Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты электрических установок электрических станций и электроэнергетических систем от коротких замыканий.

Известно устройство максимальной токовой защиты электрической установки, содержащее датчик тока и реагирующий орган (Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976. - 559 с., стр. 52-57).

Однако это устройство можно устанавливать не на все электрические установки, так как некоторые из них не имеют датчиков тока в виде трансформаторов тока, а на других установка датчиков тока невозможна из-за конструктивных особенностей этих электрических установок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство максимальной токовой защиты электрической установки, датчик тока которой представляет собой измерительный преобразователь соленоидного типа расположенный в головке полого опорного изолятора, поддерживающего провод с контролируемым током. (Казанский В.Е. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты. - М.: Энергия, 1969. - 184 с., стр. 112-115).

Однако такая конструкция датчика тока мало пригодна для эксплуатации в связи с тем, что мощность сигнала его измерительного преобразователя мала и при его передаче реагирующему органу резко возрастает возможность искажения информации и ложная работа максимальной токовой защиты из-за внешних наводок при значительной длине кабеля, соединяющего датчик тока и реагирующий орган.

Технический результат - повышение надежности и расширение области использования устройства максимальной токовой защиты электрической установки.

Технический результат достигается тем, что датчик тока представляет собой помещенный в электроизолирующий корпус измерительный преобразователь в виде плоской катушки индуктивности и подключенный к ней кабельный усилитель, а реагирующий орган представляет собой диодный мост, к одной диагонали которого через электрический конденсатор подключен кабельный усилитель, а к другой диагонали реле с регулируемым порогом срабатывания.

Работа устройства максимальной токовой защиты электрической установки основана на том, что датчик тока выполнен в виде плоской многовитковой катушки индуктивности и подключенного к ней кабельного усилителя, которые помещены в электроизолирующий корпус. Это позволяет размещать датчик тока в непосредственной близости от токоведущих частей защищаемой электрической установки, а усиленный сигнал передавать по проводам питания кабельного усилителя. Такое расположение катушки и кабельного усилителя позволяет обеспечить значительное снижение влияния внешних магнитных полей на результаты измерения и повысить надежность работы максимальной токовой защиты электрической установки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения исполнением функциональных элементов, а также схемой соединения этих функциональных элементов и контроля состояния устройства.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что некоторые составляющие функциональных элементов известны. Однако такая конструкция функциональных элементов и их схема соединений проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства повышение надежности и расширения области использования устройства максимальной токовой защиты от коротких замыканий.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства максимальной токовой защиты электрической установки. На этой блок-схеме электрическая установка представлена в виде трехфазного электродвигателя 1, датчик тока 2 в виде плоской катушки индуктивности 3 и кабельного усилителя 4, а реагирующий орган 5 подключен к цепи отключения выключателя 6.

На фиг. 2 представлена конструкция датчика тока 2. Данная конструкция содержит многовитковую плоскую катушку индуктивности 3 и кабельный усилитель 4. Они помещены в электроизолирующий корпус 7, например, из фарфора на максимально близком расстоянии от токоведущей шины 8 электрической установки 1. Крепление корпуса 7 датчика тока к несущим конструкциям 9 осуществляется с помощью кронштейнов 10 и болтов 11 с гайками 12.

На фиг. 3 приведена схема устройства максимальной токовой защиты, где показано, каким образом датчик тока 2 соединяется кабелем 13 с реагирующим органом 5, а также диодный мост 14, к одной диагонали которого через электрический конденсатор 15 подключен кабельный усилитель 4, а к другой диагонали реле 16 с регулируемым порогом срабатывания. Порог срабатывания реле 16 устанавливается с помощью переменного резистора 17.

Во время работы электрической установки 1 ток I_ф в шине 8, подводящей к ней электроэнергию индуктирует в плоской катушке индуктивности 3 электродвижущую силу. При этом напряжение с плоской катушки индуктивности 3 повышается с помощью кабельного усилителя 4 и через кабель 13 и электрическую емкость 15 подается на диодный мост 14. В диодном мосту 14 она выпрямляется и через переменный резистор 17 поступает на реле 16. Таким образом, напряжение на реле 16 всегда пропорционально току в шине 8.

В нормальных режимах работы электрической установки, то есть при отсутствии короткого замыкания в ней, ток I_ш в шине 8, подводящей электроэнергию к электрической установке 1, будет меньше тока, который приводит к срабатыванию максимальной токовой защиты. В этом случае датчик тока не реагирует на изменения магнитного поля вокруг токоведущего элемента электрической установки 1, защита не работает и электрическая установка 1 находится в эксплуатации.

При возникновении в электрической установке 1 короткого замыкания ток в ней резко возрастает, датчик тока 2, а именно катушка индуктивности, реагирует на изменения магнитного поля, через управляемый резистор 3 передается усиленный сигнал в реагирующий орган 4, а именно на реле 15, которое срабатывает и сформирует сигнал на отключение электрической установки.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства максимальной токовой защиты электрического оборудования заключается в возможности ее использования на том электрическом оборудовании, где установка трансформаторов тока невозможна из-за конструктивных особенностей этого электрического оборудования. Что позволит расширить область использования максимальных токовых защит электрического оборудования от коротких замыканий, а, следовательно, значительно повысить надежность электроснабжения.