Меню

Оптические трансформаторы напряжения принцип работы

Оптические трансформаторы тока и напряжения: принцип работы, виды, сферы применения, особенности

Оптические трансформаторы тока и напряжения: принцип работы, виды, сферы применения, особенности

Много лет назад ученные умы изобрели электричество. Это явление было подобно находке Прометея, подарившего миру огонь. Сейчас же свет существует во многих домах и мы даже не придаём этому значения, а все благодаря специализированным средствам, которые помогают передавать ток и создавать освещение. Речь идёт об оптических трансформаторах тока. О них и их особенностях мы сегодня и поговорим далее.

Кратко о приборе

Итак, трансформатор – это прибор, способный преобразовывать один вид энергии в другую. Оптический трансформатор – это прибор, который имеет в своей конструкции пассивную оптическую колонну и комплект электроники. Такая содержит специальный оптический сенсор – большое количество разных витков из оптического волокна. Они расположены перпендикулярно к шине. Она является платформой для протекания первичного тока. Физический контакт сенсора и шины здесь не нужен. Обратите внимание, на сайте mars-energo.ru Вы можете узнать намного больше про оптические трансформаторы тока и напряжения.

В разных сферах промышленности и энергетики трансформаторы применяются более ста лет. Их работа основана на электромагнитной индукции, которую обосновал ученный Фарадей в далеком 1831 г. т. Стоит отметить, что появление таких трансформаторов было обосновано необходимостью более точных измерений.

В СССР первые оптические датчики тока появились в начале 70-х годов. Мир увидел первое промышленное оптическое волокно, которое начали применять не только для обеспечения дистанционной подачи оптических сигналов, но и для волоконно-оптических датчиков. Но все это тогда не имело большого резонанса и промышленность редко использовала такие элементы. Шло время, технология развивалась и канадцы первыми начали работу по внедрению оптических трансформаторов на мировой рынок. На данный момент промышленность, поставка электрической энергии и прочие сферы деятельности широко применяют такие приборы. А все дело в их великолепных характеристиках.

О видах

В зависимости от области применения трансформаторы ё:

  • Бытовые – для защиты бытовых приборов;
  • Промышленные – применимы в производстве для охранения функционирования промышленной техники;
  • Сварочные позволяют распределить сварочные и силовые сети, понижать напряжение до необходимого безопасного уровня в процессе сварки;
  • Развитие современных технологий ведет к расширению видов и возможностей трансформаторов. Ученные работают над внедрением новых видов приборов, которые пригодятся в авиации, военном ремесле.
Читайте также:  Как узнать параметры трансформатора напряжения

Выбор вида зависит от типа работ и деятельности компании, которая решает его устанавливать. Поэтому стоит всегда уделять внимание техническим характеристикам таких приборов, а не их стоимости.

О преимуществах

Специалисты отмечают ряд положительных характеристик, которые позволяют таким приборам привлекать все больше покупателей. В числе таковых:

  • Масштабное преобразование и измерение как переменного, так и постоянного, импульсного токов разных видов напряжения;
  • Обеспечение оптико-электронного малоинерционного преобразования световых сигналов. При этом с отсутствуют явления гистерезиса, магнитное насыщение и остаточное намагничивание, что отличает такие трансформаторы от себе подобных;
  • Наличие большого динамического диапазона и высокой точности измерений;
  • Возможность защиты токовых цепей;
  • Прибор безопасен для экологии, не допускает возникновения пожаров, так как в нем отсутствуют вредные вещества и электропроводящие материалы;
  • Такие трансформаторы очень долговечны, стабильны, просты в применении, поэтому не требуют особого технического обслуживания и постоянной поверки;
  • В наше время существует много разных компаний, которые занимаются производством трансформаторов такого рода. Это и отечественные и зарубежные производители. Поэтому потребители имеют возможность изучать детали и делать более выгодные приобретения.

Все эти преимущества позволяют с успехом применять оптические трансформаторы в разных областях жизнедеятельности. Таким образом, оптический трансформатор – это более точный и удобный вид прибора, который соединяет в себе функции преобразования тока и напряжения, помогает измерить их величину. На данный момент – это удобный вариант защиты промышленных процессов и обеспечения безопасности работников.

Источник



Оптические трансформаторы

Сегодня для контроля и учёта активной и реактивной электроэнергии и мощности на промышленных предприятиях используют автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учёта электроэнергии (АИИС КУЭ). Их метрологические характеристики определяются в первую очередь установленными измерительными приборами и масштабирующими преобразователями — измерительными трансформаторами тока (ТТ) и напряжения (ТН), необходимыми для сопряжения измерителей с цепями высокого напряжения и тока.

Читайте также:  Напряжение питания польских антенн

Широко применяемые в настоящее время в АИИС КУЭ индукционные измерительные ТТ и ёмкостные и индукционные ТН имеют ряд существенных недостатков, влияющих на точность измерений, таких, как:* значительный тангенс диэлектрических потерь и ухудшенные переходные характеристики ёмкостных ТН;* малая ширина полосы пропускания и неравномерная частотная характеристика;* влияние вторичных цепей на точностные характеристики информационно-измерительного комплекса (далее ИИК).

На производстве не менее важны эксплуатационные характеристики (промышленная безопасность, эксплуатационные расходы), на которые негативно влияют следующие факторы:* насыщение ТТ при коротком замыкании;* явление феррорезонанса;* опасность размыкания вторичных цепей ТТ;* наличие внутри корпуса наполнителя (масло или элегаз);* большие габариты и масса устройств;* низкая сейсмостойкость.

Погрешность ИИК на основе индукционных и ёмкостных трансформаторов не бывает менее 0,2%. Большую точность измерений можно получить с помощью оптических измерительных ТТ и ТН, оснащённых цифровыми измерительными системами.

В основе работы оптического измерительного ТТ лежит магнитооптический эффект Фарадея (см. статью здесь), который заключается в повороте плоскости поляризации света при его прохождении через вещество, находящееся в магнитном поле. Используя этот эффект, можно добиться высокой точности измерений, а при регистрации параметров световой волны, отражаемой в конце оптического волокна, выходной сигнал датчика оказывается независимым от температурных воздействий и механических вибраций.

Первопроходцем в деле разработки оптических измерительных трансформаторов в конце прошлого века стала канадская компания NxtPhase, сегодня входящая в состав Группы Alstom. В таблице приведены основные характеристики её оптического измерительного ТТ.

В основе работы оптического измерительного ТН лежит электрооптический эффект Поккельса. Благодаря двухканальному методу измерения обеспечивается устойчивость к колебаниям температуры, вибрациям и изменениям яркости лазерного источника света. Оптические измерительные ТН разработки компании NxtPhase рассчитаны на токи 100-4000 А и напряжения от 110 до 800 кВ и обеспечивают такие же точностные характеристики, как оптические измерительные ТТ. При этом электронный блок выдаёт информацию с разрядностью 32 бита по 80 отсчётов на период (частота 4000 Гц) для систем защиты и по 256 отсчётов на период (12800 Гц) для систем измерения и контроля показателей качества электроэнергии.

Читайте также:  Кто как вылечил головную боль напряжения

Используя при построении ИИК индукционные трансформаторы, можно получить погрешность измерений 0,2%. Оптические ТТ с аналоговыми выходами в подобных схемах позволяют достичь погрешности 0,15%. Если же использовать оптические трансформаторы с цифровым выходом, вполне реально снизить погрешность до 0,11-0,1%.

Отметим другие ключевые преимущества оптических трансформаторов тока и напряжения по сравнению с индукционными и ёмкостными:* высокая точность сохраняется в широком диапазоне температур;* отсутствие электрических связей между силовыми и измерительными цепями исключает повреждения при аварийных режимах работы силовых сетей;* точное воспроизведение формы тока при коротком замыкании;* расширенная полоса пропускания и линейность амплитудно-частотной характеристики в широком диапазоне позволяют контролировать качество электроэнергии с учётом до 100 гармоник;* на порядок меньшая масса, позволяющая уменьшить размеры фундаментов и стальной арматуры, упростить инсталляцию;* увеличенный срок эксплуатации;* низкая восприимчивость к вибрации и повышенная сейсмостойкость;* повышенная безопасность вследствие отсутствия масла и элегаза;* вандалостойкость;* стойкость к загрязнённости полимерного изолятора;* простота утилизации.

При оценке экономического эффекта от использования оптических трансформаторов в ИИК на подстанциях 110 кВ мы пришли к выводу, что их установка целесообразна при коренной реконструкции имеющихся подстанций или построении новых. При этом комплексный измеритель параметров электрической энергии, встроенный в оптические трансформаторы, будет выдавать данные сразу для АИИС КУЭ, систем телемеханики и измерения параметров качества электроэнергии. Существенная экономия также достигается за счёт увеличения межповерочного интервала с 4 до 12 лет и исключения ряда поверочных процедур.

Об авторе: Дмитрий Каневский — ведущий инженер технического отдела ООО «ЛУКОЙЛ-ЭНЕРГОСЕРВИС».

Источник