УКАЗАТЕЛЬ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к области ремонтно-эксплуатационного обслуживания распределительных электрических сетей напряжением 6-10 кВ. Каждая распределительная линия такой сети присоединяется к питающему центру, например, к ПС 110/6-10 кВ выключателем, а распределительные пункты РП и трансформаторные пункты - ТП присоединяются к ней выключателями нагрузки и разъединителями. В местах присоединения РП и ТП к распределительной линии она условно делится на ряд участков.

При повреждении какого-нибудь участка распределительной линии ток короткого замыкания идет от питающего центра к месту повреждения по многим участкам распределительной линии, отключаемой в таких случаях включателем, установленным на питающем центре.

Электроснабжение потребителей в ситуации подобного рода прекращается полностью на время, пока не будет выявлен и отключен поврежденный участок.

Надежных технических средств для выявления поврежденных участков в распределительной сети не существует и оперативный персонал осуществляет поиск методом деления линии на участки и пробных повторных включений выключателя на питающем центре. Такой метод затягивает поиск и приводит к преждевременному износу выключателя и изоляции кабелей, так как не исключены многократные включения на неустраненное короткое замыкание.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать и использовать простые и надежные технические средства для выявления поврежденных участков в распределительной сети при коротком замыкании в ней.

Эта цель достигается расстановкой на РП 6-10 кВ и ТП 6-10/0,4 кВ указателей протекания тока короткого замыкания. Автором разработана конструкция такого указателя. Его принцип действия основан на известных законах физики и электротехники и использовании свойств электрического и магнитного поля.

Известно, например, что вокруг каждой шины в трехфазной системе токов существует переменное магнитное поле, магнитные силовые линии которого представляют собой замкнутые кривые линии, лежащие в плоскостях перпендикулярных к шине, с центрами на ее оси, [1, стр.268].

Известно также, что замкнутый контур, имеющий свободу перемещения, находясь в переменном магнитном поле, займет положение при котором его плоскость станет параллельной магнитным силовым линиям поля. Это “поведение” контура в точности соответствует закону Фарадея для электромагнитной индукции, [1, стр.395] и правилу Ленца, [1, стр.397].

Напряженность магнитного поля Н, создаваемого током I, в точке, отстоящей от оси шины на расстоянии r, согласно [1, стр.280], равна:

Если контур, изготовленный в виде пластины из парамагнитного (алюминий), диамагнитного (медь) или ферромагнитного (мягкого железа) материала, расположить плоскостью перпендикулярно к магнитному потоку, возбужденному переменным током вокруг шины, то он будет пронизывать контур, и, в соответствии с законом Фарадея, возбуждать в нем индукционный ток и собственный магнитный поток, направленный, согласно правилу Ленца, навстречу растущему потоку вокруг шины - в двух четвертях периода переменного тока в шине и одинаково в двух других четвертях периода.

Между магнитным потоком вокруг шины и магнитным потоком контура возникает сила взаимодействия, подобная силе взаимодействия между полюсами двух постоянных магнитов. Однако эта часто изменяющая направление сила не может вызвать движение контура - пластины - указателя по причине проявляемой инерции.

Известно, что в момент короткого замыкания в распределительной линии ток в ней резко возрастает, а в момент отключения К.З. резко убывает. Так же резко изменяется магнитный поток вокруг шины. Пронизывая контур, имеющий ось вращения, как растущий, так и убывающий магнитный поток вокруг шины, взаимодействуя с собственным магнитным потоком контура повернет его и установит в положение, при котором плоскость контура станет касательной магнитному потоку вокруг шины.

На основе изложенного принципа и разработана конструкция указателя протекания тока короткого замыкания, Фиг.1, состоящего из пластины указателя - 1, например алюминиевой, верхний и нижний края пластины отогнуты на 90° и имеют ряд симметричных отверстий - 2, для установки в них вертикальной оси вращения - 3, закрепляемой нижним концом на кронштейне - 4, который другим концом крепится к вертикальному элементу шины - 5.

Указатель устанавливается на двух или трех фазах приходящих к РП и ТП и уходящих от нихлиний.

При нормальном режиме работы распределительной линии, пластина указателя устанавливается перпендикулярно к плоскости шины вдоль оси, т.е. перпендикулярно к магнитному потоку вокруг шины.

В момент короткого замыкания растущий магнитный поток вокруг шины, взаимодействуя с магнитным потоком пластины указателя, поворачивает ее вокруг оси в одну или другую сторону, в зависимости от направления тока К.З. в шине, и пластина - указатель становится в положение, при котором магнитный поток становится касательным к плоскости пластины. Убывающий магнитный поток в шине при отключении короткого замыкания не может и не должен возвращать пластину указателя в исходное положение. Это действие совершает оперативный персонал во время осмотров РП и ТП с целью выявления поврежденного участка.

Группа симметричных отверстий на отогнутых краях пластины - указателя предназначается для регулирования момента вращения, путем изменения положения пластины на оси вращения.

Положение пластины указателя до короткого замыкания показано на Фиг.1, а после короткого замыкания на Фиг.2 и 3.

На Фиг.4 представлен фрагмент распределительной сети. Места установки указателей обозначены квадратами. При коротком замыкании в точке К, например, сработают указатели - 1 и 2, а указатели - 3 и 4 не сработают. Из этого можно сделать заключение, что поврежден участок А-Б.

Возможность однозначно выявлять поврежденные участки в распределительных сетях 6-10 кВ, а также 0,4 и 20 кВ по положению указателей, фиксируемому при осмотрах РП и ТП в аварийных ситуациях, дают право считать указатель протекания тока короткого замыкания важным техническим средством, неизвестным из источников патентной информации, обладающим новизной, полезностью и достаточным уровнем патентоспособности, поэтому он может претендовать по мнению автора, на защиту патентом или авторским свидетельством.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Курс физики, том 2, авторы С.М.Фриш и А.В.Тиморева. Государственное издательство физико-математической литературы, Москва, 1961 г.

2. Электротехника с основами промышленной электроники, авторы В.Е.Китаев и П.С.Шляпинтох, издательство “Высшая школа”, Москва, 1973 г.

3. Руководящие документы серии РД 34.20..., разработанные Главтехуправлением и утвержденные Минэнерго СССР, касающиеся определения мест повреждения в распределительных сетях напряжением 6-20 кВ и 0,4-10 кВ.

4. Изучение и анализ фактического состояния дела в области поиска повреждения в распределительных сетях действующих предприятий.

Изобретение относится к области ремонтно-эксплуатационного обслуживания распределительных электрических сетей 6-10 кВ. Указатель устанавливается в распределительных и трансформаторных пунктах. Указатель содержит пластину из материала с парамагнитными, диамагнитными или ферромагнитными свойствами, вертикальную ось вращения и горизонтальный кронштейн. Верхний и нижний края пластины отогнуты в одну сторону на 90° и имеют несколько пар симметрично расположенных отверстий для регулирования вращающего момента. Пластина установлена выбранной парой отверстий на вертикальную ось вращения, которая закреплена нижним концом на горизонтальном кронштейне. Кронштейн прикрепляется к вертикальному элементу шины. Изобретение позволяет создать простое и надежное техническое средство для выявления поврежденных участков в распределительной сети при коротком замыкании. 4 ил.

Указатель протекания тока короткого замыкания по распределительной сети 6-10 кВ, устанавливаемый в распределительных пунктах и трансформаторных пунктах на двух фазах присоединяемых к ним линий электропередачи, содержащий замкнутый контур, располагаемый в магнитном поле, создаваемом переменным током в прямолинейном проводнике, отличающийся тем, что в качестве контура используется пластина из материала с парамагнитными, диамагнитными или ферромагнитными свойствами, например, алюминия, меди или мягкого железа, верхний и нижний края пластины отгибаются в одну сторону на 90° и имеют несколько пар симметрично расположенных отверстий для регулирования вращающего момента, пластина насаживается выбранной парой отверстий на вертикальную ось вращения, которая закрепляется нижним концом на горизонтальном кронштейне, другим концом кронштейн прикрепляется к вертикальному элементу шины на ее середине, при нормальном режиме пластина устанавливается перпендикулярно к магнитному потоку вокруг шины и сохраняет это положение вследствие проявляемой инерции, при протекании по шине тока короткого замыкания пластина поворачивается на 90° в одну или другую сторону, располагаясь касательно к магнитным силовым линиям.