PL175848B1 - Układ zasilania elektrycznego - Google Patents

Abstract

1 . Uklad zasilania elektrycznego, majacy wiele przelaczajacych i/lub trans- formatorowych stacji polaczonych ze soba kablami, przy czym kazdy kabel ma przynaj- mniej jeden przewód wewnetrzny i zew- netrzna powloke, która jest polaczona z obudowa stacji, jak równiez obwód lacznosci zawierajacy wiele przetworników polaczo- nych do kabli w stacjach i majacych magne- tyczne rdzenie otaczajace dookola kabel, znamienny tym, ze kazdy z przetworników (23A, 23B) jest polaczony zarówno z powloka, jak i z przewodem kabla (22A, 22B) od strony kabla oddalonej od polacze- n i a jego powloki z obudowa (20) stacji trans- formatorowej (11-1 do 11-3,12-1 do 12-3). Fig. 2 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy układu zasilania elektrycznego, mającego wiele przełączających i/lub transformatorowych stacji połączonych ze sobą kablami, przy czym każdy kabel ma przynajmniej jeden przewód wewnętrzny i zewnętrzną powłokę, która jest połączona z obudową stacji oraz obwód łączności zawierający wiele przetworników połączonych do kabli w stacjach i mających magnetyczne rdzenie otaczające dookoła kabel. Układ jest przeznaczony do łączności poprzez sieci zasilania elektrycznego nazywanymi dalej PLC (Power Line Communication = łączność na liniach energetycznych), a w szczególności poprzez sieci podziemne o wyższym napięciu od końcowego napięcia zasilania odbiorców-.

W większości krajów energia elektryczna jest dostarczana na dużą skalę przez przedsiębiorstwa wytwarzające i rozprowadzające energię elektryczną (elektrownie). Sieć rozdzielcza normalnie jest złożona z dużej liczby sieci niskiego napięcia do których dołączeni sąodbiorcy, tojest mieszkania i niewielkie przedsiębiorstwa, przy czym sieci niskiego napięcia są zasilane przez

175 848 sieć lub układ rozdzielczy wyższego napięcia. Sieci niskiego napięcia (odbiorców) mogą przykładowo pracować z napięciem 230 V (lub 440 V, 3 fazy).

Przesyłanie energii elektrycznej na dużą odległość odbywa się pod napięciem 132 kV lub 275 kV, zwanym dalej jako wysokie napięcie. Te wysokie napięcia są obniżane (ewentualnie w dwóch lub więcej etapach) przez stacje transformatorowe i przełączające (które określa się jako stacje główne lub stacje wysokiego napięcia) do napięcia 11 kV lub 33 kV, które będą nazywane napięciami średnimi, które z kolei są obniżane przez dalsze stacje transformatorowe i przełączające (podstacje) do końcowego napięcia sieci otrzymywanego przez odbiorcę.

Wykorzystywanie sieci do przesyłania sygnałów było często proponowane. Istmejąukłady łączności wewnętrznej pomiędzy pomieszczeniami w mieszkaniach do sprzężenia z układem telefonicznym i do przesyłania danych pomiędzy komputerami. Istnieje również wiele propozycji wykorzystania przesyłania sygnałów w sieci z przeznaczeniem do zdalnego odczytywania mierników (głównie liczników energii elektrycznej, chociaż liczniki gazowe i inne mierniki mogą być również sprzężone z siecią, korzystnie poprzez liczniki energii elektrycznej).

Opracowana jest międzynarodowa norma dla przesyłania sygnałów z zastosowaniem częstotliwości w zakresie 3-150 kHz. Standardem tym jest CENELECEN50065.1, gdzie podano, że częstotliwości w paśmie 3 kHz - 148,5 kHz są dostępne do przesyłania sygnałów w niskonapięciowych instalacjach elektrycznych. Pasmo to jest podzielone na kilka mniejszych pasm o różnych zastosowaniach i z różnymi przydzielanymi im zezwoleniami. Przykładowo pasmo 9 kHz 95 kHajest zarezerwowane dla dostawców energii elektrycznej i przedsiębiorstw im podległych.

Takie przesyłanie sygnałów odnosi się do użytkowników i jest stosowane w niskonapięciowych częściach sieci. Jednakże, jak to zauważono powyżej, sieć rozdzielcza normalnie zawiera poziomy średniego i wysokiego napięcia sprzężone poprzez transformatory mocy. Transformatory pomiędzy poziomami średniego napięcia i końcowego niskiego napięcia (dla odbiorców) są usytuowane w nienadzorowanych miejscach, które nie majążadnych gotowych środków łączności z innymi sieciami łączności, takimi jak układy telefoniczne. Często zatem pożądane jest sprzęganie sygnałów PLC (przenoszonych na liniach energetycznych) pomiędzy niskonapięciową i średnionapięciową częścią sieci oraz poprzez części średnionapięciowe sieci.

Sygnały o częstotliwości sygnalizacji nie przechodzą skutecznie przez transformatory mocy (rozdzielcze) i dlatego potrzebne są pewne środki sprzęgania sygnałów PLC wokół takich transformatorów dla uzyskania sygnalizacji pomiędzy niskonapięciową i średnionapięciową częściąsieci. Obejmująone odbieranie sygnałów i ich retransmisję, przy czym sygnały te sąprzetwarzane w celu usunięcia szumu. Może być również pożądane wykorzystanie różnych pasm częstotliwości po dwóch stronach transformatora (ma to tę zaletę, że sygnały przechodzące przez transformatory mocy nie są ze sobą związane).

Techniki nadawania i odbioru sygnałów są stosunkowo proste w przypadku sieci niskiego napięcia. Sprzęt służący do nadawania i odbioru sygnałów może być dołączony bezpośrednio do przewodów sieci.

Jednakże sieć średniego napięcia sprawia większe trudności zarówno z powodów elektrycznych jak i mechanicznych. Sieci średniego napięcia wymagają fizycznie wytrzymałej izolacji, którajest w znacznym stopniu niekompatybilna z bezpośrednimi połączeniami ze średnim napięciem. Ponadto dość delikatny i wrażliwy sprzęt elektroniczny jest w znacznym stopniu niekompatybilny z bezpośrednim dołączaniem do średnich napięć (używana nazwa średnie napięcie oznacza sieci rozdzielcze, np. 11 kV i jest napięciem zbyt wysokim w stosunku do większości sprzętu elektronicznego).

Tego typu urządzenia są zatem sprzęgane indukcyjne za pomocą przetwornika, który zawiera rdzeń magnetyczny umieszczony wokół kabla, by utworzyć transformator. Rdzeń ten ma nawinięte uzwojenie sygnałowe jako uzwojenie pierwotne, a sam kabel stanowi skutecznie jednozwojowe uzwojenie wtórne (dla nadawania; dla odbioru kabel tworzy jednozwojowe uzwojenie pierwotne, a uzwojenie sygnałowe jest wielozwojowym uzwojeniem wtórnym).

Sieci rozdzielcze mogą być napowietrzne, podziemne lub mieszane. Sieci wysokonapięciowe są normalnie napowietrzne, ponieważ zwykle przebiegają one na dużych odległościach w

175 848 dość otwartym terenie, a koszt zakopywania ich pod ziemią byłby zbyt wysoki. W wielu krajach sieci niskonapięciowe są zwykle podziemne, ponieważ są one usytuowane w gęsto zaludnionych terenach, gdzie przewody napowietrzne niepotrzebnie przeszkadzałyby i byłyby potencjalnie niebezpieczne. Sieć średniego napięcia może być napowietrzna lub podziemna. Podobnie jak w przypadku sieci niskonapięciowych są one zwykle podziemne na terenach miejskich i podmiejskich, przy czym określenie podziemny odnosi się głównie do kabli. Stacje transformatorowe i podstacje są zwykle usytuowane nad ziemią.

Sieć średniego napięciajest zwykle złożona z głównej stacji przełączającej i transformatorowej, gdzie doprowadzane wysokie napięcie jest obniżane do średniego napięcia, oraz z pewnej liczby łańcuchów średniego napięcia rozchodzących się promieniście od stacji głównej. Każdy łańcuch średniego napięcia złożony jest z szeregu podstacji, na których średnie napięcie jest obniżane do napięcia zasilania sieci lokalnej. Podstacja normalnie złożona jest z transformatora wraz ze stacją przełączającą, która może izolować transformator z każdej strony łańcucha.

W praktyce takie łańcuchy średniego napięcia są często instalowane parami, przy czym ich odległe końce są połączone tak, że tworzą one pętlę wychodzącą ze stacji głównej. Umożliwia to regulowanie długości dwóch łańcuchów···. Jeśli zatem na jakiejś podstacji wystąpi uszkodzenie, to podstacja ta może zostać odizolowana, a pętla zostanie skutecznie podzielona na dwa łańcuchy w tej podstacji, tak.że wszystkie inne podstacje mogą nadal być zasilane. Każda podstacja zawiera dwa wyłączniki po jednym dla każdej z dwóch stron łańcucha, w który jest ona włączona.

Nie są niczym niezwykłym odgałęzienia łańcuchów. Często wynika to z dodania dodatkowej pomocniczej podstacji po zainstalowaniu oryginalnego łańcucha. Często łatwiej jest dołączyć odgałęzienie od pewnego wygodnego punktu w łańcuchu do nowej podstacji (tworząc zatem układ w kształcie litery T) niż przerwać łańcuch w celu wprowadzenia nowej podstacji. Ponadto, jeśli nowa podstacja jest usytuowana w pewnej odległości od łańcucha, to taniej można ułożyć pojedynczy kabel łączący do tej podstacji niż instalować dwa równoległe kable, by utrzymać liniową strukturę łańcucha.

Podstacja, w której następuje obniżenie napięcia średniego do napięcia niskiego, wykorzystuje podziemne połączenia kablowe zarówno po stronie niskiego napięcia jak i po stronie średniego napięcia. Kable takie mająsilnąkonstrukcję z przewodzącąi zabezpieczającąpowłokąlub pancerzem, np. z aluminium (które może być pofalowane dla sprężystości) lub z ołowiu, albo z pasmami stalowych drutów tworzących tkaną siatkę. Na powłoce tej może być usytuowana zewnętrzna warstwa izolująca, np. z polietylenu, aby zapewnić mechaniczne i chemiczne (tzn. antykorozyjne) zabezpieczenie powłoki.

Średnie napięcie może być doprowadzane albo pojedynczym kablem zawierającym wszystkie przewody będące pod napięciem, albo oddzielnymi kablami dla każdego z przewodów będących pod napięciem. Często występujątrzy przewody pod napięciem, ponieważ sieci rozdzielcze są normalnie układami trójfazowymi, przynajmniej dla wysokich i średnich napięć. Możnajednak stosować pojedynczy przewód, ponieważ przy średnim napięciu może być używana tylko j edna faza, a ziemia i powłoka są często wykorzystywane j ako przewód zerowy lub powrotny. Przewód lub przewody wewnętrzne kabla są dobrze izolowane.

Obwód sygnalizacyjny na podstacji jest złożony z przetwornika niskiego napięcia po stronie niskiego napięcia, z przetwornika średniego napięcia po stronie średniego napięcia oraz z zespołu sygnalizacyjnego sprzęgającego oba te przetworniki; (określenia niskie napięcie i średnie napięcie oznaczają miejsca usytuowania przetworników, a nie napięcia sygnałów z którymi one pracują).

Normalnie istnieje ciągła droga przewodzenia przez podstację dla każdej z faz średniego napięcia, a więc pojedynczy przetwornik średniego napięcia może wystarczać dla sygnalizacji w obu kierunkach z podstacji w łańcuchu średniego napięcia; (oznacza to również, że sygnały mogą równie dobrze przechodzić przez podstację z jednej strony łańcucha średniego napięcia na drugą). Jeśli jednakjest to pożądane, to można zastosować dwa przetworniki średniego napięcia, po jednym po każdej (średnionapięciowej) stronie podstacji. Jeśli podstacjajest usytuowana przy końcu swego łańcucha, przy czym jeden z jej wyłączników jest rozwarty, by izolować jąod inne175 848 go łańcucha, to możliwe jest również nadawanie sygnałów do tego innego łańcucha, jeśli zachodzi taka potrzeba.

Obwód przesyłań^; i sygnałów na każdej podstacj i w łańcuchu kieruj e sygnały od strony niskiego napięcia (sieci) w kierunku do stacji wysokiego napięcia i odbiera informacje od tej stacji wysokiego napięcia. Może on również działać jako przekaźnik pomiędzy stacją wysokiego napięcia i dalszymi podstacjami po stronie łańcucha oddalonej od stacji wysokiego napięcia.

Może być korzystne skuteczne podzielenie sieci średniego napięcia na sekcje dla przesyłania sygnałów o różnej częstotliwości pasma dla różnych sekcji.

W celu przesyłania sygnałów wzdłuż kabla średnionapięciowego, sygnały te powinny być indukcyjnie wprowadzane w kabel przez przetwornik i musząprzechodzić przez kabel od jednej podstacji do następnej oraz być indukcyjnie wyprowadzane z tego kabla przez przetworniki na innych podstacjach i/lub na stacji wysokiego napięcia do detekcji.

W pewnych wypadkach, zwłaszcza w podstacjach umieszczonych w budynkach, powłoka zostaje zdjęta z końca kabla, tak że dostępny jest przewód wewnętrzny (wraz ze swąizolacją). Jeżeli kabel ma kilka przewodów, to wszystkie one są równoważne dla obecnych celów, i dlatego dla wszystkich wewnętrznych przewodów zastosowano określenie przewód w liczbie pojedynczej. Ten wewnętrzny przewód jest dołączony do odpowiedniego zacisku stacji przełączającej. Zwykle na przewód i zacisk nałożona jest na miejscu izolująca osłona ochronna, typowo termokurczliwa osłona. Do końca powłoki kabla dołączona jest przewodząca taśma, przymocowana również do obudowy stacji przełączającej, aby zapewnić uziemienie powłoki.

Przy takim zakończeniu kabla przetwornik średniego napięcia może być umieszczony wokół wewnętrznego przewodu bez nadmiernych trudności.

Jednakże w wielu przypadkach, zwłaszcza w podstacjach umieszczonych na zewnątrz budynków, kabel jest mocowany do stacji przełączającej (lub transformatora) poprzez dławnicę, która uszczelnia ten kabel względem obudowy urządzenia, przy czym dławnica ta normalnie mocuje powłokę do obudowy zarówno mechanicznie jak i elektrycznie. Obudowa jest uziemiona (typowo przez dołączenie do dużej zakopanej maty metalowej), dzięki czemu powłoka kabla jest skutecznie uziemiona przy końcach kabli. Powłoka kabla może być również uziemiona w wielu miejscach pomiędzy podstacjami. Nawet jeśli, jak to zwykle ma miejsce, kabel ma izolującą osłonę, osłona ta może być przebita w wielu miejscach przypadkowo lub umyślnie

Przy takim zakończeniu kabla, powłoka kabla eletromagnetycznie ekranuje wewnętrzny przewód kabla. Przetwornik sygnalizacyjny koniecznie musi mieć swój rdzeń magnetyczny umieszczony wokół całego kabla, to znaczy zarówno wokół powłoki jak i wokół przewodu wewnętrznego. Jest oczywiste, że strumień magnetyczny wprowadzony w rdzeń przez sygnały w uzwojeniu sygnałowym będzie indukować sygnały głównie w powłoce kabla, a przewód kabla jest ekranowany przez jego powłokę. Sygnały indukowane w kablu będą zatem występować głównie w powłoce kabla.

Powłoka kabla uniemożliwia wprowadzenie sygnałów przez sprzężenie z przewodem kabla i sygnały są indukowane w powłoce. Jak już omówiono powyżej, powłoka może być jednak równie dobrze uziemiona w wielu punktach na swej długości lub nawet na zasadniczo całej swej długości. Wszelkie sygnały indukowane w niej są zatem podatne na szybkie rozproszenie. Sygnały w powłoce nie mogą być zatem wykorzystywane niezawodnie do przesyłania sygnałów.

Aby osiągnąć skuteczne przesyłanie sygnałów, muszą być one indukowane w przewodzie kabla. Oznacza to, że działanie ekranujące powłoki kabla musi być jakoś przezwyciężone. Aby to osiągnąć, powłoka kabla przyjego zakończeniu, musi być odizolowana od obudowy transformatora.

W znanej dławnicy jednym sposobem jest takie jej przekonstruowanie, by zawierała ona izolujący kołnierz. Powłoka kabla musi być zakończona wewnątrz dławnicy, a taśma uziemiająca musi być dołączona do tego izolowanego końca powłoki i poprowadzona z powrotem wzdłuż kabla, a następnie zawrócona do obudowy transformatora na zewnątrz dławnicy, aby zakończyć połączenie powłoki z obudową transformatora.

Przetwornik może być wtedy umieszczony wokół kabla blisko dławnicy uszczelniającej wprowadzenie przewodu do obudowy transformatora, przy czym taśma uziemiająca, która po6

175 848 wraca wzdłuż kabla, jest przeprowadzona przez ten przetwornik. Powoduje to skuteczne usunięcie sprzężenia powłoki kabla z rdzeniem magnetycznym przetwornika, ponieważ powłoka jest połączona szeregowo z taśmąuziemiającą, która przechodzi przez rdzeń z przeciwnym kierunku. Sygnał przyłożony do rdzenia magnetycznego będzie skutecznie indukować jednakowe napięcia w powłoce kabla i w taśmie uziemiającej. Napięcie te sąpołączone szeregowo z przeciwnym znakiem i będą się kasować, na skutek czego w powłoce nie będzie indukowane napięcie.

Rdzeń magnetyczny jest zatem zdolny do indukowania sygnału w przewodzie kabla, a sygnał ten przemieszcza się wzdłuż kabla do innych podstacji sieci średniego napięcia. Podobne konstrukcje na innych podstacjach i na stacji wysokiego napięcia umożliwiają wykrywanie takich sygnałów w przewodzie kabla bez ekranowania w stosunku do przetwornika przez powłokę kabla.

Jeżeli instalowana jest nowa podstacja i wykonuje się nowe połączenie lub połączenie jest odnawiane z jakiegoś innego powodu, to taka modyfikacja normalnej konstrukcji dławnicy (to znaczy zainstalowanie zmodyfikowanej dławnicy) jest możliwa bez niepotrzebnych kłopotów. Jednakże jest skrajnie trudne, jeśli nie całkowicie niemożliwe do wykonania, zainstalowanie przetwornika na istniejącej podstacji z normalnymi dławnicowymi zakończeniami kabla.

W technice opisano wiele układów do transmisj i danych za pośrednictwem sygnałów przesyłanych poprzez linie przesyłowe.

W EP 0 098 066 opisano układ, w którym sygnały są przyłączone do jednej z dwóch przesyłowych linii poprzez przetwornik sygnałów i dławik o wysokiej impedancji do częstotliwości prądu i niskiej impedancji do częstotliwości sygnału i rozłącznie połączone pomiędzy dwoma liniami przesyłowymi od strony przetwornika sygnałów. Podczas przysyłania sygnałów dławik jest połączony z obwodem, poprzez przetwornik sygnałów, co powoduje, że sygnały mogą być przesyłane poprzez linię energetyczną tylko od strony przeciwległej do dławika.

W EP 0395 496 opisano układ do zdalnego odczytu liczników poprzez linie energetyczne, w którym zastosowano klucz przesunięcia częstotliwości pomiaru. W układzie tym układ logiczny jest reprezentowany przez dwie częstotliwości. Każdy licznik monitoruje linię energetyczną poprzez połączenie transformatora dołączonego do linii przesyłowych. Sygnał z transformatora przechodzi przez filtr pasmowy i przez ogranicznik do dwóch cyfrowych detektorów. Każdy z detektorów cyfrowych ma dwa kanały częstotliwości przesuniętej o 90°.

W EP 0178 804 opisano również układ do zdalnego odczytu poprzez linie energetyczne, w którym sygnały są dołączone do linii zerowej poprzez transformator sygnału z rdzeniem ferrytowym, który ma stosunkowo niską przenikalność magnetyczną częstotliwości mocy w porównaniu do przenikalności częstotliwości sygnału.

W GB 2 235 053 przedstawiono urządzenie do identyfikacji wielożyłowych kabli (zwykle 3 żyłowych) pośród wiązek innych kabli. Do kabla dołącza się napięcie, które wytwarza pole magnetyczne dookoła kabla, które następnie wykrywa się pierścieniowym zaciskiem mającym sześć cewek.

W US 4 490 671 opisano oznaczanie ilości zwojów nawiniętych na magnetyczny rdzeń. Napięcie podłącza się do rdzenia badanego i rdzenia testowego o znanej ilości zwojów i porównuje napięcia wyjściowe obydwu rdzeni.

W US 4 723 220 opisano monitorowanie napowietrznych linii wysokiego napięcia. Kontenerowy, pierścieniowy monitor jest zamocowany do linii przesyłowej. Monitor ma dwa taśmowe kondensatory do pomiaru napięcia linii, rdzeń magnetyczny Rogowskiego do pomiaru natężenia prądu i zebro rdzeniowe nawinięte dookoła linii przesyłowej pełniące funkcję nadajnika sygnałów do umieszczonego na ziemi odbiornika.

W GB 2 226 888 opisano monitorowanie regulatora napięcia w samochodzie. Obwód każdego regulatora ma uzwojenie na wspólnym magnetycznym rdzeniu, który ma czujnik współczynnika Halla. Prąd płynący przez regulator jest porównywany z prądem referencyjnym dla tego regulatora.

175 848

W DE 2 748 451 przedstawiono przesyłanie sygnałów telefonicznych przez przewody połączone z uzwojeniem magnetycznego rdzenia. Alternatywnie przewody są połączone z magnetycznym rdzeniem poprzez dodatkowe uzwojenie sygnału.

Układ zasilania elektrycznego według wynalazku, mający wiele przełączających i/lub transformatorowych stacji połączonych ze sobą kablami, przy czym każdy kabel ma przynajmniej jeden przewód wewnętrzny i zewnętrzną powłokę, która jest połączona z obudową stacji, jak również obwód łączności zawierający wiele przetworników połączonych do kabli w stacjach i mających magnetyczne rdzenie otaczające dookoła kabel, charakteryzuje się tym, że każdy z przetworników jest połączony zarówno z powłokąjak i z przewodem kabla od strony kabla oddalonej od połączeniajego powłoki z obudową stacji transformatorowej. Przynajmniej jedno zakończenie kabla korzystnie ma dławnicę, w której powłoka kabla jest połączona z obudową stacji transformatorowej i korzystnie ma wewnętrzny przewód o dostępnej długości, którego powłoka jest połączona taśmą uziomową z obudową stacji transformatorowej, przy czym przetwornik jest połączony wokół powłoki kabla. Przetwornik korzystnie jest połączony wokół dostępnej długości wewnętrznego przewodu, a taśma uziomowa przechodzi przez ten przetwornik. Przetwornik korzystnie ma dwie rozdzielne sekcje magnetycznego rdzenia, które mają zazębiające się klinowo powierzchnie, albo mają zazębiające się ślizgowo powierzchnie. Przetwornik korzystnie ma oddzielne sterujące uzwojenie i czujnikowe uzwojenie, a przynajmniej jedno ze sterujących lub czujnikowych uzwojeń jest częścią strojonego obwodu, który korzystnie jest regulowany. Przetwornik korzystnie ma oddzielne nadzorujące uzwojenie.

Główną cechą przedmiotowego wynalazku jest opracowanie układu przesyłania sygnałów w sieci średniego napięcia, gdzie sygnały są indukcyjnie sprzęgane z kablem i wykrywane na kablu dołączonym do podstacji za pomocą przetwornika zawierającego magnetyczny rdzeń otaczający kabel, przy czym kabel złożony jest z wewnętrznego przewodu i zewnętrznej powłoki, która jest dołączona do obudowy podstacji i przez to uziemiona.

Układ według wynalazku jest zastosowany w sieci doprowadzania energii elektrycznej zawierającej wiele stacji przełączania i/lub stacji transformatorowych połączonych ze sobą kablami, przy czym każdy kabel ma przynajmniej jeden przewód wewnętrzny i zewnętrzną powłokę, która jest dołączona do obudowy stacji, a obwód łączności zawiera wiele przetworników sprzężonych z kablami w stacjach i charakteryzuje się tym, że każdy przetwornik jest połączony po stronie swego kabla oddalonej od połączenia powłoki z obudową stacji, przez co przetwornikjest sprzężony zarówno z powłokąjak i z przewodami kabla.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że ekranujące i uziemiające działanie powłoki kabla me stanowi przeszkody dla sprzęgania sygnału, jak dotychczas uważano. W rezultacie możliwe jest skuteczne przesyłanie sygnałów wzdłuż kabla (głównie wzdłuz wewnętrznego przewodu) bez konieczności izolowania powłoki względem obudowy transformatora.

Jeżeli powłoka nie jest uziemiona (po wychodzącej stronie kabla, tzn. po stronie przeciwległej do zakończenia w transformatorze) natychmiast przy przetworniku, wówczas duży sygnał w stosunku do sygnału indukowanego w przewodzie wewnętrznymjest indukowany w powłoce i przemieszcza się wzdłuż powłoki. Powłoka stanowi bardzo nieregularną linię przesyłowąz ziemią. Nieregulamości te są powodowane przez zmieniające się pojemności i różne drogi przewodnościowego upływu o zmieniających się rezystancjach do ziemi. Ta ogólna nieregulamość i w szczególności przewodnościowe drogi upływu powodują silne tłumienie, tak że sygnał powłoki odbierany przy drugim końcu kabla może równie dobrze być niezauważalny.

Jednakże powłoka tworzy również linię przesyłową o stosunkowo wysokiej jakości z przewodem wewnętrznym. Stwierdzono, że występuje zrównoważenie sygnałów pomiędzy powłoką a przewodem wewnętrznym tak, że wzdłuż znacznej długości kabla sygnał jest przenoszony do przewodu wewnętrznego z amplitudą porównywalną z sygnałem w powłoce. Sygnał wprowadza się w przewód wewnętrzny, który stanowi linię przesyłowąprzebicgaiącąna całej długości kabla do następnej podstacji; (jednym sposobem realizacji tego sprzężenia z powłoki do wewnętrznego przewodu jest wytwarzanie przez prąd napięcia wzdłużnego w powłoce, która jest pojemnościo8

175 848 wo sprzężona z wewnętrznym przewodem, by tworzyć napięcie wzdłużne, a zatem prąd w tym przewodzie).

Jeżeli powłoka jest dobrze uziemiona (dla częstotliwości sygnałów) w punkcie środkowym wzdłuż kabla (np. przez środkową podstację), to sygnał w powłoce jest zmniejszony do małej wartości w tym punkcie. Poza tym punktem sprzężenie sygnału pomiędzy przewodem wewnętrznym a powłoką działa odwrotnie, przekazując skutecznie część sygnału z wewnętrznego przewodu do powłoki, a jeśli powłoka jest również uziemiona w jakimś dalszym punkcie, będzie to powodować dalszą stratę siły sygnału. Chociaż jednak wyrównywanie sygnału w takich okolicznościach powoduje tłumienie, wartość takiego tłumienia nie jest nadmiernie duża.

Ponadto powłoka kabla rzeczywiście ekranuje wewnętrzny przewód, ekranowanie to nie jest kompletne, tak że znaczny sygnał jest indukowany w przewodzie wewnętrznym przy nadajniku.

Przewód wewnętrzny ma wystarczająco duży sygnał i ma wystarczająco małe tłumienie, co umożliwia przesyłanie sygnałów w praktycznie wszystkich sieciach średniego napięcia.

Jeżeli kabel ma kilka przewodów wewnętrznych, to sygnał będzie oczywiście podzielony pomiędzy te przewody. Będą one również sprzężone razem wystarczająco blisko, by jakakolwiek nierównowaga pomiędzy sygnałami na tych przewodach była silnie eliminowania na stosunkowo małej długości kabla.

Główna zaleta układu według wynalazku wobec znanego układu opisanego powyżej polega na tym, że może być on łatwo instalowany w istniejących sieciach średniego napięcia. Według wynalazku przetwornik korzystnie ma dzielony rdzeń magnetyczny, który można otworzyć, aby możliwe było umieszczenie go wokół kabla (w powłoce), a następnie można go zamknąć, aby utworzyć pętlę magnetyczną o małej reluktancji. Można zatem rdzeń łatwo zamocować wokół istniejącego kabla w podstacji w łatwo dostępnym punkcie na zewnątrz obudowy transformatora lub stacji przełączającej bez żadnych dalszych kłopotów po stronie średniego napięcia tej podstacji. Przy opisanym powyżej znanym rozwiązaniu kabel średniego napięcia musiałby być odłączany od transformatora i ponownie instalowany z bardziej skomplikowaną konstrukcjąmocowania, opisaną powyżej.

Oczywiście po stronie niskiego napięcia podstacji musi nastąpić w pewnym stopniu ingerencja w celu sprzężenia zespołu sygnalizacyjnego z kablami niskiego napięcia i w celu zasilania tego zespołu. Wymaga to jednak tylko połączenia zespołu sygnalizacyjnego z kablem niskiego napięcia, a to jest stosunkowo proste do wykonania.

Oczywiście w sieci płyną silnie prądy (typowo 50 lub 60 Hz) i może wystąpić niebezpieczeństwo nasycenia rdzenia przetwornika polami magnetycznymi wytwarzanymi przez te prądy.

W układzie trójfazowym trzy fazy powinny być zgrubnie zrównoważone, tak że ogólny prąd płynący poprzez te trzy fazy razem powinien być maty. Ponadto transformator często jest połączony raczej w układzie trójkąta niż w układzie gwiazdy, tak że ogólny prąd płynący poprzez trzy fazy jest wtedy zerowy, nawetjeśli układjest niezrównoważony. Przetwornik otacza kabel, a więc, jeśli mamy pojedynczy kabel zawierający trzy przewody dla trzech faz zasilania trójfazowego, to wówczas ogólny prąd sieciowy płynący poprzez przetwornik będzie mały lub zerowy.

Jeśli sieć jest jednofazowa lub ma część jednofazową (np. odgałęzienie), wówczas kabel ma tylko przewód jednej fazy. Prąd tej fazy musi oczywiście mieć drogę powrotną, którą normalnie jest przewód zerowy. Główną drogatego powrotu zerowego jest często powłoka kabla. Również w tym przypadku ogólny prąd sieciowy płynący poprzez przetwornik otaczający kabel zależy od tego, jak silny prąd powrotny będzie płynąć poprzez powłokę kabla (a zatem poprzez przetwornik) i jak silny prąd przepływa poprzez inne drogi uziemienia.

Według wynalazku przetwornik jest umieszczony wokół kabla w miejscu zawierającym jego powłokę. W powyższych sytuacjach nieprawdopodobne jest, by przetwornik był nasycony przez prądy sieciowe. Jednakże w tym układzie mogą istnieć niezrównoważone prądy sieciowe płynące w pewnych okolicznościach przez przetworniki (warunki te obejmująpewne układyjednofazowe i stany uszkodzeniowe w układach tójfazowych). Może być zatem pożądane zastosowanie niewielkiej kontrolowanej szczeliny powietrznej w rdzeniu, aby zmniejszyć to niebezpieczeństwo do minimum. Dogodny wymiar takiej szczeliny może być rzędu 200pm.

175 848

W znanym układzie prąd powłoki nie jest sprzęgany z przetwornikiem, który dzięki temu ma tylko ogólny prąd płynący poprzez przewód lub przewody fazowe. Niebezpieczeństwo nasycenia rdzenia przetwornika jest zatem większe. Jeżeli przetwornikjest umieszczony wokół kabla trójfazowego, to ogólny prąd jest mały lub zerowy, ale w przypadku kabla jednofazowego lub jeśli przetwornik jest umieszczony wokół jednego przewodu fazowego bez powłoki w podstacji, wówczas wystąpią duże prądy sieciowe płynące poprzez przetwornik.

Może być zatem pożądane stosowanie układu według wynalazku nawet w tych podstacjach, w których zakończenie kabli wewnętrznych przewodów jest odsłonięte w dostatecznej długości, aby zmniejszyć do minimum ryzyko nasycenia rdzenia przetwornika przez takie prądy uszkodzeniowe. Jeżeli korzystne jest umieszczenie przetworników wokół dostępnych części wewnętrznych przewodów kabli, to powinny być one usytuowane blisko punktu, gdzie przewody te wychodzą z kabli, tak aby przechodziły one wokół wszystkich trzech przewodów (zakładając układ trójfazowy) i zmniejszały do minimum ogólne prądy sieciowe. Ponadto taśmy uziemiające powinny być przeprowadzone przez przetworniki z przyczyn omówionych poniżej, związanych z wykrywaniem uszkodzeń.

Cechą charakterystyczną przedmiotowego wynalazku jest dwuczęściowy, dzielony przetwornik, zawierający rdzeń magnetyczny, który może być umieszczony wokół kabla średniego napięcia i zamknięty. Zamykanie wykonuje się korzystnie za pomocą śrub. Te dwie części przetwornika mogąbyć całkowicie oddzielne lub też mogąbyć połączone ze sobąprzegubowo. Jedna część korzystnie jest złożona tylko zjednej sekcji rdzenia magnetycznego, natomiast druga część zawiera uzwojenie przeznaczone do połączenia z zespołem sygnalizacyjnym.

Współpracujące ze sobą powierzchnie dwóch części rdzenia mogą mieć uzupełniające się kształty, aby zapewnić właściwy montaż. Aby zmniejszyć do minimum szczelinę powietrzną pomiędzy połączeniami, te współpracujące powierzchnie mogą nachodzić na siebie i tworzyć szczelne zamknięcie.

Dotychczas przyjmowano, że rdzeń ma jedno uzwojenie, które jest wykorzystywane zarówno do nadawania jak i do odbioru. Może to korzystne zastosowanie oddzielnych uzwojeń do nadawania i odbioru. Dzięki temu liczba zwojów dla nadawania i odbioru będzie różna. Jeżeli uzwojenie odbiorcze ma więcej zwojów niż uzwojenie nadawcze, to następować będzie podwyższenie sygnału. Jednakże nadawanie będzie miało tendencję do nasycania obwodów odbiorczych sprzężonych z tym samym rdzeniem magnetyczny, a zatem takie podwyższanie sygnału pogarszałoby ten problem.

Może być również pożądane posiadanie uzwojenia nadzorującego na rdzeniu magnetycznym; (może być pożądane posiadanie więcej niż jednego takiego uzwojenia). Takie uzwojenie nadzorujące może być wykorzystywane do różnych celów.

Po pierwsze może być ono wykorzystywane do nadzorowania mdukcyjności lub reluktancji (oporu pętli magnetycznej) rdzenia, aby stwierdzać przez to, czy rdzeń został prawidłowo zmontowany. Dla prawidłowego działania obie części rdzenia muszą być zmontowane z minimalną szczeliną powietrzną. Jeśli rdzeń jest zmontowany ukośnie lub z zanieczyszczeniami, takimi jak brud, albo też popękał przy niewłaściwym manipulowaniu nim, lub podlega naprężeniu, albo nastąpiło jego zanieczyszczenie po montażu, wówczas reluktancja tego rdzenia może być duża. Uzwojenia nadawania i odbioru nie będą wtedy właściwe sprzężone z kablem. Duża reluktancj a rdzenia magnetycznego będzie powodować znacznie mniej szą indukcyjność niż być powinna i do wykrywania tego można stosować uzwojenie nadzorujące.

Po drugie, chociaż zysk (lub współczynnik Q) sprzężenia uzwojeń nadawczego i odbiorczego dla określonego kabla zwykle będzie mały, może być jednak pożądane strojenie tych sprzężeń. Można to wykonać (korzystnie automatycznie) albo przez regulowanie pojemności dołączonych równolegle do uzwojeń, albo przez zastosowanie uzwój eń z zaczepami i decydowa-, nie, który zaczep ma być wykorzystywany. Uzwojenie nadzorujące może być wykorzystywane do nadzorowania parametrów kabla, a zatem umożliwia odpowiednie wybranie pojemności lub zaczepu (albo przy pierwotnym instalowaniu, albo później okresowo lub w sposób ciągły).

175 848

Po trzecie, uzwojenie nadzorujące może być wykorzystywane do nadzorowania ogólnego prądu sieciowego płynącego w kablu. Ma to na celu nadzorowanie prądu uszkodzeniowego w sieci średniego napięcia, jak to zostanie omówione poniżej. Można to realizować przez mierzenie indukcyjności rdzenia. Jeżeli ogólny prąd sieciowy jest wystarczająco duży by rdzeń był bliski nasycenia, wówczas indukcyjność rdzenia będzie malała. Duży ogólny prąd sieciowy będzie zatem modulować indukcyjność rdzenia z podwojoną częstotliwością sieci, a amplituda modulacji zależy od wartości tego ogólnego prądu sieciowego.

Jeżeli rdzeń magnetyczny ma więcej niż jedno uzwojenie, wówczas wszystkie uzwojenia są korzystnie na tej samej części rdzenia (to znaczy na tej samej części przetwornika). Ta część rdzenia korzystnie ma również obwód identyfikacyjny, który zawiera oprzewodowany na stałe numer identyfikacyjny (np. w postaci mikroukładu z kodem), tak że zespół sygnalizacyjny wie, kiedy przetwornikjest dołączony do jednego z jego portów, a ponadto może sprawdzić też rodzaj tego przetwornika.

W sieci rozdzielczej średniego napięcia mogą przypadkowo wystąpić uszkodzenia, przy czym głównym rodzajem uszkodzenia jest zwarcie w jakimś miejscu. Będzie to powodować wystąpienie prądu uszkodzeniowego, który jest typowo dwa lub więcej rzędów wielkości większy niż normalne prądy obciążenia, np. 5 kA w porównaniu z 50 A. Stacja główna (wysokiego napięcia) normalnie zawiera wyłączniki, które otwierają się przy takich uszkodzeniach (wyłączniki te mogąz powrotem zamykać się automatycznie, ale oczywiście znowu otwierają się natychmiast, jeżeli uszkodzenie nie ma charakteru przejściowego).

Oczywiście pożądane jest możliwie sprawne zlokalizowanie usterki. W aktualnych warunkach polega to na kolejnym sprawdzeniu każdej podstacji, w której trzeba otwierać i zamykać wyłączniki, by stwierdzić, jak daleko łańcuch podstacji można z powrotem połączyć ze stacją wysokiego napięciabez powtórnego pojawienia się prądu uszkodzeniowego. W ten sposób lokalizuje się uszkodzenia na jednej podstacji lub pomiędzy parą sąsiednich podstacji.

W układzie według wynalazku uzwojenie nadzorujące na przetworniku może być wykorzystywane do nadzorowania wartości ogólnego prądu sieciowego płynącego poprzez przetwornik. Może być to sygnalizowane do dogodnego miejsca w sieci, typowo na stacji głównej, albo w regularnych odstępach czasu, albo przy nagłych zmianach, lub też kiedy nastąpi przekroczenie ustawionego poziomu programowego. - Informacja ta może być użyteczna przy lokalizowaniu uszkodzenia.

Istnieją różne rodzaje uszkodzeń, ale głównie dotyczą one zwarcia pomiędzy przewodem fazowym a ziemią, typowo na skutek uszkodzenia kabla lub w wyniku uszkodzenia w podstacji. Prąd uszkodzeniowy będzie płynąć poprzez ziemię z powrotem do stacji głównej.

Jak opisano powyżej, sieć średniego napięcia typowo złożona jest z dwóch łańcuchów podstacji połączonych ze sobą na swych odległych końcach (tzn. na końcach oddalonych od stacji głównej). Jednakże powłoki kabli (oraz połączenia pomiędzy powłokami kabli na podstacjach) tworzą ciągłą pętlę z oboma końcami usytuowanymi na stacji głównej. Ponadto istniejądrogi ziemne poprzez uziemienie z powłok kabli. Powrotny prąd ziemny spowodowany poprzez uszkodzenie będzie zatem dzielić się pomiędzy te trzy drogi w proporcjach zależnych od różnych ich rezystancji.

Dla typowego przetwornika w układzie, według wynalazku, wokół kabla trójfazowego ogólny prąd sieciowy przepływający poprzez ten przetwornik jest mały lub zerowy w normalnych warunkach. Po uszkodzeniu dodatkowy prąd uszkodzeniowy będzie płynąć w jednym lub w kilku z tych przewodów fazowych. Ten prąd uszkodzeniowy powraca jako ziemny prąd powrotny podzielony pomiędzy powłokę kabla, poprzez który płynie prąd uszkodzeniowy fazy, powłokę kabla po stronie oddalonej od uszkodzenia i poprzez normalne uziemienie. Prąd uszkodzeniowy powłoki płynący poprzez przetwornik będzie zatem mniejszy niż prąd uszkodzeniowy fazy płynący przez ten przetwornik, a więc normalnie będzie występować znaczny ogólny prąd sieciowy płynący przez przetwornik.

Przy nadzorowaniu indukcyjności przetwornika w sposób opisany powyżej, wystąpienie ogólnego prądu sieciowego wystarczająco dużego, by zbliżyć rdzeń przetwornika do stanu nasy175 848 cenia, może być zatem wykryte i może być zmierzona wartość tego prądu. Taki ogólny prąd sieciowy będzie normalnie wskazywał na wystąpienie uszkodzenia. Różne podstacje wykrywające w ten sposób uszkodzenie będą sygnalizować jego stan i poziomy natężenia prądu do stacji głównej . Można następnie analizować różne sygnały, by w ten sposób pomóc w zlokalizowaniu usterki.

Chociaż nadzorowanie mdukcyjności rdzenia przetwornika zapewnia tylko dość zgrubne wskazanie natężenia ogólnego prądu sieciowego, to zwykle wystarcza do zlokalizowania uszkodzenia. Gdyby dwa uszkodzenia wystąpiły równocześnie, np. spowodowane przez piorun, a jeden prąd uszkodzeniowy nie zakrywa drugiego, wówczas stacja główna jest zdolna do stwierdzenia, że nastąpiły dwa uszkodzenia i do zlokalizowania ich przez przeanalizowanie wartości sumarycznych prądów uszkodzeniowych w różnych podstacjach.

Oczywiście kierunek oraz wartość ogólnego prądu sieciowego płynącego poprzez przetwornik można określić odpowiednim sposobem. Taka dodatkowa informacja zwykle jest użyteczna przy dokładniejszym lokalizowaniu uszkodzenia.

Jeżeli zespół sygnalizacyjny wykrywa nadmierny prąd, to normalnie natychmiast wysyła sygnał. Ponieważ sygnalizacj a korzystnie jest realizowana na częstotliwościach rzędu 100 kHz w porównaniu z częstotliwością sieci wynoszącą 50 lub 60 Hz, zespoły sygnalizacyjne powinny mieć czas wystarczający do nadania lub wysyłania komunikatów o prądach uszkodzeniowych zanim stracą zasilanie.

Bardzo duży prąd uszkodzeniowy może spowodować nasycenie rdzenia przetwornika do takiego stopnia, że nie będzie on mógł już wysyłać sygnału. Niebezpieczeństwo to jest zmniejszone, jeśli rdzeń zawiera małą szczelinę powietrzną, jak to omówiono powyżej. Zespół sygnalizacyjny może jednak zawierać wystarczająco pojemny element magazynujący (np. akumulator), aby mógł kontynuować nadawanie sygnałów przez krótki czas po zaniku średniego napięcia; (oczywiście normalna sygnalizacja dotycząca takich zagadnień jak dokonywanie odczytu mierników u użytkowników w sieci niskiego napięcia byłaby zawieszona natychmiast po wystąpieniu uszkodzeń tego typu). Zanik średniego napięcia nie ma wpływu na propagację sygnałów wysokiej częstotliwości.

Układ zasilania elektrycznego jest pokazany na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat sieci rozdzielczej średniego napięcia; fig. 2 przedstawia schemat podstacji sieci z fig. 1; fig. 3 przedstawia bardziej szczegółowy schemat przetwornika; fig. 4 przedstawia widok perspektywiczny przetwornika; fig. 5,6A, 6B i 7 przestawiają różne możliwe postacie konstrukcji rdzenia magnetycznego przetwornika, a fig. 8 przedstawia uproszczony schemat blokowy zespołu sygnalizacji.

Na figurze 1 przedstawiono schematycznie obwód rozdzielczy średniego napięcia. Stacja 10 wysokiego napięcia obniża wysokie napięcie do średniego napięcia. Dwa łańcuchy podstacji (podstacje 11-1 do 11-3 i podstacje 12-1 i 12-2) obniżają średnie napięcie do niskiego napięcia, przy czym dalsza podstacja 12-3 jest dołączona za pomocą odgałęzienia 13 drugiego łańcucha Te dwa łańcuchy podstacji są połączone ze sobą przy końcach oddalonych od stacji 10 wysokiego napięcia przez połączenie 14. Każda z podstacji w tych dwóch głównych łańcuchach jest połączona za pomocą pary odłączników, po jednym po każdej stronie podstacji, podstacja

12-3 jest dołączona do swego łańcucha poprzez pojedynczy odłącznik.

Figura 2 przedstawia schematycznie typową podstację 11. Ma ona obudowę 20, zawierającą przełącznicową część 20A i obudowę 20B transformatora, do której przymocowana jest zakopana uziemiająca siatka 21. Dwa kable 22A i 22B średniego napięcia są wyprowadzone z ziemi do przełącznicowej części 20A, a kabel 22C niskiego napięciajest również wyprowadzony z ziemi do przyłączowej skrzynki 25 niskiego napięcia przymocowanej do obudowy 20B transformatora, jak pokazano na rysunku. Każdy z kabli 22A i 22B średniego napięcia ma powłokę, która chroni kabel i działa jako powrotny przewód zerowy/uziemienia i jest dołączona (mechanicznie i elektrycznie) do przełącznicowej części 20A obudowy.

Podstacja ma również układ sygnalizacyjny zawierający parę przetworników 23A i 23B dołączonych do sygnalizacyjnego zespołu 24. Przetworniki 23A i 23B są dołączone odpowiednio wokół kabli 22A i 22B średniego napięcia w miejscach pomiędzy obudową stacji

175 848 przełączającej i poziomem ziemi, a sygnalizacyjny zespół 24 jest również dołączony do przyłączowej skrzynki 25 niskiego napięcia. Zespół sygnalizacyjny jest zasilany z przyłączowej skrzynki 25 niskiego napięcia i jest również sprzężony z kablem 22C niskiego napięcia (poprzez przyłączową skrzynkę 25), aby nadawać i odbierać sygnały poprzez kabel niskiego napięcia. Ten zespół sygnalizacyjny nadaje również i odbiera sygnały poprzez kable 22A i 22B średniego napięcia, będąc sprzężony z nimi poprzez przetworniki 23A i 23B.

Dla obecnych celów korzystne pasmo częstotliwości sygnałów przesyłanych poprzez sieć średniego napięcia znajduje się w górnej części pasma CENELEC, to znaczy od 50 kHz do 150 kHz lub w sąsiednim paśmie powyżej, rozciągającym się do 300 kHz.

Oczywiście zrozumiałe jest, że każda z podstacji 11-1 do 12-3, pokazanych na fig. 1, ma obwód sygnalizacji, a stacja 10 wysokiego napięcia ma również obwód sygnalizacji, przy czym te różne obwody sygnalizacji tworzą razem obwód łączności; (szczegóły obwodów sygnalizacji wysokiego napięcia mogą oczywiście różnić się od szczegółów obwodów sygnalizacyjnych podstacji).

Figura 3 przedstawia schematycznie przetwornik 23. Rdzeń magnetyczny wykonany jest z dwóch sekcji 30 i 31, przy czym sekcja 30 ma sterujące uzwojenie 32, czujnikowe uzwojenie 33 i nadzorujące uzwojenie 34. Sterujące uzwojenie 32 ma kondensator 35 dołączony do niego równolegle w celu dostrojenia oraz posiada kilka zaczepów, tak że można przeprowadzić dostrojenie tego uzwojenia; (oczywiście można zastosować inne sposoby strojenia, takie jak zastosowanie zaczepów na kondensatorze 35). Uzwojenie czujnikowe może być również podobnie strojone. Sekcja 30 ma identyfikacyjny element 36 z zakodowanym identyfikatorem, który może być czytany przez sygnalizacyjny zespół 24. Materiał rdzenia magnetycznego jest wybrany tak, aby miał odpowiednie parametry transmisji w paśmie częstotliwości sygnalizacji i w oczekiwanym zakresie temperatur oraz by nie było znacznego wpływu ze strony przekazywanej przez kabel energii o częstotliwości sieci 50 Hz. Zwykle odpowiedni jest materiał ferrytowy, ale oczywiście można stosować cienkie płytki metalowe, jeśli to jest pożądane.

Figura 4 pokazuje perspektywiczny widok przetwornika. Sekcja 30 jest dołączona do skrzynki 40, która zawiera obwód, pokazany na fig. 3, i ma kabel 41 do dołączenia do sygnalizacyjnego zespołu 24. Skrzynka 40 jest dołączona przegubem 42 do sekcji 31, tak że te dwie sekcje 30 i 31 mogąbyć przegubowo odchylane od siebie, aby umieścić je wokół kabla średniego napięcia, a następnie są przechylane z powrotem do siebie. Mocujące elementy 43, które mogąbyć przykładowo elementami zaciskowymi, przeznaczone sądo przytrzymywania tych dwóch sekcji 30 i 31 razem.

Na figurach 5-7 pokazano rdzeń przetwornika, w którym zastosowano różne sposoby osiągnięcia dobrego kontaktu magnetycznego pomiędzy współpracującymi powierzchniami dwóch części rdzenia magnetycznego. Pokazany na fig. 5 rdzeń może być utworzony z wielu koncentrycznych elementów, z których koncentryczne elementy 5152 mają płaskie powierzchnie współpracujące, podczas gdy koncentryczne elementy 53 mająukośnie ścięte powierzchnie zapewniające poprawne ustawienie. Jak pokazano na fig. 6A i 6B, te współpracujące powierzchnie mogą mieć kontakt ślizgowy, który pomaga w usuwaniu zanieczyszczeń podczas montażu oraz daje większe pole powierzchni przekroju poprzecznego dla szczeliny powietrznej, a zatem mniejszą reluktancję. Można również stosować konstrukcję płytkową z rdzeniem magnetycznym złożonym z wielu warstw, jak pokazano na fig. 7.

Figura 8 pokazuje uproszczony schemat blokowy sygnalizacyjnego zespołu 24. Logiczny zespół 60 jest bezpośrednio sprzężony z identyfikacyjnym elementem 36 oraz z modemem 61, który jest sprzężony ze sterującym uzwojeniem 32 i z czujnikowym uzwojeniem 33. Modem 61 przetwarza sygnały logiczne z logicznego zespołu 60 w odpowiednio zmodulowane sygnały w paśmie częstotliwości sygnalizacji i odwrotnie. Logiczny zespół 60 jest również sprzężony z modemem 62, który jest dołączony do kabla niskiego napięcia w przyłączowej skrzynce 25 niskiego napięcia. Logiczny zespół 60 może również dostarczać i przyjmować informacje dotyczące samej podstacji. Zespół sygnalizacyjny może zatem nadawać, odbierać i dostarczać informacje.

175 848

Zespół sygnalizacyjny zawiera również zasilacz 63, który jest zasilany z przewodu niskiego napięcia. Zasilacz ten zawiera odpowiednie środki magazynowania, na przykład kondensator lub akumulator (nie pokazano), tak że zespół sygnalizacyjny może działać przez krótki czas, jeżeli podstacja nie będzie zasilana.

Zespół sygnalizacyjny zawiera również indukcyjny, nadzorujący zespół 64, który jest sprzężony z nadzorującym uzwojeniem 34 przetwornika i służy do nadzorowania indukcyjności przetwornika. Ten nadzorujący zespół 64 przekazuje sygnał do zespołu 65 określającego poziom lub wyzwalanie, który przetwarza wartość indukcyjności do postaci cyfrowej oraz wykrywa, kiedy wartość indukcyjności maleje poniżej poziomu reprezentującego prawie całkowite nasycenie. Zespół 65 określający poziom podaje cyfrową wartość indukcyjności do logicznego zespołu 60. Ponadto podaje on również sygnał oznaczający nasycenie do opóźniającego zespołu 66, który z kolei podaje sygnał do logicznego zespołu 60.

Kiedy w kablu średniego napięcia pojawia się prąd uszkodzenia sieci i spowoduje zmniejszenie indukcyjności rdzenia przetwornika, wówczas logiczny zespół 60 wykrywa zmianę indukcyjności sygnalizowaną z zespołu 65 i przerywa swe normalne działanie, aby nadać komunikat, który zawiera informację o wystąpieniu uszkodzenia i wartości natężenia prądu uszkodzenia (prąd uszkodzeniowyjest prądem samej sieci, a wartość jego natężenia może zostać obliczona na podstawie zmiany indukcyjności rdzenia przetwornika, jak omówiono powyżej).

Jeżeli prąd uszkodzeniowy jest za duży, wówczas rdzeń przetwornika będzie zbyt blisko nasycenia, by możliwe było przesyłanie wiadomości. W takim wypadku wyzwolony zostaje opóźniający zespół 66. Zespół logiczny będzie reagować na opóźniony sygnał wyjściowy z tego zespołu przez wysłanie komunikatu uszkodzenia po opóźnieniu, które jest wystarczające do wyłączenia obwodu średniego napięcia (przez otworzenie odłączników obwodu na stacji głównej) i zlikwidowania nasycenia rdzenia. Jak to zauważono powyżej, na przesyłanie komunikatu nie ma wpływu brak zasilania obwodu średniego napięcia.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ zasilania elektrycznego, mający wiele przełączających i/lub transformatorowych stacji połączonych ze sobą kablami, przy czym każdy kabel ma przynajmniej jeden przewód wewnętrzny i zewnętrzną powłokę, która jest połączona z obudową stacji, jak również obwód łączności zawierający wiele przetworników połączonych do kabli w stacjach i mających magnetyczne rdzenie otaczające dookoła kabel, znamienny tym, że każdy z przetworników (23A, 23B) jest połączony zarówno z powłoką, jak i z przewodem kabla (22A, 22B) od strony kabla oddalonej od połączenia jego powłoki z obudową (20) stacji transformatorowej (11-1 do

   11-3,12-1 do 12-3).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jedno zakończenie kabla (22A, 22B) ma dławnicę, w której powłoka kabla jest połączona z obudową (20) stacji transformatorowej (11-1 do Π-3,12-1 do 12-3).
3. 3. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przynajmniej jedno zakończenie kabla (22A, 22B) ma wewnętrzny przewód o dostępnej długości, którego powłoka jest połączona taśmą uziomową z obudową (20) stacji transformatorowej (11-1 do 11-3, 12-1 do 12-3), przy czym przetwornik (23A, 23B) jest połączony wokół powłoki kabla.
4. 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że przetwornik (23A, 23B) jest połączony wokół dostępnej długości wewnętrznego przewodu, a taśma uziomowa przechodzi przez ten przetwornik.
5. 5. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przetwornik (23A, 23B) ma dwie sekcje magnetycznego rdzenia (30, 31), które są rozdzielne.
6. 6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że dwie sekcje magnetycznego rdzenia (30,31) mają zazębiające się klinowo powierzchnie.
7. 7. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że dwie sekcje magnetycznego rdzenia (30,31) mają zazębiające się ślizgowo _ powierzchnie.
8. 8. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że przetwornik (23A, 23B) ma oddzielne sterujące uzwojenie (33) i czujnikowe uzwojenie (32).
9. 9. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że przynajmniej jedno ze sterujących lub czujnikowych uzwojeń (33, 32) jest częścią strojonego obwodu.
10. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że obwód strojony jest regulowany.
11. 11. Układ według zastrz 5, znamienny tym, że przetwornik (23A, 23B) ma oddzielne nadzorujące uzwojenie (34).