Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Лемаев Роман Андреевич. Широкополосные высоковольтные делители напряжений для средств измерений показателей качества электрической энергии : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Лемаев Роман Андреевич; [Место защиты: Пенз. гос. ун-т]. - Пенза, 2008. - 143 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/886

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ 9

  1. Анализ современного состояния в области оценивания качества электрической энергии '. 9

  2. Анализ современного состояния в области техники высоких напряжений 11

  3. Анализ существующих емкостно-омических ВДН и возможностей их технического усовершенствования 30

1.4 Постановка задачи исследования 36

Выводы по главе 1 39

2 АНАЛИЗ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО
ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ 40

  1. Анализ влияния частотных характеристик ВДН на функцию преобразования 40

  2. Анализ влияния частотных характеристик ВДН на функцию преобразования с учетом влияния паразитных параметров конструкции делителя 45

  3. Анализ процессов, происходящих в диэлектрике под действием высоких напряжений 49

  4. Анализ влияния ионизационных процессов на функцию преобразования 54

  5. Компьютерное моделирование высоковольтного делителя напряжений 57

Выводы по главе 2 63

-^"«I-^ 4.1 » f !

!

3 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ;
КОМПОНЕНТОВ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ДЕЛИТЕЛЕЙ 64

  1. Разработка алгоритмов расчета параметров ВДН и отбора компонентов для использования в его составе 64

  2. Выбор и обоснование методов измерения параметров компонентов

ВДН 70

  1. Экспериментальные исследования компонентов делителей для подтверждения их метрологических характеристик 79

  2. Оценивание влияния частичных разрядов на функцию преобразования делителя 4

Выводы по главе 3 8'

4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ88

  1. Разработка высоковольтных делителей напряжения 88

  2. Спектральный киловольтметр с регистрацией формы и спектра

97
измеряемого сигнала *'

4.3 Прибор для проверки качества изоляции методом ЧР 101

Выводы по главе 4 Ю7

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ :.- Ю8

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ^.....^....,^^.....- 11Q

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВН - высокое напряжение

ПКЭ — показатели качества электрической энергии

СИ - средство измерений

ВДН — высоковольтный делитель напряжений

МП - масштабирующий преобразователь

ЧР - частичный разряд

КД - коэффициент деления

ТКС — температурный коэффициент сопротивления

ТКЕ — температурный коэффициент емкости

КН - коэффициент напряжения

X. х. - холостой ход

MX - метрологические характеристики

ИЦ - измерительная цепь

САПР - системы автоматизированного проектирования

ИВН - источник высокого напряжения

РІП - измерительный прибор

ОДН - образцовый делитель напряжения

ПДН - поверяемый делитель напряжения

СТН — силовой трансформатор напряжения

ИТ - измерительный трансформатор

КПЧ - калибратор переменной частоты

ПТН - поверяемый трансформатор напряжения

ИАЦП - интегрирующий АЦП

БАДП — быстродействующий АЦП

Введение к работе:

Актуальность проблемы. В связи с переходом отечественной экономики на рыночные отношения происходит непрерывный и значительный рост требований к качеству продукции и услуг. Не исключением в этом отношении является и электрическая энергия, которая используется практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Она обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно используется в создании других видов продукции, влияя на их качество. В соответствии с законодательством Российской Федерации электрическая энергия включена в перечень товаров, подлежащих обязательной сертификации.

ГОСТ 13109-97 регламентирует 11 показателей качества электрической энергии, обязательных для контроля, а также 6 вспомогательных показателей качества электрической энергии. На Российском рынке можно приобрести приборы зарубежных фирм, таких как GOOD WILL, АРРА, МОТЕСН и других, а также отечественные приборы таких фирм как Марс-энерго, Энерготехника, АББ ВЭИ Метроника. Эти приборы по совокупности метрологических характеристик обеспечивают в полном объеме требования стандартов и предназначены для контроля показателей качества электрической энергии промышленной сети. Специализированных приборов для контроля качества электрической энергии со стороны высокого напряжения (от 6 кВ) не существует. Как правило, контроль показателей качества электрической энергии на подстанциях осуществляется с помощью громоздких измерительных трансформаторов (массой до 2 тонн, длиной до 5 м), транспортировка которых от подстанции к подстанции затруднительна.

В связи с этим довольно остро стоят вопросы разработки средств измерений высоких напряжений, предназначенных для контроля качества электрической энергии. Трудности создания таких средств измерений заключаются в разработке широкополосных высоковольтных делителей напряжений (ВДН). Согласно требованиям ГОСТ 13109 - 97 диапазон контролируемых частот ограничивается сороковой гармоникой промышленной сети, то есть 2

кГц. Кроме того, при разработке ВДН необходимо учитывать процессы, происходящие под действием высоких напряжений, а также разнообразные факторы, влияющие на результат преобразования, такие как паразитные сопротивления и емкости, условия эксплуатации, условия согласования как с объектом исследования, так и с измерительным прибором.

Актуальность решения поставленных вопросов обусловила постановку данной работы.

Цель работы состоит в совершенствовании способа построения широкополосных высоковольтных делителей напряжения и методов их метрологического обеспечения.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи:

выбор и обоснование способа построения широкополосных ВДН, обладающих приемлемыми для транспортировки массогабаритными показателями;

разработка алгоритма отбора электронных компонентов емкостно-омического секционного ВДН;

разработка и обоснование модели ВДН, учитывающей влияние ионизационных процессов, происходящих в изоляционных материалах под действием ВН;

развитие методов метрологического обеспечения ВДН.

Методы исследований. Теоретические исследования базируются на положениях теории электрических цепей, теории погрешностей, теории вероятностей и математической статистики, методах математического анализа. Основные теоретические положения проверены экспериментально и моделированием на ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- научно обоснована целесообразность построения широкополосных
ВДН, обладающих приемлемыми для транспортировки массогабаритными
показателями, на основе емкостно-омического секционного ВДН;

разработана математическая модель широкополосного ВДН, основанная на учёте влияния резистивных и емкостных утечек и позволяющая сформулировать требования к параметрам компонентов ВДН, обеспечивающих частотную независимость коэффициента преобразования ВДН;

разработана математическая модель ВДН, основанная на учёте влияния ионизационных процессов, происходящих в изоляционных материалах под действием высоких напряжений, и позволяющая сформулировать требования к изоляционным материалам;

развиты методы подтверждения соответствия метрологических характеристик ВДН, заключающиеся в проверке адекватности модели ВДН на низком напряжении в широком диапазоне частот и на высоком напряжении фиксированной частоты, позволяющие распространить полученные результаты проверки на измерение высокого напряжения в широком диапазоне частот.

Практическая ценность исследования состоит в следующем:

разработаны и исследованы широкополосные (до 2 кГц) ВДН, обладающие приемлемыми для транспортировки массогабаритными показателями;

разработан алгоритм отбора электронных компонентов для использования в составе ВДН, позволяющий обеспечить требуемую точность коэффициента преобразования в широком диапазоне изменения влияющих факторов.

Реализация и внедрение. Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили практическое воплощение в разработанных при непосредственном участии автора высоковольтном делителе ЭДВН-100, предназначенном для контроля качества электрической энергии с входным напряжением до 100 кВ и киловольтметре СКВ-100, производство которых освоено ФГУП «НИИ электронно-механических приборов» (г. Пенза).

Результаты работы легли в основу программ и методик аттестации аппаратов испытательно - прожигающих типа АИП-70 и АИ-100, выпускаемых ЗАО «Пензенская горэлектросеть».

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

На защиту выносятся:

1. Обоснование целесообразности построения широкополосных ВДН
на основе емкостно-омического секционного ВДН.

  1. Математические модели широкополосного ВДН, учитывающие влияние резистивных и емкостных утечек, а также влияние ионизационных процессов, происходящих в изоляционных материалах под действием высоких напряжений

  2. Алгоритм отбора электронных компонентов для использования в составе ВДН, позволяющий обеспечить требуемую точность коэффициента преобразования ВДН в широком диапазоне изменения влияющих факторов.

  3. Метод подтверждения соответствия характеристик ВДН, заключающийся в проверке адекватности модели ВДН на низком напряжении в широком диапазоне частот и на высоком напряжении фиксированной частоты, позволяющий распространить полученные результаты проверки на высокое напряжение в широком диапазоне частот.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на: Международных научно-технических конференциях «Материалы для пассивных радиоэлектронных компонентов» (Пенза, 2005 г.), «Метрологическое обеспечение измерительных систем» (Пенза, 2005 г.), Международных симпозиумах «Надежность и качество» (Пенза, 2005, 2006, 2007 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 7 статей (из них одна в издании, рекомендованном ВАК), 2 тезиса докладов.

Подобные работы
Катков Александр Сергеевич
Создание государственного первичного эталона единицы электрического напряжения нового поколения, методов и средств передачи размера вольта
Писарев Аркадий Петрович
Моделирование взаимодействия объекта и средства измерения для совершенствования тонометров и термометров
Кузнецова Елизавета Петровна
Разработка методики и средств измерения давления под движителями сельскохозяйственной техники
Измайлов Акрам Мехти оглы
Прецизионный частотно-временной датчик скорости звука и гидрологические средства измерения на его основе
Медведик Юрий Тимофеевич
Средства измерений и технологического контроля состояния режущего инструмента и размеров деталей приборостроения
Бабаев Сергей Сергеевич
Разработка координатного метода и средства измерения угла и параметров отклолнений формы конических поверхностей деталей машин
Бирюков Сергей Владимирович
Методы и средства измерения напряженности электрических полей, обеспечивающие уменьшение погрешности и расширение пространственного диапазона измерения
Кострикина Инна Анатольевна
Методы и средства измерений электрических параметров материалов для оценивания влажности
Нефедьев Дмитрий Иванович
Методы и средства измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей в электроэнергетике
Белолапотков Денис Андреевич
Средства измерений и технология активного контроля размеров деталей машиностроения

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net