СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ТОКА ПРОБОЯ В МУЛЬТИКАМЕРНОМ РАЗРЯДНИКЕ Российский патент 2022 года по МПК H02H9/06 G01R31/08 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для определения пробоя электрическим разрядом мультикамерных и мультиэлектронных разрядников, установленных на изоляторах воздушной линии электропередачи, тяговых и трансформаторных подстанций и их радиочастотной идентификации по месту установки.

Известен индикатор прохождения разряда молнии через изолятор (патент JP 6082495), состоящий из набора нелинейных резистивных элементов, которые взрываются и создают шум при прохождении тока пробоя, вызванном разрядом молнии.

Недостатком данного индикатора является сложность и многокомпонентность конструкции, так для формирования тока пробоя применяется трансформатор, ток передается по кабелю к взрывным элементам, сам индикатор удерживается специально изготовленной крепежной конструкцией. Без специальных оптических средств, сложно визуально определить срабатывание индикатора. Обслуживающий персонал подвергается травмоопасности при замене взрывных элементов индикатора.

Известен индикатор разряда молнии (Патент RU 2474025 С1, МПК Н02Н 9/06, Н01Т 1/12, опубл. 27.01.2013, бюл. №3), устанавливаемый в изоляторе высоковольтной линии электропередачи и содержащий изоляционное тело, электрическую арматуру для крепления изолятора и/или удерживаемого провода, разрядник и, по меньшей мере, один элемент подвода напряжения, установленный с возможностью подвода электрического напряжения от электрический арматуры к разряднику с образованием разрядного промежутка с разрядником, содержащий сплошной слой диэлектрика, размещенный на элементе подвода напряжения таким образом, что минимальное расстояние от разрядника до края слоя диэлектрика больше минимального расстояния от разрядника до поверхности слоя диэлектрика, а также индикаторный элемент, выполненный с использованием диэлектрика и размещенный с прилеганием с возможностью отделения на слое диэлектрика на линии на поверхности слоя диэлектрика, соединяющей точку на поверхности слоя диэлектрика, имеющую минимальное расстояние до разрядника, и точку на краю слоя диэлектрика, наименее удаленную от указанной точки на поверхности слоя диэлектрика, имеющей минимальное расстояние до разрядника.

Недостатком известного изобретения является то, что срабатывание индикатора происходит механическим разрушением хрупкого материала, например, стекла. При замене индикатора осколки стекла могут травмировать персонал. Монтаж индикатора осуществляется путем полной замены элемента подвода напряжения мультикамерного разрядника. После грозовых перенапряжений для обнаружения срабатывания индикатора необходимо бригадой осуществить пеший обход протяженной линии электропередачи с визуальным осмотром каждого разрядника и зафиксировать результаты в специальном журнале.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ распознавания неисправного изолятора (Патент RU 2542674 С1, МПК G06K 9/03, опубл. 20.02.2015, бюл. №5), в котором модернизируют пассивную RFID-метку путем исключения из стандартной схемы RFID-метки токопроводящей линии антенны, расположенной параллельно микросхеме, создают базу данных по контролируемому участку, пикетаж, номер опоры с изоляторами, идентифицируют каждый изолятор путем прикрепления к нему модернизированной пассивной RFID-метки, присваивают индивидуальный код чипу ее микросхемы, а на передвижное транспортное средство устанавливают считыватель, содержащий приемно-передающее устройство и антенну, подсоединяют считыватель к компьютеру с соответствующим программным обеспечением, перемещают транспортное средство по контролируемому участку, непрерывно подают от считывателя через передающее устройство и антенну широкополосный зондирующий сигнал в сторону изоляторов с RFID-метками, принимают антенной и приемным устройством считывателя ответный сигнал от RFID-меток, определяют количество неответивших RFID-меток, обрабатывают результаты с помощью программного обеспечения, определяют местоположение поврежденных изоляторов, полученные данные выводят на монитор компьютера и передают на диспетчерский пункт.

Недостатком данного известного способа является то, что модернизированная RFID-метка срабатывает на прохождение тока, это ограничивает возможности применения меток-индикаторов другого исполнения. Считыватель предлагается устанавливать только на транспортное средство, что ограничивает возможности получения данных о состоянии оборудования непосредственно у опоры при обходе и осмотре оборудования участка контактной сети. База данных ограничивается только месторасположением изоляторов на опорах.

Технической задачей изобретения является создание технического решения, позволяющего путем маркировки и автоматизированной проверки бесконтактно обнаружить срабатывание мультикамерного разрядника после прохождения тока импульсного перенапряжения и вести статический учет прохождения разрядов через изоляторы.

Технический результат - повышение надежности работы системы электроснабжения, минимизация времени на обнаружение срабатывания мультикамерного разрядника, эффективность грозозащит.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в способе регистрации тока пробоя в мультикамерном разряднике, включающем прикрепление RFID-меток, содержащих антенны и чипы с уникальными кодами, подачу зондирующих сигналов на RFID-метки со считывающего устройства, фиксирование откликов с RFID-меток с помощью программного обеспечения и отражение информации на мониторе и в виде отчетного документа, согласно изобретению, RFID-метки прокалывают около чипа, прикрепляют к клейкой маркировочной изолированной ленте, обернутой вокруг изолированной трубки мультикамерного разрядника, таким образом, чтобы чипы меток располагались у выходных каналов мультикамерного разрядника, причем в момент пробоя мультикамерного разрядника электрическим разрядом электрическая дуга, создаваемая под давлением горячего воздуха, прожигает чип и разрушает RFID-метку, при этом разрушенная RFID-метка не будет откликаться на зондирующие сигналы считывающего устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично представлено изоляционное тело мультикамерного разрядника в разрезе, выполненное в виде трубки 1, внутри которой расположены внутренние электроды 2, разделенные друг от друга воздушным промежутком с выходом воздушного потока в выходной канал 3. На поверхности трубки закреплена клейкая маркировочная изолированная лента 4 с чипами 5. Внутренние электроды 2, находящиеся по концам трубки 1, соединяются с наружными электродами, один из которых с высоким потенциалом - ближний концевой электрод 6, а второй с потенциалом заземленной конструкции - дальний концевой электрод 7.

На фиг. 2 схематически показана приклеенная на поверхности трубки клейкая маркировочная изолированная лента 4 с чипами 5 и проколами 9, которые располагаются около выходных каналов 3 трубки 1 мультикамерного разрядника.

На фиг. 3 изображено образование электрических дуг 8 между воздушными промежутками внутренних электродов 2 с выходом электрических дуг 8 на поверхность трубки 1 через выходные каналы 3.

На фиг. 4 схематично указаны возможные места повреждения маркировочной ленты и чипов 5 после прохождения волны перенапряжений через мультикамерный разрядник.

На фиг. 5 показан общий вид мультикамерного разрядника в виде трубки с наружными электродами 6-7, маркировочной изоляционной лентой 4, проколами 9 и чипами 5.

Пример осуществления способа регистрации тока пробоя в мультикамерном разряднике.

Клейкую маркировочную изолированную ленту 4 (фиг. 2, фиг. 5) прикрепляют вдоль поверхности изолированной трубки 1 (фиг. 1) мультикамерного разрядника или оборачивают ее клейкой поверхностью вокруг тела трубки 1 (фиг. 5). На маркировочную изолированную ленту 4 прикрепляют RFID-метки, содержащие антенны (на фигурах не показаны), чипы 5 (фиг. 1-2) с уникальными кодами и проколы 9 около чипов 5, таким образом, чтобы проколы 9 и чипы 5 RFID-меток располагались у выходных каналов 3 мультикамерного разрядника. В момент пробоя мультикамерного разрядника электрическим разрядом создается электрическая дуга 8 (фиг. 3), которая под действием давления горячего воздуха выходит через выходные каналы 3 на поверхность трубки прожигает чип и разрушает RFID-метку, при этом разрушенная RFID-метка не будет откликаться на зондирующие сигналы считывающего устройства (на фигурах не показано), что фиксируется с помощью программного обеспечения и отражается на мониторе и в виде отчетного документа.

Представленное схематично на фиг. 1 изоляционное тело в виде трубки 1, является одной из основных составляющих мультикамерного разрядника. В качестве индикатора срабатывания применена клейкая маркировочная изолированная лента 4 с RFID-индикаторами. Данная форма маркировочной ленты позволяет обернуть поверхность трубки, а внутренний клеевой слой удерживает своей клейкой поверхностью метку на мультикамерном разряднике. В случае отсутствия перенапряжения лента удерживается на теле индикатора, чипы откликаются на сигналы считывающего устройства, что фиксируется с помощью программного обеспечения.

Под воздействием грозового перенапряжения формируется электрический разряд между проводом линии электропередачи (ЛЭП) и ближним концевым электродом 6 мультикамерного разрядника (фиг. 3). Благодаря тому, что мультикамерный разрядник присоединяется своим дальним концевым электродом 7 к заземленной части конструкции опоры, возникает разность потенциалов и начинает протекать электрический ток. При протекании тока через трубку 1 мультикамерного разрядника между внутренними электродами 2, расположенными в корпусе мультикамерного разрядника, образуются электрические дуги 8, которые под давлением горячего воздуха направляются через входные каналы 3 на поверхность трубки 1, прожигая и разрушая клейкую маркировочную изолированную ленту 4 и расположенные на ней чипы 5 (фиг. 4).

На фиг. 3 изображено формирование электрических дуг 8 между электродами 6 и 7 и выдувание их горячей плазмы на поверхность изолированной трубки 1, покрытой клейкой маркированной изолированной лентой 4. При горении электрических дуг 8 происходит пробой чипов 5 (фиг. 4), находящихся у каналов дуги 8 (фиг. 3) и нарушение целостности маркировочной изолированной ленты 4.

Считывающее устройство (на фигурах не показано) фиксирует срабатывание мультикамерного разрядника, которое определяется путем откликов чипов 5. Если RFID-метки клейкой маркировочной изолированной ленты 4 откликаются на зондирующий сигнал считывающего устройства, и, все присвоенные номера чипов 5 соответствуют введенным данным по мультикамерному разряднику, то это означает, что через разрядник не прошел электрический разряд, вызванный током грозового перенапряжения. Если на зондирующий сигнал считывающего устройства не последовало хотя бы одного ответного сигнала от RFID-меток клейкой маркированной изолированной ленты 4, то мультикамерный разрядник сработал и через него прошел электрический разряд.

Изоляционное тело мультикамерного разрядника может быть выполнено в виде труб, крюков, петель, что позволяет легко обмотать любую из предлагаемых форм клейкой маркировочной изолированной лентой. Маркировочная лента удерживается на поверхности тела мультикамерного разрядника за счет своей липкой поверхности, кроме того предлагается дополнительно фиксировать ленту у концевых электродов 6-7.

Изоляционную клейкую маркировочную изолированную ленту 4 выполняют из негорючих материалов с поверхностной защитной пленкой, для защиты от воздействия внешних эксплуатационных и климатических факторов, например: от ультрафиолетового излучения, влажности, атмосферного давления, загрязнений, механических ветровых воздействий, электромагнитных полей. Оборотная сторона маркировочной изолированной ленты 4 покрыта нетокопроводящим клеем для прилипания ленты к изолированному телу мультикамерного разрядника (улучшения адгезивных свойств).

Предусмотренные проколы 9 клейкой маркировочной изолированной ленты 4 в месте выходных каналов 3 будут способствовать продвижению электрических дуг 8 на открытый воздух под давлением горячего воздуха и быстрому ее гашению при первом переходе через ноль. При этом располагающийся у прокола 9 чип 5 прожигается высокой температурой электрической дуги 8, что и определяет срабатывание (пробой электрическим разрядом) мультикамерного разрядника при перенапряжениях.

В случае срабатывания мультикамерного разрядника клейкую маркировочную изолированную ленту 4 заменяют на другую, исходя из конструктивного исполнения мультикамерного разрядника. Если мультикамерные разрядники встроены в линейные изоляторы, то клейкую маркировочную изолированную ленту 4 наклеивают вдоль выходов выходных каналов 3 разрядных камер и закрепляют в нескольких местах оборачиванием вокруг тела мультикамерного разрядника.

Каждый чип 5 имеет свой уникальный многозначный номер, что позволяет идентифицировать место положение мультикамерного разрядника на участке воздушной линии электропередачи или открытых устройствах тяговых или трансформаторных подстанций. В случае нескольких выходных каналов разрядных камер у мультикамерного разрядника, несколько чипов с помощью программного обеспечения группируются как одно изделие - мультикамерный разрядник. Такая группировка (объединение) позволит вести статистику о влиянии грозового фронта на определенные опоры и своевременно произвести замену отработавшего мультикамерного разрядника. При замене ленты вновь вводят данные чипов, установленных на мультикамерном разряднике.

Таким образом, маркировка и бесконтактная автоматизированная проверка срабатывания мультикамерных разрядников позволяет вести статистический учет грозозащитных устройств, как на воздушной линии электропередачи, так и на открытой части тяговых и трансформаторных подстанций, рассчитывая количество молниевых разрядов, проходящих через изоляторы, определяет ресурс грозозащитных устройств, что повышает эффективность грозозащит и надежность работы системы электроснабжения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам для определения пробоя электрическим разрядом мультикамерных и мультиэлектронных разрядников. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы электроснабжения, минимизации времени на обнаружение срабатывания мультикамерного разрядника и в обеспечении эффективности грозозащит. Достигается тем, что в момент пробоя мультикамерного разрядника электрическим разрядом электрическая дуга, создаваемая под давлением горячего воздуха, прожигает чип и разрушает RFID-метку, при этом разрушенная RFID-метка не будет откликаться на зондирующие сигналы считывающего устройства. 5 ил.

Способ регистрации тока пробоя в мультикамерном разряднике, включающий прикрепление RFID-меток, содержащих антенны и чипы с уникальными кодами, подачу зондирующих сигналов на RFID-метки со считывающего устройства, фиксирование откликов с RFID-меток с помощью программного обеспечения и отражение информации на мониторе и в виде отчетного документа, отличающийся тем, что RFID-метки прокалывают около чипа, прикрепляют к клейкой маркировочной изолированной ленте, обернутой вокруг изолированной трубки мультикамерного разрядника, таким образом, чтобы чипы меток располагались у выходных каналов мультикамерного разрядника, в момент пробоя мультикамерного разрядника электрическим разрядом электрическая дуга, создаваемая под давлением горячего воздуха, прожигает чип и разрушает RFID-метку, при этом разрушенная RFID-метка не будет откликаться на зондирующие сигналы считывающего устройства.