд МДТТ типа ТТ-0-0/5.0, ДТ-0-0/5.0 с выходным напряжением 5 В (при Ii = 400,630,800,1600,3200, 10000 А). Данные МДТТ представляют собой разборную конструкцию, позволяющую размешать их на токопроводах без изменения конструкции распределительных щитов, удобны в монтаже и эксплуатации. Выбраны магнитные порошковые материалы и разработана технология изготовления насыпных и прессованных магнитопроводов.

6. Разработана методика многокритериальной сравнительной оценки технического уровня измерительных преобразователей тока. Определены требования к магнитодиэлектрическому измерительному преобразователю тока.

7. С применением магнитодиэлектрических преобразователей тока предложены четыре устройства и один способ релейной защиты, а также устройство диагностики измерительных преобразователей тока, позволяющие повысить техническое совершенство защиты электрооборудования судовых ЭЭС. Разработанные МДТТ применены в устройствах диагностики дуго-гасительных контактов и шино-болтовых соединений.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах.

1. Высоковольтный датчик тока устройств релейной защиты судовой ЭЭС/А.П.Темирев, В.В.Михайлов, А.С.Дордий//Судо-строение. 1988, N 11. С.26.

2. Порошковые магнитопроводы в индукционных преобразователях тока устройств релейной защиты и автоматики/Проус В.Р., Темирев А.П.//"Изв.вузов СССР - Энергетика", N 4, 1990, С. 18-22.

3. Магнитодиэлектрические измерительные преобразователи тока устройств релейных защит и автоматики/В.В.Михайлов, А.М.Брежнев, Г.Б.Дорофеев, А.П.Темирев//Электричество, 1988. N 4. С.29-34.

4. Проус В.Р., Габов E.H., Темирев А.П., Перцев B.C. Разработка дифференциальной защиты с магнитодиэлектрически-ми датчиками тока на напряжение 6,3 кВ//Изв.вузов Элект-ромеханника, N 11, 1984, С.127, тезисы докладов. Диагностика и контроль систем релейной защиты и автоматики. Региональный научно-технический семинар Северо-Кавказского научного центра высшей школы.

5. A.S.Zasiprin, A.P.Tcmirev Magnetodielektric current transformers of relay protection devices and automation. International Conference on Instrument transformerscurrent state and trends of development. 12-14 September, 1990, Lodz Poland.

6. Засыпкин А.С., Кирсанов А.Г., Темирев А.П. Расчет переходных процессов в трансформаторах тока с учетом внешних источников магнитного поля//Изв.вузов, Электромеханика, N 1-2, С. 132-133, тезисы докладов. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. Теория цепей и сигналов. Таганрог, 1994.

7. Авторские свидетельства на изобретения: NN 1599902, 1416919, 1119086, 1330661, 1367091, 1339728, 1785346, 1556419, 1517642, 1722184, 1610518, 1769671, 1769672, 1792213.

Рис.!

far

4м

С

4

яз □>:

я®®^ Ч

Я*

G

Рис.3

Рис.5

Рис.6