УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛАНСНОЙ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использована для защиты трехфазных электроустановок от междуфазных коротких замыканий.
Известен силовой коаксиальный кабель для распределения электрической энергии в силовых сетях. Он содержит внутренний одножильный и внешний многожильный токопроводящие проводники с изоляцией между ними и внешнюю диэлектрическую защитную оболочку, содержащую стальные жилы [Патент на полезную модель № 43102 РФ, Н01В 9/00, 9/04, Кабель коаксиальный силовой / Бурлыко И.М., Гуринович С.Г.].
К недостаткам конструкции можно отнести сложную технологию изготовления, а также наличие стальных жил в диэлектрической оболочке, что приводит к искажению внешнего магнитного поля.
Наиболее близка к предлагаемому техническому решению балансная дифференциальная защита с применением кабельных трансформаторов тока. В балансной дифференциальной защите вместо двух трансформаторов тока обычной конструкции используется один трансформатор тока кабельного типа. Магнитопровод кабельного трансформатора тока выполнен в виде тороида, сквозь окно которого пропускаются два кабеля: питающий (прямой) кабель к обмотке статора и кабель от той же фазы к нейтрали электродвигателя (обратный кабель). При этом вместо вычитания вторичных токов двух разных трансформаторов тока производится вычитание магнитных потоков. В результате исчезает погрешность определения разности токов, обусловленная разными характеристиками намагничивания двух трансформаторов тока при классическом выполнении дифференциальной защиты [Г. Циглер. Цифровые устройства дифференциальной защиты. Принципы и область применения. Под ред. чл. - кор. РАН А.Ф. Дьякова. - М: Энергоатомиздат, 2005. - 148 с.]
Тем не менее, существенным недостатком такой защиты является появление тока небаланса из-за несимметричного расположения прямого и обратного кабелей в окне трансформатора тока. Это приводит к повышению уставки срабатывания защиты и снижению ее чувствительности.
Задачей полезной модели является создание нового устройства для балансной защиты высоковольтных электроустановок с достижением следующего технического результата: увеличение быстродействия защиты.
Уменьшение влияния токов небаланса из-за несимметричного расположения вводных и обратных кабелей в трансформаторе тока в балансной дифференциальной защите электроустановок с применением кабельных трансформаторов тока увеличит быстродействие защиты.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для балансной защиты высоковольтных электроустановок состоит из трех проводников коаксиального типа, представляющих собой токоведущую жилу и внешний проводник, разделенные диэлектриком, расположенных на одинаковом расстоянии от сенсора магнитного поля, при этом к токоведущей жиле проводников коаксиального типа подключены вводные кабели электроустановки, а к внешнему проводнику подключены обратные кабели от электроустановки.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для балансной защиты электроустановок, на фиг. 2 представлено место установки устройства для балансной защиты электроустановок.
Устройство для балансной защиты электроустановок состоит из проводников коаксиального типа 1, которые представляют собой токоведущую жилу 2 и внешний проводник 3, разделенные диэлектриком 4, и сенсорного устройства 5 для магнитного поля. Коаксиальные проводники 1 присоединяются к вводным 6 и обратным 7 кабелям электроустановки. В качестве сенсорного устройства используется магниточувствительная матрица на элементах Холла, которая измеряет магнитное поле между фазами.
Использование балансной защиты уменьшает количество сенсорных устройств (трансформаторов тока) с 6 до 3 (по одному на каждую фазу) по сравнению с дифференциальной защитой электроустановок. Предлагаемое решение уменьшит их число до одного на все три фазы по сравнению с прототипом, причем это не уменьшит технические характеристики защиты. Использование данного типа проводников позволяет установку трансформатора тока не на каждую фазу, а только одного сенсора магнитного поля, который будет измерять магнитное поле сразу от всех трех фаз. Проводники коаксиального типа используются для того, чтобы избавиться от несимметричного расположения кабелей в трансформаторе тока, что приведет к увеличению быстродействия защиты из-за уменьшения токов небаланса.
На фиг. 2 представлено место установки устройства для балансной защиты электроустановок, которое находится между началом вводных (питающих) силовых кабелей 8 от секции шин и электроустановкой 9, обмотка статора которого имеет выводы со стороны нейтрали. Устройство для балансной дифференциальной защиты присоединяется к проводникам коаксиального типа при помощи вводных 6 и обратных 7 кабелей электроустановки.
В соответствии с практикой использования коаксиальных проводников при симметричном нормальном (штатном) режиме работы электроустановки магнитное поле вне проводника будет равно нулю, в аварийном же режиме будет возникать магнитное поле, по значению которого подается сигнал об аварии. При этом магнитное поле будет измерено сенсором, расположенным в центре устройства, и по форме поля можно будет говорить о виде аварийной ситуации (потеря питания, несимметрия питающих напряжений или витковое замыкание внутри электроустановки).
Устройство работает следующим образом: регистрируемое значение магнитного поля в центре устройства для балансной защиты высоковольтных электроустановок при помощи сенсорного устройства 5 для магнитного поля, создаваемого проводниками 1 коаксиального типа, состоящими из токоведущей жилы 2 и внешнего проводника 3, разделенных диэлектриком 4, подключающих электроустановку 9 при помощи вводных 6 и обратных 7 кабелей к вводным (питающим) кабелям 8 от секции шин, позволяет определить вид аварийной ситуации (потеря питания, несимметрия питающих напряжений или витковое замыкание внутри электроустановки). При симметричном режиме магнитное поле в центре устройства для балансной защиты высоковольтных электроустановок будет равно нулю в отличие от аварийного режима.