Способ определения индуктивности ветви намагничивания в схеме замещения трансформатора тока при насыщении его магнитопровода
Д.Ю. Вихарев
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 2, сс. 49—56
Скачать PDF
Состояние вопроса. Для анализа переходных процессов в трансформаторе тока широко применяется спрямленная характеристика намагничивания, основным параметром которой является индуктивность ветви намагничивания, соответствующая глубокому насыщения магнитопровода. В настоящее время известны аналитические выражения для ее расчета на основе геометрических размеров магнитопровода. Однако их применение затруднено по причине отсутствия действительных параметров магнитопровода в технической документации. Другим способом определения индуктивности ветви намагничивания является использование амплитудной динамической и средней кривых намагничивания, снятых для вторичной обмотки. Известно, что кривые намагничивания современных трансформаторов тока имеют практически горизонтальное расположение при больших намагничивающих воздействиях, что затрудняет определение индуктивности ветви намагничивания с точностью до десятков мкГн с помощью испытательных комплексов, используемых на объектах электроэнергетики. Таким образом, задача разработки способа определения индуктивности ветви намагничивания в схеме замещения трансформатора тока при насыщении его магнитопровода, отличающегося возможностью измерения в диапазоне мкГн, является актуальной.
Материалы и методы. Использованы методы определения амплитудной динамической и средней кривых намагничивания для вторичной обмотки трансформатора тока. Исследование основано на методах математического моделирования нелинейных электрических цепей. Для оценки полученных результатов использованы аналитические выражения для расчета индуктивности тороидальной обмотки.
Результаты. Предложен способ определения индуктивности ветви намагничивания, основанный на подаче во вторичную обмотку трансформатора тока высокочастотного синусоидального тока с постоянной составляющей. В соответствии с предложенным способом проведен физический эксперимент по снятию амплитудной динамической и средней кривых намагничивания, а также характеристик для вторичной обмотки трансформатора тока типа ТОЛ-10. В результате обработки экспериментальных данных определены значения индуктивности ветви намагничивания по классическим и предложенному способам. Установлено, что расчетное значение индуктивности ветви намагничивания имеет разброс до 50 мкГн для каждой из кривых намагничивания, в то время как при применении предложенного способа разброс значений составляет около 2 мкГн.
Выводы. Предложенный способ определения индуктивности ветви намагничивания трансформатора тока при насыщении его магнитопровода позволяет повысить точность измерений до единиц мкГн.
1. Дроздов А.Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. – М.; Л.: Энергия, 1965. – 240 с.
2. Подгорный Э.В., Хлебников С.Д. О выборе расчетной характеристики намагничивания трансформаторов тока в переходных режимах // Электричество. – 1966. – № 9. – С. 87–90.
3. Кужеков С.Л. О методах расчета переходных и установившихся процессов в трансформаторах тока // Электричество. – 1975. – № 7. – С. 74–77.
4. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. – М.: Энергия, 1980. – 207 с.
5. Подгорный Э.В., Хлебников С.Д. Моделирование и расчеты переходных режимов в цепях релейной защиты / под ред. А.Д. Дроздова. – М.: Энергия, 1974. – 206 с.
6. Дроздов А.Д., Кужеков С.Л. Исследование формы вторичного тока защитных трансформаторов тока в переходных и установившихся режимах // Электричество. – 1971. – № 1. – С. 27–32.
7. Кужеков С.Л., Дегтярёв А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока трансформатора тока в переходном режиме // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 3. – С. 29–31.
8. Вихарев Д.Ю., Родин Н.А. Алгоритм восстановления приведенного первичного тока при насыщении электромагнитного трансформатора тока без использования характеристики намагничивания // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2022. – № 6. – С. 36-45. – DOI: 10.31857/S0002331022060061. – EDN AGKYMW.
9. ГОСТ Р 70507.2‑2024. Трансформаторы измерительные. Ч. 2. Технические условия на трансформаторы тока: национальный стандарт Российской Федерации / разработан ООО «Эльмаш (УЭТМ)»; внесен ТК 016 «Электроэнергетика». – Введ. 2024‑08‑01. – М.: Стандартинформ, 2024. – 36 с.
10. Барзилович В.М. Высоковольтные трансформаторы тока. – 2‑е изд., перераб. и доп. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1962. – 248 с.
11. Jiles D.C., Atherton D.L. Theory of ferromagnetic hysteresis // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1986. – Vol. 61, issue 1–2. – P. 48–60.
12. Авторское свидетельство № 311217 А1 СССР, МПК G01R 27/26. Способ измерения индуктивности рассеяния обмоток трансформаторов тока: № 1400992/18–10; заявл. 02.02.1970; опубл. 09.08.1971 / И.М. Сирота; заявитель – Институт электродинамики АН Украинской ССР. – EDN GNZAAD.