Устройство защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания Российский патент 2024 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания, содержащее автоматический выключатель с независимым расцепителем (Беркович М. А., Молчанов В. В., Семенов В. А. Основы техники релейных защит. - М.: Энергоатомиздат 1984. - 375 с. Данные по прототипу приведены на страницах 45-46).

Использование для защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы автоматического выключателя с независимым расцепителем позволяет защитить его от однофазного замыкания на любое присоединение к нейтрали. Включая бак трансформатора источника питания, нулевую жилу кабеля и металлический корпус плавучей платформы. В тоже время защита с автоматическим выключателем не способна реагировать на появление однофазного замыкания на соленую воду в водоеме. Это вызвано значительной величиной электрического сопротивления земли и соленой воды между фазной жилой силового кабеля и точкой замыкания.

Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства защиты силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания.

Технический результат достигается за счет того, что в него дополнительно введены датчик напряжения, выполненный в виде металлического кольца на силовом кабеле, реле напряжения, первый вывод обмотки которого присоединен к нейтрали источника питания соледобывающей плавучей платформы и контрольный кабель, соединяющий второй вывод обмотки реле напряжения с датчиком напряжения, при этом нормально разомкнутые контакты реле напряжения присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки независимого расцепителя автоматического выключателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения количеством и исполнением функциональных элементов.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что эти функциональные элементы известны. Однако такое исполнение этих функциональных элементов проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства в виде расширение функциональных возможностей устройства защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания.

Работа устройства защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания, содержащее автоматический выключатель с независимым расцепителем основана на том, что замыкание жилы одной из фаз на поверхность соленой воды в водоеме сопровождается током, величина которого значительно меньше тока любого короткого замыкания в этом кабеле. Это вызвано тем, что земля и вода, находящиеся между точкой замыкания и нейтралью источника питания соледобывающей плавучей платформы, обладают значительным электрическим сопротивлением. При этом из-за растекания тока в соленой воде водоема определение однофазного замыкания на землю может осуществляться по наличию напряжения между нейтралью источника питания и произвольной точкой на поверхности соленой воды в водоеме.

Внешний вид системы электроснабжения соледобывающей плавучей платформы, в которой используется четырехжильный силовой кабель, показан на фиг. 1. Она имеет источник 1 питания в виде трехфазного трансформатора. Его высоковольтная обмотка подключается к воздушной линии 2 электропередачи. Со стороны низковольтного напряжения она с помощью четырехжильного силового кабеля 3 подключается к внутренней сети соледобывающей плавучей платформы 4. Жилы 5, 6 и 7 этого кабеля подключаются к фазам А, В и С источника 1 питания. Жила 8 подключается к нейтрали N источника 1 питания со стороны низкоговольтного напряжения. Эти жилы имеют не только собственную изоляцию 9, но и общую поясную изоляцию 10. Для обеспечения плавучести четырехжильного силового кабеля 3 при перемещении соледобывающей плавучей платформы 4 по поверхности водоема 11 на него надеваются поплавки 12. В качестве датчика напряжения защиты используется металлическое кольцо 13.

Электрическая схема электроснабжения соледобывающей плавучей платформы 4 и защиты четырехжильного силового кабеля приведена на фиг. 2. Из нее видно, что нейтраль 14 вторичной обмотки 15 трехфазного трансформатора 16 присоединяется к его металлическому баку 17 трансформатора и заземляется. Кроме этого к ней с помощью нулевой жилы 8 кабеля присоединяется металлический корпус плавучей платформы 4. Вторичная обмотка 15 с помощью автоматического выключателя 18 через жилы 5, 6 и 7 подключается к внутренней сети соледобывающей плавучей платформы 4, состоящей из трехфазной 19 и однофазной 20 нагрузки. Обмотка реле 21 напряжения защиты одним выводом присоединяется к нейтрали 14 источника 1 питания соледобывающей плавучей платформы, а другим выводом с помощью контрольного кабеля 22 к датчику 13 напряжения. Контакты реле 21 включаются в цепь питания обмотки 23 независимого расцепителя.

Во всех нормальных эксплуатационных режимах работы соледобывающей плавучей платформы из-за целостности собственной изоляции 9 жил 5-7 и поясной изоляция 10 той части кабеля 3, которая находится в воде водоема 11, однофазное замыкание жилы в соленой воды водоема 11 произойти не может. Поэтому растекание тока в этой воде этого водоема отсутствует. В связи с этим напряжение между нейтралью 14 источника питания 1 и датчиком 13 напряжения, а также ток в обмотке реле 21 напряжения будут равны нулю. Поэтому контакты этого реле и цепь питания обмотки 23 независимого расцепителя автоматического выключателя 18 остаются разомкнутыми, а сам автоматический выключатель будет находится во включенном состоянии.

В результате многочисленных перемещений соледобывающей плавучей платформы по поверхности водоема изоляция четырехжильного силового кабеля довольно часто повреждается. При повреждении собственной изоляции 9, например, из жилы 7 и поясной изоляции 10 той части кабеля 3, которая находится в воде водоема 11 происходит однофазное замыкание этой жилы на соленую воду водоема 11 в точке 24. Поэтому в соленой воде водоема 11 происходит растекание тока однофазного замыкания. В связи с этим напряжение между нейтралью 14 источника питания 1 и датчиком 13 напряжения, а также ток в обмотке реле 21 напряжения становятся не равными нулю. Реле напряжения 21 защиты сработает. Его контакты замкнутся. В цепи питания обмотки 23 независимого расцепителя автоматического выключателя 18 появится ток, который вызовет срабатывание независимого расцепителя и отключение автоматического выключателя 18.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания заключается в расширении функциональных возможностей известного устройства защиты силового кабеля. Что позволяет избежать поражения током обслуживающего персонала при однофазном замыкании на соленую воду водоема.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства защиты силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания. Технический результат достигается за счет того, что в него дополнительно введены датчик напряжения, выполненный в виде металлического кольца на силовом кабеле, реле напряжения, первый вывод обмотки которого присоединен к нейтрали источника питания соледобывающей плавучей платформы, и контрольный кабель, соединяющий второй вывод обмотки реле напряжения с датчиком напряжения, при этом нормально разомкнутые контакты реле напряжения присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки независимого расцепителя автоматического выключателя. 2 ил.

Устройство защиты четырехжильного силового кабеля соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания, содержащее автоматический выключатель с независимым расцепителем, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчик напряжения, выполненный в виде металлического кольца на силовом кабеле, реле напряжения, первый вывод обмотки которого присоединен к нулевому выводу источника питания соледобывающей плавучей платформы, и контрольный кабель, соединяющий второй вывод обмотки реле напряжения с датчиком напряжения, при этом нормально разомкнутые контакты реле напряжения присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки независимого расцепителя автоматического выключателя.