УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКЕ
DEVICE FOR CONTROL OF VOLTAGE IN THE ELECTRICAL INSTALLATION

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при сооружении и эксплуатации систем напряжением до 10 кВ в частотном диапазоне от 17 до 60 Гц.
Известно устройство для контроля высокого напряжения на токоведущих элементах электроустановки, содержащее индикатор ровного света, первый электрод которого гальванически соединен с контролируемым токоведущим элементом, а второй электрод емкостно связан с заземленными частями электроустановки, отличающееся тем, что с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введен индикатор прерывистого света, а индикатор ровного света выполнен в виде разрядного стабилизатора напряжения с корректорами положения и площади второго электрода, причем оба индикатора соединены между собой параллельно [1].
Это известное устройство индикации высокого напряжения основано на принципе определения наличия напряжения на контролируемом токоведущем элементе по свечению проходящего импульсного тока, что существенно усложняет его конструкцию, поскольку приходится вводить в него индикаторы ровного и прерывистого света, разрядный стабилизатор напряжения и другие электрические элементы.
Известны также устройство для контроля наличия напряжения высоковольтных сетей и правильности фазировки, содержащее емкостной датчик и аналого-цифровой преобразователь (АПЦ), при этом емкостной датчик выполнен в виде изолятора, внутри которого установлены с зазором два электрода, вывод одного из которых предназначен для подключения к высоковольтной шине через сигнальную шину, а вывод другого электрода через сигнальный экранированный провод подключен к аналоговому входу АПЦ, причем экран сигнального провода заземлен [2], и устройство для контроля наличия высокого напряжения и фазировки высоковольтных линий трехфазной сети в энергоустановке, содержащее для каждой фазы со стороны сборных шин датчик напряжения, подключенный к входу энергоустановки, выход которого соединен со входом соответствующего компаратора, и индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено для каждой фазы со стороны отходящих шин датчиком напряжения и дополнительным индикатором [3].
Данные известные устройства характеризуется высокой сложностью конструкции емкостного датчика напряжения, выполненного в виде емкостного делителя, и устройства индикации.
Заявитель настоящего изобретения ставил перед собой задачу существенно упростить конструкцию емкостного датчика напряжения за счет изменения конструкции емкостного электрода связи путем введения в нее металлического датчика низкой емкости, что существенно повышает чувствительность емкостного электрода связи, а также обеспечить снижение напряжения на сигнальном проводе емкостного электрода связи при отключенном блоке индикации и повысить эксплуатационную надежность устройства индикации. Вышеотмеченный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков устройства для контроля наличия напряжения в электроустановке, выполненного согласно настоящему изобретению, и представленной в нижеследующей формуле: «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 из себя высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, конструктивно выполненного в виде опорного полимерного изолятора с встроенным в него металлическим датчиком напряжения низкой емкости, при этом электрод связи соединен с индикатором напряжения посредством сигнального провода, один конец которого присоединен к датчику напряжения, а второй конец присоединен к емкости индикатора напряжения, выполняющей функцию низковольтного плеча вышеуказанного емкостного делителя напряжения; индикатор напряжения содержит, по меньшей мере, три идентичных канала, каждый функционально состоящий из узла выпрямителя-накопителя, компаратора и преобразователя накопленной электрической энергии в световой импульс; металлический датчик напряжения низкой емкости выполнен в виде шара; металлический датчик напряжения низкой емкости выполнен в форме пластины; металлический датчик напряжения низкой емкости выполнен в форме цилиндра».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для контроля наличия напряжения в электроустановке, выполненного согласно настоящему изобретению.
Предлагаемое устройство для контроля наличия напряжения в электроустановке, выполненное согласно настоящему изобретению, предназначено для визуального контроля наличия напряжения между шиной и корпусом распределительного устройства независимо в каждой из фаз в электроустановках на номинальное напряжение до 10 кВ в частотном диапазоне 17÷60 Гц. Оно состоит из индикатора напряжения 1, емкостных электродов связи 2, например, трех для каждой шины электроустановки, датчиков напряжения 3 и соединительных кабелей 4 (например, трех штук).
Индикатор напряжения 1 представляет собой элемент системы обнаружения, оснащенный специализированной схемотехникой, которая обнаруживает сигнал, подаваемый емкостным электродом связи 2, и показывает состояние напряжения (наличие или отсутствие) на главных цепях сети в электроустановках переменного тока напряжением до 10 кВ, в частотном диапазоне до 60 Гц. Конструкция схемотехники обеспечивает индикацию при экстремально слабых мощностях сигнала.
Индикатор напряжения 1 содержит, например, три идентичных канала, каждый функционально состоящий из узла выпрямителя-накопителя, компаратора и преобразователя накопленной электрической энергии в световой импульс. Светодиодная лампа канала мигает с частотой не менее 1,0 Гц при наличии контролируемого высокого напряжения. При отсутствии высокого напряжения индикация не производится.
Конструктивно индикатор напряжения выполняется в виде металлического или пластмассового корпуса с задним подключением проводников. На его лицевой панели располагаются светодиодные лампы 5 и разъем 6 для подключения кабеля устройства фазирования. На задней стенке индикатора напряжения 1 располагается соединительный разъем для подключения датчиков высокого напряжения и заземления 7.
Электрод связи 2 - это элемент, который создает емкость для индикатора напряжения 1 с помощью диэлектрика соединения и представляет из себя высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, конструктивно выполняемого в виде опорного полимерного облегченного изолятора с встроенным в него металлическим датчиком напряжения 3 низкой емкости. Электрод связи 2 соединяется с индикатором напряжения 1 посредством сигнального провода, один конец которого присоединяется к датчику напряжения 3, а второй конец присоединяется к емкости индикатора напряжения 1, выполняющей функцию низковольтного плеча вышеуказанного емкостного делителя напряжения.
По конструкции датчик напряжения 3 низкой емкости изготавливается в виде металлической пластины или металлического шара с выводом для крепления соединительного кабеля 4 с индикатором напряжения 1.
Изобретение работает следующим образом.
В индикатор напряжения 1 контролируемое напряжение поступает из первичной цепи через три электрода связи 2 типа ИОРПЭЛ на классы напряжения до 10 кВ. Электроды связи 2 крепятся с обеспечением электрического контакта между корпусом и соответствующей фазой и соединяются с индикатором напряжения 1 соединительными кабелями 4. На передней панели индикатора напряжения 1 присутствуют три светодиода 5 и разъем 6 для подключения кабеля устройств внешнего фазирования. Мигание светодиодов 5 индуцирует присутствие рабочего напряжения. Электроды связи 2 подключаются к индикатору напряжения 1 соединительными кабелями 4 через соединительный разъем, который располагается на задней стенке индикатора напряжения 1.
Перед включением и во время работы модуль индикации мнемосхем должен быть надежно заземлен посредством подключения провода заземления к контакту 1 разъема задней стороны устройства. Внешние электрические цепи подключаются к соединительному блоку, расположенному на задней стороне устройства.
Предлагаемое устройство для контроля наличия напряжения в электроустановке представляет собой техническое решение с затратами значительно меньшими, чем у аналогов и становится привлекательным в том числе и для низко бюджетных проектов, так как: 1) блок индикации со специализированной схемотехникой обеспечивает индикацию при экстремально слабых мощностях сигнала; 2) электрод связи с низкой емкостью обеспечивает высокий уровень безопасности работы при отключенном блоке индикации, а также создает абсолютно безопасный уровень напряжения сигнальных цепей; 3) электрод связи выполняется на базе облегченного полимерного изолятора.
Источники информации. [1] Описание изобретения к авторскому свидетельству №811154 «Устройство для контроля высокого напряжения на токоведущих элементах электроустановки», G01R 19/00, заявлено 16.03.79, опубликовано 07.03.81.
[2] Описание изобретения к авторскому свидетельству №1735959 «Устройство для контроля высокого напряжения на токоведущих элементах трехфазной электроустановки», Н02Н 3/24, G01R 19/00, заявлено 29.07.86, опубликовано 23.05.92.
[3] Описание полезной модели к патенту №61957 «Устройство для контроля наличия высокого напряжения и фазировки линий трехфазной сети в энергоустановке», Н02Н 9/04, G01R 19/155, заявлено 06.07.2006, опубликовано 10.03.2007.
[4] Описание полезной модели к патенту №108852 «Устройство для контроля наличия напряжения высоковольтных сетей и правильности фазировки и емкостной датчик», G01R 19/155, заявлено 05.07.2011, опубликовано 27.09.2011.
[5] Долин П. А., Фомин. А., Д. «Устройство сигнализации и блокировки от опасного приближения грузоподъемных механизмов к воздушным линиям электропередачи», Промышленная энергетика, 1974, №9, стр. 29. [6] Патент ФРГ №1294543, класс 21е 19/16, 1964.