УСТРОЙСТВО ИНДИКАТОРА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G01R19/155 

Изобретение относится к приборам индикации высокого напряжения в трехфазных сетях 6-35 кВ, а именно к проверяемому индикатору высокого напряжения.

Известно высоковольтное измерительное устройство для измерения высоких напряжений, содержащее резистивный делитель, верхнее плечо которого соединено с входным соединителем, а нижнее - с первым выводом микроамперметра, шунтированного конденсатором, соединенного вторым выводом с корпусом устройства, соединитель заливается электроизоляционным компаундом (Патент RU №2673430, кл. G01R 19/155, опубл. 26.11.2018).

Устройство не обеспечивает гальваническую развязку между высоковольтными емкостными датчиками и блоком индикации, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование исправности работы по каждой фазе.

Известен емкостной датчик напряжения, проходящий в продольном направлении вдоль центральной оси и содержащий питающий электрод, характеризующийся вытянутой формой и проходящий в продольном направлении вдоль центральной оси, при этом указанный питающий электрод снабжен первой осевой торцевой частью и второй осевой торцевой частью, которая противоположна указанной первой осевой торцевой части (Патент RU №2747831, кл. G01R 19/155, опубл. 14.05.2021).

Устройство не обеспечивает повышение тока для увеличения свечения светодиодов блока индикации, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование исправности работы по каждой фазе, что снижает безопасность применения и надежность работы устройства.

Известно устройство для контроля наличия напряжения в электроустановке, содержащее индикатор напряжения, емкостные электроды связи для каждой шины электроустановки, датчики напряжения и соединительные кабели, каждый электрод связи представляет собой высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, конструктивно выполненного в виде опорного полимерного изолятора с встроенным в него металлическим датчиком напряжения низкой емкости, электрод связи соединен с индикатором напряжения посредством сигнального провода (Патент RU №2743852, кл. G01R 19/155, опубл. 01.03.2021).

Устройство не обеспечивает повышение тока для увеличения свечения светодиодов блока индикации, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование исправности работы по каждой фазе.

Наиболее близким к заявляемому устройству является проверяемый индикатор высокого напряжения, содержащий емкостные датчиками высокого напряжения и блок индикации с тестированием для проверки целостности схемы индикации, тестирующий источник, экранированные проводники, соединяющие емкостные датчики высокого напряжения и индикатор напряжения с тестированием (Патент RU №2695519, кл. G01R 19/155, опубл. 23.07.2019).

Устройство не обеспечивает повышение тока для увеличения свечения светодиодов блока индикации, гальваническую развязку между высоковольтными емкостными датчиками и блоком индикации, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование исправности работы по каждой фазе, что снижает безопасность применения и надежность работы устройства.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении безопасности применения и надежности работы устройства посредством повышения тока для увеличения свечения светодиодов блока индикации, обеспечения гальванической развязки между высоковольтными емкостными датчиками и блоком индикации, звукового предупреждения наличия высокого напряжения и многократного тестирование исправности работы по каждой фазе.

Техническая задача решается тем, что в известное устройство, содержащее емкостные датчиками высокого напряжения и блок индикации с тестированием для проверки целостности схемы индикации, тестирующий источник, экранированные проводники, соединяющие емкостные датчики высокого напряжения и индикатор напряжения с тестированием, тестирующий источник выполнен заряжаемым и дополнительно введены в емкостные датчики высокого напряжения трансформаторы, начала первичных обмоток которых подключены к емкостям, а концы к общему проводу, варисторы, подключенные параллельно к первичным обмоткам трансформаторов, а в блок индикации с тестированием дополнительно введены коммутационные реле, выпрямители, светодиодные индикаторы наличия высокого напряжения, выпрямитель звукового оповещения, звуковой излучатель предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, концевые выключатели открытия дверей защитных устройств электрооборудования, кнопка тестирования, двухцветный светодиодный индикатор «ТЕСТ», блок управления, генератор, первый и второй коммутаторы, датчики тестирующих токов, двунаправленные коммутаторы тестирующих токов, перестраиваемые узкополосные фильтры, высокочастотные выпрямители, сглаживающие фильтры, компараторы, первый логический элемент «И», распределитель, первый, второй и третий триггеры, второй логический элемент «И» и ключ управления, причем, начала вторичных обмоток трансформаторов емкостных датчиков высокого напряжения соединены экранированными проводниками с входами коммутационных реле, а концы с общим проводом блока индикации с тестированием, выходы нормально замкнутых контактов коммутационных реле через выпрямители соединены с анодами светодиодных индикаторов наличия высокого напряжения, катоды которых соединены с общим проводом, выходы выпрямителей через выпрямитель звукового оповещения соединены с первым контактом звукового излучателя предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, а второй контакт через концевые выключатели открытия дверей защитных устройств электрооборудования соединен с общим проводом, тестирующий источник через кнопку тестирования соединен с входами питания блока управления и генератора, катушками переключения коммутационных реле и через ключ управления с анодом красного цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ», катод двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» соединен с общим проводом, выходы блока управления соединены с входами управления генератора и перестраиваемых узкополосных фильтров, первого и второго коммутаторов и распределителя, выходы нормально разомкнутых контактов коммутационных реле через датчики тестирующих токов соединены с двунаправленными коммутаторами тестирующих токов, выход генератора через первый коммутатор соединен с входами двунаправленных коммутаторов тестирующих токов, выходы которых соединены через второй коммутатор с общим проводом, выходы датчиков тестирующих токов соединены с входами перестраиваемых узкополосных фильтров, выходы перестраиваемых узкополосных фильтров через высокочастотные выпрямители, сглаживающие фильтры и компараторы соединены с входами первого логического элемента «И», выход которого через распределитель соединен с входами установки первого, второго и третьего триггеров, выходы первого, второго и третьего триггеров через второй логический элемент «И» соединен с входом ключа управления и анодом зеленого цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ», заряжающий вход тестирующего источника соединен с выходом выпрямителя звукового оповещения.

На фигуре представлена структура индикатора высокого напряжения.

Индикатор высокого напряжения содержит емкостные датчики высокого напряжения 1 в каждой фазе А, В и С, включающие в себя емкости 2, трансформаторы 3, начала первичных обмоток трансформаторов 3 подключены к емкостям, а концы к общему проводу, варисторы 4, подключенные параллельно к первичным обмоткам трансформаторов 3.

Начала вторичных обмоток трансформаторов 3 емкостных датчиков высокого напряжения 1 соединены экранированными проводниками 5 с входами коммутационных реле 6, а концы с общим проводом блока индикации 7 с тестированием.

Выходы нормально замкнутых контактов коммутационных реле 6 через выпрямители 8 соединены с анодами светодиодных индикаторов 9 наличия высокого напряжения, катоды которых соединены с общим проводом.

Выходы выпрямителей 8 через выпрямитель звукового оповещения 10 соединены с первым контактом звукового излучателя 11 предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, а второй контакт через концевые выключатели 12 открытия дверей защитных устройств электрооборудования соединен с общим проводом.

Тестирующий источник 13 через кнопку 14 тестирования соединен с анодом красного цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15, входами питания блока управления 16 и генератора 17 и катушками переключения коммутационных реле 6. Катод двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15 соединен с общим проводом.

Выходы блока управления 16 соединены с входами управления генератора 17, первого 18 и второго коммутаторов 19.

Выходы нормально разомкнутых контактов коммутационных реле 6 через датчики тестирующих токов 20 соединены с двунаправленными коммутаторами тестирующих токов 21.

Выход генератора 17 через первый коммутатор 18 соединен с входами двунаправленных коммутаторов тестирующих токов 21, выходы которых соединены через второй коммутатор 19 с общим проводом.

Выходы датчиков тестирующих токов 20 соединены с входами перестраиваемых узкополосных фильтров 22.

Выходы перестраиваемых узкополосных фильтров 22 через высокочастотные выпрямители 23, сглаживающие фильтры 24 и компараторы 25 соединены с входами первого логического элемента «И» 26.

Выход первого логического элемента «И» 26 через распределителя 27 соединен с входами установки первого 28, второго 29 и третьего 30 триггеров.

Выходы первого 28, второго 29 и третьего 30 триггеров через второй логический элемент «И» 31 соединены с входом ключа управления 32 и анодом зеленого цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15.

Выходы блока управления 16 соединены с входами управления перестраиваемых узкополосных фильтров 22 и распределителя 27.

Заряжающий вход тестирующего источника 13 соединен с выходом выпрямителя звукового оповещения 10.

Устройство работает следующим образом.

Высокое напряжение трехфазной сети по каждой фазе А, В и С подается на емкостные датчики высокого напряжения 1 и непосредственно на емкости 2, обеспечивающие снижение напряжения для работы трансформаторов 3. При этом наибольшее напряжение гасится емкостями 2. Превышение напряжения, допустимого для работы трансформаторов 3 по первичной обмотке, гасится варисторами 4, обеспечивающими работу трансформаторов 3 в допустимых режимах.

Трансформаторы 3 выполнены понижающими, на вторичной обмотке напряжение снижается на коэффициент трансформации. При этом ток вторичной обмотки увеличивается на величину этого коэффициента трансформации.

В результате обеспечивается существенное повышение тока в 50-100 раз при соответствующем коэффициенте трансформации. Это позволяет значительно увеличить интенсивность свечения светодиодов блока индикации, делает их более заметными в условиях работы электроустановок, также трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку цепей высокого и низкого напряжения, что повышает безопасность применения и надежность работы устройства.

Ток вторичных обмоток трансформаторов 3 по экранированным проводникам 5 через нормально замкнутые контакты коммутационных реле 6 и выпрямители 8 поступает на светодиодные индикаторы 9 наличия высокого напряжения и приводит к их интенсивному свечению. Это информирует о наличии высокого напряжения по фазам А, В и С.

Дополнительно при открытии дверей защитных устройств электрооборудования без снятия высокого напряжения, срабатывают концевые выключатели 12 и включается предупредительное звуковое оповещение посредством подачи токов через выпрямитель звукового оповещения 10 на звуковой излучатель 11 предупреждения об открытии дверей защитных электрооборудования, находящегося под напряжением. В результате повышается безопасность оперативного обслуживающего персонала при работе на электроустановке.

Для оперативной проверки работоспособности предлагаемого устройства в случае отсутствия свечения одного или нескольких светодиодных индикаторов 9 наличия высокого напряжения и повышения безопасности, обслуживающий персонал проводит оперативную проверку посредством включения и удержания кнопки 14 тестирования. В результате загорается красный цвет двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15 и устройство переходит в режим тестирования.

Подается питание подается на блок управления 16, генератор 17 и катушки переключения коммутационных реле 6 от тестирующего источника 13. Нормально замкнутые контакты коммутационных реле 6 размыкаются, а нормально разомкнутые замыкаются. В результате токи вторичных обмоток трансформаторов 3 протекают через датчики тестирующих токов 20.

На первом этапе тестирования блок управления 16 подает управляющий сигнал на генератор 17 и управляющие входы перестраиваемых узкополосных фильтров 22. Этот сигнал управляет выбором частоты тестирующих токов на первом этапе. Генератор 17 начинает вырабатывать именно ту частоту, на которую настроены перестраиваемые узкополосные фильтры 22.

По управляющему сигналу блока управления 16 на первый 18 коммутатор, сигнал от генератора 17 через первый 18 коммутатор, двунаправленный коммутатор тестирующих токов 21 фазы А, датчик тестирующих токов 20 фазы А, коммутационное реле 6 подается на вторичную обмотку трансформатора 3 фазы А.

Трансформатор 3 повышает напряжение и через емкость 2 подает на фазу А. В результате межфазовых емкостей или подключенного к фазам оборудования, на фазах В и С появляется тестирующее напряжение именно той частоты, которую вырабатывает в текущий момент времени генератор 17.

Тестирующие напряжения на фазах В и С через емкости 2 фаз В и С, трансформаторы фаз В и С, коммутационные реле 6 фаз В и С, датчики тестирующих токов 20 фаз В и С, двунаправленные коммутаторы тестирующих токов 21 фаз В и С подаются на второй 19 коммутатор, который по управляющему сигналу от блока управления 16 соединяет на общий провод. В результате генерируемый генератором 17 ток протекает по цепи от фазы А до фаз В и С и измеряется в каждой вазе соответствующим датчиком тестирующих токов 20.

Сигналы с датчиков тестирующих токов 20 подаются на измерительные входы перестраиваемых узкополосных фильтров 22, которые настроены в данный момент времени именно на ту частоту, которую вырабатывает генератор 17. Эти сигналы выпрямляются высокочастотными выпрямителями 23, фильтруются сглаживающими фильтрами 24 и подаются на компараторы 25 раздельно по каждой фазе А, В и С.

При превышении токов установленных значений компараторы 25 срабатывают и сигналы подаются на первый логический элемент «И» 26.

В случае исправности устройства на всех входах первого логического элемента «И» 26 формируются сигналы логической единицы, что приводит к появлению сигнала логической единицы на выходе первого логического элемента «И» 26.

По управляющему сигналу от блока управления 16, распределитель 27 передает сигнал от первого логического элемента «И» 26 для записи в первом 28 триггере, что является окончанием первого этапа тестирования.

В случае неисправности устройства один или несколько компараторов 25 не срабатывают, на выходе логического элемента «И» 26 сигнал логической единицы не формируется, не передается на распределитель 27 и не записывается в первом 28 триггере.

Первый этап тестирования заканчивается.

На втором этапе тестирования блок управления 16 работает аналогично и формирует цепь протекания тестирующих токов от фазы В на фазы А и С. В исправном состоянии сигнал логической единицы записывается во втором 29 триггере.

На третьем этапе тестирования блок управления 16 работает аналогично и формирует цепь протекания тестирующих токов от фазы С на фазы А и В. В исправном состоянии сигнал логической единицы записывается в третьем 30 триггере.

По результатам трех этапов работы по сигналам блока управления 16 на выходах первого 28, второго 29 и третьего 30 триггеров формируются сигналы логических единиц, которые объединяются на втором логическом элементе «И» 31 и посредством ключа управления 32 происходит отключение красного цвета и включение зеленого цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15. Зеленый цвет двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15 информирует об успешном прохождении тестирования устройства.

Если по результатам трех этапов работы на выходах первого 28, второго 29 и третьего 30 триггеров формируются один или несколько сигналов логического нуля, логический элемент «И» 31 не срабатывает и продолжается свечение красного цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» 15, что информирует о неисправности устройства.

Для снижения уровня помех блок управления 16 производит тестирования на разных частотах по нарастающей в определенном диапазоне для получения надежных результатов тестирования.

Подзарядка тестирующего источника 13 производится от выпрямителя звукового оповещения 10.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение тока для увеличения свечения светодиодов блока индикации, гальваническую развязку между высоковольтными емкостными датчиками и блоком индикации, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование исправности работы по каждой фазе, что повышает безопасность применения и надежность работы устройства.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, в частности к индикации высокого напряжения в трехфазных сетях 6-35 кВ. Индикатор высокого напряжения содержит емкостные датчики высокого напряжения и блок индикации с тестированием для проверки целостности схемы, заряжаемый тестирующий источник, трансформаторы, варисторы, коммутационные реле, выпрямители, светодиодные индикаторы наличия высокого напряжения, звуковой излучатель предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, кнопку тестирования, двухцветный светодиодный индикатор «ТЕСТ», блок управления, генератор, перестраиваемые узкополосные фильтры, высокочастотные выпрямители, сглаживающие фильтры, компараторы, логические элемент и триггеры. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение свечения светодиодов блока индикации, гальваническая развязка, звуковое предупреждение наличия высокого напряжения и многократное тестирование, что повышает безопасность применения и надежность работы устройства. 1 ил.

Индикатор высокого напряжения, содержащий емкостные датчиками высокого напряжения и блок индикации с тестированием для проверки целостности схемы индикации, тестирующий источник, экранированные проводники, соединяющие емкостные датчики высокого напряжения и индикатор напряжения с тестированием, отличающийся тем, что тестирующий источник выполнен заряжаемым и в емкостные датчики высокого напряжения дополнительно введены трансформаторы, начала первичных обмоток которых подключены к емкостям, а концы к общему проводу, варисторы, подключенные параллельно к первичным обмоткам трансформаторов, в блок индикации с тестированием дополнительно введены коммутационные реле, выпрямители, светодиодные индикаторы наличия высокого напряжения, выпрямитель звукового оповещения, звуковой излучатель предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, концевые выключатели открытия дверей защитных устройств электрооборудования, кнопка тестирования, двухцветный светодиодный индикатор «ТЕСТ», блок управления, генератор, первый и второй коммутаторы, датчики тестирующих токов, двунаправленные коммутаторы тестирующих токов, перестраиваемые узкополосные фильтры, высокочастотные выпрямители, сглаживающие фильтры, компараторы, первый логический элемент «И», распределитель, первый, второй и третий триггеры, второй логический элемент «И» и ключ управления, причем начала вторичных обмоток трансформаторов емкостных датчиков высокого напряжения соединены экранированными проводниками с входами коммутационных реле, а концы с общим проводом блока индикации с тестированием, выходы нормально замкнутых контактов коммутационных реле через выпрямители соединены с анодами светодиодных индикаторов наличия высокого напряжения, катоды которых соединены с общим проводом, выходы выпрямителей через выпрямитель звукового оповещения соединены с первым контактом звукового излучателя предупреждения об открытии дверей защитных устройств электрооборудования, находящегося под напряжением, а второй контакт через концевые выключатели открытия дверей защитных устройств электрооборудования соединен с общим проводом, тестирующий источник через кнопку тестирования соединен с входами питания блока управления и генератора, катушками переключения коммутационных реле и через ключ управления с анодом красного цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ», катод двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ» соединен с общим проводом, выходы блока управления соединены с входами управления генератора и перестраиваемых узкополосных фильтров, первого и второго коммутаторов и распределителя, выходы нормально разомкнутых контактов коммутационных реле через датчики тестирующих токов соединены с двунаправленными коммутаторами тестирующих токов, выход генератора через первый коммутатор соединен с входами двунаправленных коммутаторов тестирующих токов, выходы которых соединены через второй коммутатор с общим проводом, выходы датчиков тестирующих токов соединены с входами перестраиваемых узкополосных фильтров, выходы перестраиваемых узкополосных фильтров через высокочастотные выпрямители, сглаживающие фильтры и компараторы соединены с входами первого логического элемента «И», выход которого через распределитель соединен с входами установки первого, второго и третьего триггеров, выходы первого, второго и третьего триггеров через второй логический элемент «И» соединен с входом ключа управления и анодом зеленого цвета двухцветного светодиодного индикатора «ТЕСТ», заряжающий вход тестирующего источника соединен с выходом выпрямителя звукового оповещения.