УКАЗАТЕЛЬ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерениям, а именно к устройствам обнаружения и индикации протекания токов междуфазного короткого замыкания по шинам в электрических сетях напряжением 6-10 кВ, и может быть использовано для установки на транзитных подстанциях, преимущественно в городских электрических сетях.

При повреждениях в электрической сети 6-10 кВ происходит автоматическое отключение поврежденного участка, состоящего из ряда последовательно включенных кабельных линий и трансформаторных подстанций. Его повторное включение может привести к дополнительным разрушениям оборудования на поврежденном и других участках сети.

Отыскание поврежденного участка распределительной линии электросети производится обычно путем ее деления с последующей проверкой изоляции или пробным включением. Традиционно определение такого участка электросети производится с помощью мегаомметра или испытательной установки, что требует больших затрат времени и небезопасно.

Известен указатель поврежденного кабеля, в схему которого включен электромагнитный датчик с выпрямителем и промежуточным реле типа РП-4, флажок-указатель [1]
Недостаток указателя неудобство в эксплуатации прибора, поскольку индикация срабатывания осуществляется электромеханическим сигнальным устройством для визуального наблюдения.

Известен указатель междуфазных коротких замыканий с самовозвратом, принятый в заявке за прототип и содержащий воспринимающий орган и исполнительный блок. Воспринимающий орган содержит втулку-держатель, геркон, эпоксидный компаунд, электростатический экран, стакан из диэлектрического материала. Исполнительный блок состоит из электромагнитного реле со схемой управления, включающей диоды, тиристор, динистор, конденсаторы, резисторы; индикатор срабатывания в виде неоновой лампочки, питающейся после срабатывания указателя короткого замыкания от заряженного конденсатора [2]
Недостатки прототипа: в схеме использовано большое количество полупроводниковых элементов, подверженных воздействию температуры окружающей среды, и, следовательно, недостаточно надежных в работе. Кроме того, не нормировано время задержки самовозврата схемы после срабатывания в результате прохождения тока короткого замыкания. Воспринимающие органы сложны в изготовлении. Устройство не позволяет зафиксировать ток короткого замыкания при подаче напряжения на поврежденный кабель. Устройство монтируется на токопроводящей шине и подлежит испытанию.

Задачей изобретения является создание устройства простого конструктивно, удобного в эксплуатации, обеспечивающего достаточное время задержки самовозврата схемы после срабатывания в результате прохождения тока короткого замыкания на контролируемом участке сети, позволяющего зафиксировать ток короткого замыкания при подаче напряжения на поврежденный кабель, имеющего полную изоляцию от токоведущих частей.

Поставленная задача решается тем, что в указателе прохождения тока короткого замыкания, содержащем блок датчиков в виде двух одинаковых узлов, выполненных каждый на герконе, подключенных параллельно; исполнительный блок с цепью самовозврата устройства в исходное положение, включающий поляризованное реле, диоды, тиристор, конденсаторы, резисторы; индикаторный блок, согласно изобретению в цепь самовозврата устройства в исходное положение введена цепочка, задающая нормированное время задержки самовозврата. Цепь самовозврата включает в себя вторую обмотку поляризованного реле, подключенную через тиристор и первый контакт поляризованного реле к первому накопительному конденсатору через второй ограничивающий резистор. Цепочка, задающая время задержки самовозврата, состоит из последовательно соединенных третьего резистора и третьего конденсатора, составляющая с подключенным к управляющей обмотке тиристора стабилитроном цепь отпирания указанного тиристора. В исполнительный блок введена также цепь срабатывания указателя при подаче напряжения на поврежденный кабель, в которой последовательно включены первый диод, первый ограничивающий резистор, первая обмотка поляризованного реле, герконы, второй диод. Кроме того, индикаторный блок выполнен переносным и включает в себя светодиод, подключенный через четвертый ограничивающий резистор к элементу питания.

Из практики известно, что после отключения кабельных линий на небольшое время подача напряжения производится дистанционно, что не позволяет проверить кабель на исправность. В случае механического или другого повреждения кабеля в этот период подача напряжения вызывает срабатывание защиты от короткого замыкания в течение времени порядка 0,5 с.

Наличие времени задержки самовозврата устройства после срабатывания в результате прохождения тока короткого замыкания на контролируемом участке сети необходимо для сетей с автоматическим вводом резерва и составляет не менее 10 с.

Благодаря применению в указателе двухпозиционного поляризованного реле с напряжением срабатывания 27 В устройство работоспособно при подаче напряжения порядка 50 В.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого указателя.

Указатель состоит из блока датчиков 1, исполнительного блока 2, индикаторного блока 3. Блок датчиков 1 расположен в ячейке под изоляторами в месте крепления их к корпусу и представляет собой герконы 4 и 5, укрепленные на немагнитных пластинах. Соединительными проводами герконы 4 и 5 подключены к исполнительному блоку 2. Первый и второй полупроводниковые диоды 6 и 7 подключены в цепь питания, причем катод первого диода 6 через первый ограничивающий резистор 8 соединен с первым накопительным конденсатором 9, который связан с анодом второго диода 7. Устройство содержит двухпозиционное поляризованное реле 10, цепь срабатывания первой обмотки которого состоит из второго ограничивающего резистора 11; герконов 4 и 5; первого накопительного конденсатора 9. Параллельно обмоткам реле 10 подключены стабилитроны 12 и 13, которые защищают обмотки 10 от перегрузки. Параллельно герконам 4, 5 подключен второй конденсатор 14, который устраняет влияние дребезга контактов герконов 4 и 5. Цепь, обеспечивающая самовозврат устройства в исходное положение, включает в себя вторую обмотку поляризованного реле 10, подключенную через тиристор 15 и контакт 10.1 реле 10 к первому накопительному конденсатору 9 через второй ограничивающий резистор 11. Цепь отпирания тиристора 15 состоит из стабилитрона 16, подключенного к управляющей обмотке тиристора 15 и цепочки, задающей время задержки самовозврата, содержащей третий резистор 17 и третий конденсатор 18.

Исполнительный блок имеет также цепь срабатывания указателя при подаче напряжения на поврежденный кабель (при сильном падении напряжения), состоящую из последовательно включенных первого диода 6, первого ограничивающего резистора 8, второго ограничивающего резистора 11, первой обмотки реле 10, герконов 4 и 5, второго диода 7. Индикаторный блок 3 представляет собой переносное устройство, содержащее светодиод 19, подключенный через четвертый ограничивающий резистор 20 к элементу 21 питания. С помощью штепсельной вилки индикаторный блок 3 подключается к клеммам 22 исполнительного блока 2, которые подсоединены к контактам 10.2 реле 10. Дополнительные клеммы 23 служат для подключения аппаратуры телемеханики, что позволяет вывести информацию о прохождении тока короткого замыкания за пределы устройства.

Указатель работает следующим образом.

В исходном положении в момент подачи напряжения на клеммы 220 В первый накопительный конденсатор 9 заряжается через первый и второй диоды 6 и 7 и первый ограничивающий резистор 8. Схема при этом находится в дежурном режиме до появления короткого замыкания на контролируемом участке электрических сетей. В момент прохождения тока короткого замыкания контакты герконов 4 или 5 (в зависимости от характера короткого замыкания) замыкаются и через первую обмотку реле 10 и второй ограничивающий резистор 11 проходит ток разряда первого накопительного конденсатора 9, что вызывает срабатывание реле 10. Контакт 10.1 реле 10 подключает к выпрямляющим первому и второму диодам 6 и 7 цепочку самовозврата. Замыкающийся контакт 10.2 реле 10 замыкается и готовит цепь для протекания тока через светодиод 19 индикаторного блока 3.

При подаче напряжения после устранения аварии заряжается первый накопительный конденсатор 9, начинает заряжаться третий конденсатор 18 через третий резистор 17, имеющий большое сопротивление, контакт 10.1 реле 10. По достижении напряжения пробоя стабилитрона 16 на третьем конденсаторе 18 открывается тиристор 15 и через вторую обмотку реле 10 проходит ток, вызывающий самовозврат реле в исходное состояние. Контакты 10.1 и 10.2 реле 10 размыкаются и устройство принимает исходное состояние.

Если при подаче напряжения на поврежденный кабель (при повреждении кабеля и момент подачи напряжения) возможна большая посадка напряжения, а первый накопительный конденсатор 9 до этого не был заряжен до нужной величины, в этом случае реле 10 срабатывает по цепи, состоящей из последовательно включенных первого диода 6, первого ограничивающего резистора 8, второго ограничивающего резистора 11, первой обмотки реле 10, герконов 4 и 5, второго диода 7.

Таким образом, блок датчиков 1 не имеет связи с основной токоведущей сетью, чем достигается полная безопасность их применения. Время получения информации о прохождении тока короткого замыкания не ограничено. Указатель автоматически возвращается в исходное положение при нормальном режиме.

Использование: для обнаружения и индикации протекания токов междуфазного короткого замыкания по шинам в электрических сетях напряжением 6 10 кВ на транзитных подстанциях. Сущность изобретения: указатель содержит один блок датчиков 1, один исполнительный 2 и один индикаторный 3 блоки. Блок датчиков выполнен в виде двух одинаковых узлов, каждый на герконе, подключенных параллельно и укстановленных в ячейке под изоляторами в месте крепления их к корпусу. Исполнительный блок имеет цепь самовозврата устройства в исходное положение с цепочкой, задающей нормированное время задержки самовозврата, цепь срабатывания указателя при подаче напряжения на поврежденный кабель и включает в себя двухпозиционные поляризованное реле, диоды, тиристор, конденсаторы, резисторы, стабилитроны. Индикаторный блок выполнен переносным и состоит из светодиода, подключенного через четвертый ограничивающий резистор к элементу питания. Конструкция указателя не имеет связи с основной сетью 6 10 кВ и совершенно безопасна в обслуживании. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УКАЗАТЕЛЬ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащий блок датчиков в виде двух одинаковых узлов, выполненных каждый на герконе, подключенных параллельно, исполнительный блок с цепью самовозврата устройства в исходное положение, включающий поляризованное реле, диоды, тиристор, конденсаторы, резисторы, индикаторный блок, отличающийся тем, что в цепь самовозврата устройства в исходное положение, включающую в себя вторую обмотку поляризованного реле, подключенную через тиристор и первый контакт поляризованного реле к первому накопительному конденсатору, через второй ограничивающий резистор введена цепочка, задающая нормированное время задержки самовозврата, которая состоит из последовательно соединенных третьего резистора и третьего конденсатора, составляющая с подключенным к управляющей обмотке тиристора стабилитроном цепь отпирания указанного тиристора, а в исполнительный блок введена цепь обрабатывания указателя при подаче напряжения на поврежденный кабель, в которой последовательно включены первый диод, первый ограничивающий резистор, второй ограничивающий резистор, первая обмотка поляризованного реле, герконы, второй диод. 2. Указатель по п. 1, отличающийся тем, что индикаторный блок выполнен переносным и включает в себя светодиод, подключенный через четвертый ограничивающий резистор к элементу питания.