Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения оперативного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных источниках питания оперативных цепей управления в автоматике, радиоэлектронике и ЭВМ.

Известен способ получения оперативного тока путем преобразования тока электроустановки, при котором на сердечник силового трансформатора наматывают дополнительную обмотку, преобразуют магнитный поток в напряжение и подают в цепи управления и измерения (патент CN 107359040 А, МПК H01F 27/28, H01F 30/04, H01F 27/32 опубл. 17.11.2017).

Основным недостатком данного способа является ограниченная область применения, так как он не может быть использован для получения оперативного тока от линий электропередач, а только для силовых трансформаторов.

Известен способ получения оперативного тока путем преобразования тока электроустановки, выбранный в качестве прототипа, при котором, блоки питания подключаются к первичным трансформаторам тока или напряжения в которых в блоках питания и заряда непрерывно аккумулируют оперативный ток и подают его в цепи автоматики (Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов / В.А. Андреев. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2006. -639 с: ил. С. 44, 70, 71).

Недостатками описанного способа являются повышенная материалоемкость, так как он не может быть реализован без трансформаторов тока, использующих в значительном количестве высококачественную медь и сталь, а также имеющих большие габариты и вес, и ограниченная область использования, например, способ не может быть использован для получения оперативного тока для приборов, фиксирующих расстояние до места замыкания на землю, устанавливаемых на опорах линии электропередач напряжением 6 кВ и 35 кВ.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа получения оперативного тока с расширенной областью применения, обеспечивающего ресурсосбережение при реализации.

Решение данной технической проблемы достигается тем, что в способе для получения оперативного тока, при котором преобразуют токи шин электроустановки в напряжение, непрерывно аккумулируют и подают его в цепи автоматики, согласно изобретению вблизи или на токоведущих шинах электроустановки устанавливают катушки индуктивности, для этого отключают электроустановку, выбирают «n» точек, пригодных для удобного расположения катушек индуктивности, после чего устанавливают закоротку на шины трех фаз электроустановки, с помощью блока крепления помещают катушку индуктивности в первую из «n» точек, затем подают в шины электроустановки ток I₁ от внешнего низковольтного источника питания, измеряют значение напряжения, выдаваемое катушкой индуктивности в первой из «n» точек, поворачивают ее в этой точке в разных плоскостях, и в каждой плоскости измеряют напряжение, так определяют плоскость, в которой это напряжение максимально, фиксируют катушку индуктивности в найденном положении и отключают низковольтный источник питания. Далее устанавливают эту же катушку индуктивности поочередно в оставшиеся «n-1» точек и повторяют те же операции. После измерения напряжения в последней из «n-1» точек отключают низковольтный источник питания, выбирают «т» точек с максимальными значениями напряжения из «n» точек. С помощью блоков крепления устанавливают в «т» точках катушки индуктивности и соединяют их выходные концы параллельно, которые затем подключают к блоку аккумулирования. Наконец, снимают закоротку и включают электроустановку в работу.

Установка катушек индуктивности вблизи или на токоведущих шинах электроустановки позволяет в предлагаемом способе по сравнению с прототипом, использующим трансформаторы тока, экономить медь и сталь, а также расширить область применения за счет отсутствия при реализации способа трансформаторов тока, напряжения и промежуточного насыщающегося трансформатора.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показаны точки, пригодные для установки катушек индуктивности, и их координаты; на фиг. 2 представлена схема реализации способа получения оперативного тока в части подключения низковольтного источника и закоротки к шинам электроустановки для измерения напряжения в заданных точках; на фиг. 3 показано расположение катушек индуктивности вблизи шин электроустановки и их подключение к блоку аккумулирования.

Способ получения оперативного тока осуществляется следующим образом. Катушками индуктивности непрерывно преобразуют ток в шине электроустановки в напряжение, которое аккумулируют и подают в цепи автоматики. Для этого отключают электроустановку, выбирают «n» точек, пригодных для удобного расположения катушек индуктивности вблизи или на токоведущих шинах электроустановки, после чего устанавливают закоротку на шины трех фаз электроустановки. В первую из «n» точек с помощью блока крепления помещают катушку индуктивности. Затем подают в шины электроустановки ток I₁ от внешнего низковольтного источника питания и измеряют значение напряжения, выдаваемое катушкой индуктивности в первой из «n» точек. Поворачивают катушку индуктивности в этой точке в разных плоскостях, и в каждой плоскости измеряют напряжение. Так определяют плоскость, в которой это напряжение максимально, фиксируют найденное положение и отключают низковольтный источник питания. Далее устанавливают эту же катушку индуктивности поочередно в оставшиеся «n-1» точек и повторяют те же операции. После измерения напряжения в последней из «n-1» точек отключают шины от низковольтного источника питания, выбирают «m» точек с максимальными значениями напряжения из «n» точек. С помощью блоков крепления устанавливают в «m» точках катушки индуктивности и соединяют их выходные концы параллельно, которые затем подключают к блоку аккумулирования, снимают закоротку и включают электроустановку в работу.

Способ получения оперативного тока может быть реализован в электроустановке серии КРУ-БМ напряжением 6 кВ. Для этого электроустановку обесточивают. Вблизи или на ее токоведущих шинах 1 (Ш1), 1 (Ш2), 1 (Ш3) (фиг. 1), например, сечением s=50×5 мм² и длиной выбирают «n» точек 2 (Т1), 2 (Т2), … 2 (Т5), … 2 (Т7), … 2 (Т10), …2 (Tn) с координатами х₁, у₂, z₁, х₂, у₂, z₂, … х₅, у₅, z₅, … х₇, у₇, z₇, … х₁₀, у₁₀, z₁₀, … x_n, y_n, z_n, удобных для установки катушек индуктивности 3 (КИ1), 3 (КИ2), 3 (КИ3), 3 (КИ4), 3 (КИ5) (фиг. 3).

Шины 1 (Ш1), 1 (Ш2), 1 (Ш3) электроустановки соединяют закороткой 4 (ЗК) (фиг. 2) и подключают к внешнему низковольтному источнику питания 5 (ИП), в качестве которого используют автотрансформатор, например типа TSGC230KVA.

В точку 2 (Т1) (фиг. 2) устанавливают катушку индуктивности 3 (КИ1) со стальным сердечником с помощью блока крепления 6 (БК1) (фиг. 3). Катушка индуктивности 3 (КИ1) имеет длину намотки количество витков w=7880 и площадь поперечного сечения s_к=540 мм², а стальной сердечник имеет длину К выводам катушки индуктивности 3 (КИ1) подключают вольтметр 7(B), например типа Fluke 87V. Подают в шины 1 (Ш1), 1 (Ш2), 1 (Ш3) электроустановки ток I₁=100 А и измеряют напряжение U_изм1, выдаваемое катушкой индуктивности 3 (КИ1). Поворачивают катушку индуктивности 3 (КИ1) в точке 2 (Т1) в разных плоскостях и измеряют в каждой плоскости напряжение на ее выводах. Сравнивают полученные значения напряжения с предыдущими. Повторяют эти операции до тех пор, пока не получат максимальное значение напряжения на выводах катушки индуктивности 3 (КИ1) и определят плоскость, в которой значение напряжения максимально. Фиксируют положение катушки индуктивности 3 (КИ1) и отключают низковольтный источник питания 5 (ИП).

Используя катушку индуктивности 3 (КИ1) и блок крепления 6 (БК1), поочередно повторяют указанные операции в оставшихся точках 2 (Т2), … 2 (Tn) (фиг. 2).

После окончания измерений в точке 2 (Tn) отключают шины 1 (Ш1), 1 (Ш2), 1 (Ш3) от внешнего низковольтного источника питания 5 (ИП). Из «n» точек 2 (Т1), 2 (Т2), … 2 (Т5), … 2 (Т7), … 2 (Т10), … 2 (Tn) выбирают «m» точек с максимальными значениями напряжения U_изм. Пусть m=5 и точки расположились в следующем порядке 2 (Т1), 2 (Т2), 2 (Т5), 2 (Т7), 2 (Т10). В эти точки с помощью блоков крепления 6 (БК1), 6 (БК2), 6 (БК3), 6 (БК4), 6 (БК5) (фиг. 3) устанавливают катушки индуктивности 3 (КИ1), 3 (КИ2), 3 (КИ3), 3 (КИ4), 3 (КИ5). Далее, соединяют параллельно выходные концы катушек индуктивности 3 (КИ1), 3 (КИ2), 3 (КИ3), 3 (КИ4), 3 (КИ5) и подключают их к блоку аккумулирования 8 (БА). Затем снимают закоротку 4 (ЗК) и включают электроустановку в работу.

Таким образом, данный способ позволяет экономить материальные ресурсы, а именно высококачественную медь и сталь, необходимые для производства трансформаторов тока.