PL188536B1 - Urządzenie identyfikujące nielegalny pobór energii elektrycznej w sieciach niskich napięć zasilających odbiorców w systemie TN-C i TN-C-S - Google Patents

Abstract

Urządzenie identyfikujące nielegalny pobór energii elektrycznej w sieciach niskich napięć zasilających odbiorców w systemie TN-C lub TN-C-S i wyłączające zasilanie obiektu, w którym występuje pobór energii elektrycznej bezpośrednio z wewnętrznej linii zasilającej z pominięciem układu pomiarowego, zawierające w swej strukturze przekładnik Ferrantiego oraz wyłącznik, znamienne tym, że jest włączone szeregowo w wewnętrzną linię zasilającą (4) pomiędzy licznikiem energii elektrycznej (kWh), a bezpiecznikami zalicznikowymi, przy czym przekładnik Ferrantiego (1) obejmujący rdzeniem przewody (Lj, L2, L3, N) wewnętrznej linii zasilającej (4) ma uzwojenie wtórne doprowadzone do wejścia układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika (2), natomiast wyjście układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika (2) jest połączone z cewką wyzwalacza elektromagnetycznego (K-1) wyłącznika (3)

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie identyfikujące nielegalny pobór energii elektrycznej w sieciach niskich napięć, zasilających odbiorców w systemie TN-C lub TN-C-S.

Urządzenie znajduje zastosowanie w elektroenergetyce jako urządzenie wyłączające zasilanie odbiorcy przy nielegalnym poborze energii elektrycznej bezpośrednio z wewnętrznej linii zasilającej poprzez bocznikowanie układu pomiarowego. Jest to najczęściej spotykany sposób nielegalnego poboru energii elektrycznej polegający na tym, że od jednego z przewodów fazowych wewnętrznej linii zasilającej zrobione jest odgałęzienie przed układem pomiarowym i wpięte jest w tą samą linię za bezpiecznikami zalicznikowymi. Odgałęzienie to jest dobrze ukryte, na przykład zatynkowane w ścianie.

Różnorakie praktyki nielegalnego poboru energii elektrycznej wykrywane są przez specjalnie do tego celu skonstruowane urządzenia.

Przykładowym rozwiązaniem do tego celu jest znane z europejskiego opisu patentowego nr 163440 wyposażenie do pomiaru elektryczności, którego podstawę stanowi człon licznikowy znajdujący się u odbiorcy energii elektrycznej, mający ponadto człon niezależny w postaci przekładnika prądowego oraz człon porównujący i wyłącznik energii.

Impulsy elektryczne wytwarzane przez licznik energii elektrycznej przechodzą do członu porównującego, do którego trafiają także sygnały od przekładnika prądowego, umieszczonego poza zespołem przedpłatowym, odzwierciedlające prąd który zasila odbiorcę. Wartość tego prądu jest porównywana przez człon porównujący z wartością impulsów otrzymywanych z licznika prądu. Przy rozbieżnych wartościach zespół przedpłatowy sygnalizuje po czym przechodzi w stan gotowości do wyłączenia zasilania z tytułu nie opłacenia poboru energii, a jeśli przez ingerencję w układ sygnał ten odłączono i faktyczny pobór ma miejsce, nastąpi odłączenie odbiorcy od zasilania.

Rozwiązanie to dotyczy rozbudowy licznika, energii elektrycznej i umożliwia wykrywanie oszustw dokonywanych za licznikiem, albo na skutek ingerencji w ustrój urządzenia pomiarowego.

Z polskiego opisu patentowego nr 17-4182 znany jest również układ do samoczynnego wyłączania wewnętrznej linii zasilającej instalacji elektrycznej przy niekontrolowanym poborze energii, przeznaczony do zainstalowania w sieciach niskich napięć zasilających odbiorców w systemie TN-C lub TN-C-S. Urządzenie zawiera: człon licznikowy, człon do wyróżniania sygnału reprezentującego pobór prądu, człon porównujący oraz wyłącznik. Układ charakteryzuje się tym, że zawiera dwa niezależne człony w postaci urządzeń pomiaru prądu, połączone

188 536 ze sobą poprzez generator impulsów. Jedno z tych urządzeń zainstalowane jest na przewodach zasilających energetyki przed licznikiem energii elektrycznej, zaś drugie urządzenie u odbiorcy energii.

Przedstawione wyżej rozwiązanie jest bardzo rozbudowane. Wymaga dwóch miejsc instalowania przekładników prądowych oraz skomplikowanego urządzenia elektronicznego wymagającego osobnego zasilania. Zabudowanie urządzeń w już istniejącej wewnętrznej linii zasilającej wymaga dużych przeróbek. Urządzenie chroni tylko odcinek sieci pomiędzy przekładnikami zabudowanymi na wewnętrznej linii zasilającej, a licznikiem energii. Ewentualne uszkodzenie podzespołów elektronicznych tego urządzenia może doprowadzić do wyłączenia wyłącznika nawet wówczas, gdy nie ma kradzieży energii elektrycznej.

W celu wyeliminowania przypadków nielegalnego poboru energii elektrycznej bezpośrednio z wewnętrznej linii zasilającej opracowano urządzenie identyfikujące nielegalny pobór energii.

Urządzenie według wynalazku włączone jest szeregowo wewnętrzną linię zasilającą pomiędzy licznikiem energii elektrycznej, a bezpiecznikami zlicznikowymi, zawierające przekładnik Ferrantiego obejmujący rdzeniem wszystkie przewody wewnętrznej linii zasilającej, a jego uzwojenie wtórne połączone jest z wejściem układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika, zaś wyjście tego układu jest doprowadzone do cewki wyzwalacza elektromagnetycznego wyłącznika.

Ideę działania urządzenia przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozpływ prądów przy bocznikowaniu układu pomiarowego, fig. 2 - schemat blokowy urządzenia w połączeniu z siecią zasilającą, a fig. 3 schemat układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika w połączeniu z przekładnikiem Ferrantiego i wyłącznikiem.

Według fig. 1 można wykazać, że w przypadku nielegalnego poboru energii elektrycznej wypadkowe pole magnetyczne wokół wewnętrznej linii zasilającej 4 jest różne od zera. Dzieje się tak dlatego, gdyż suma geometryczna prądów płynących w przewodach wewnętrznej linii zasilającej 4 uwidocznionych w przekroju A-A nie jest równa zero. Zgodnie z równaniem: Ii +1₂ + I3 - I_n = -I’i suma ta jest równa prądowi płynącemu linią nielegalną.

Prąd I*i płynący nielegalną linią przepływa przez odbiorniki i wraca do wewnętrznej linii zasilającej 4 naruszając przy tym symetrię jej pola magnetycznego.

Urządzenie według wynalazku wykorzystuje energię wspomnianego wyżej pola do wyłączenia wewnętrznej linii zasilającej odbiorcę.

Głównymi blokami urządzenia są: przekładnik Ferrantiego 1, układ elektroniczny do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika 2 oraz wyłącznik 3 z wyzwalaczem elektromagnetycznym K-l.

Przekładnik Ferrantiego zamienia część energii pola magnetycznego wewnętrznej linii zasilającej 4 na energię elektryczną, która jest gromadzona w kondensatorze układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika 2, a następnie wykorzystana do wyzwolenia wyłącznika 3 wyłączającego linię zasilającą 4.

W przykładowym rozwiązaniu rdzeń przekładnika Ferrantiego 1 jest zwijany z taśmy i ma wymiary: 51 mm długości, 25 mm szerokości i 7,5 mm grubości. Uzwojenie pierwotne przekładnika 1 stanowią przewody Li, L2, L 3, N wewnętrznej linii zasilającej 4 objęte wyżej wymienionym rdzeniem. Cewka uzwojenia wtórnego wykonana jest z drutu nawojowego o średnicy 0.08 mm i liczbie zwojów N2=8000. Na uzwojeniu wtórnym nawinięte jest uzwojenie obwodu testującego, które zawiera N=220 zwojów drutu o średnicy 0.2 mm.

Napięcie z uzwojenia wtórnego przekładnika Ferrantiego 1 zależne od wartości nielegalnie płynącego prądu I’i doprowadzone jest do wejścia układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika 2, gdzie ulega wyprostowaniu w prostowniku złożonym z diod D3, D4, D5, Dć. Wyjście prostownika połączone jest z kondensatorem elektrolitycznym Ci o pojemności 2200 jiF i napięciu znamionowym 35 V. Kondensator Ci gromadzi energię potrzebną do wyzwolenia wyłącznika. Szybkość ładowania tego kondensatora jest tym większa im większy jest prąd płynący nielegalną linią. Diody Zenera Di, D2 o napięciu znamionowym 30 V stanowią ogranicznik ewentualnych przepięć. Napięcie z kondensatora Ci doprowadzone jest do układu wyzwalania wyłącznika 3.

188 536

W skład układu wyzwalania wyłącznika wchodzą: tyrystor Tr, dioda Zenera D7 o napięciu znamionowym 25 V, rezystor R2 o oporze 220 kQ, kondensator elektrolityczny C2 o pojemności 2,2 jiF i napięciu znamionowym 16 V oraz cewka wyzwalacza elektromagnetycznego K-l wyłącznika 3. Jeśli kondensator Ci naładuje się do napięcia powyżej 25 V, to nastąpi gwałtowny przepływ prądu w obwodzie bramki tyrystora Tr, a zatem jego wyzwolenie. Włączenie tyrystora Tr spowoduje gwałtowne rozładowanie energii kondensatora w obwodzie wyzwalacza elektromagnetycznego K-l wyłącznika 3, a zatem jego wyłączenie.

Równolegle włączony z kondensatorem Ci rezystor R| o rezystancji 5 ΜΩ pozwala wyeliminować wpływ prądów wyrównawczych płynących między przewodem neutralnym wewnętrznej linii zasilającej 4, a dobrze uziemionymi obudowami takich odbiorników jak elektryczne podgrzewacze wody na działanie analizowanego urządzenia.

Sprawność działania urządzenia zainstalowanego u odbiorcy można kontrolować łącznikiem przyciskowym PT. Łącznik PT znajduje się w obwodzie dodatkowego uzwojenia nawiniętego na uzwojeniu wtórnym przekładnika Ferrantiego 1, zasilanego napięciem sieciowym przez szeregowo włączony układ dwóch kondensatorów C3 o pojemności 4,7 |iF na napięcie znamionowe 250 V i rezystora R3 o rezystancji 150 Ω i mocy znamionowej 3 W. Przepływ prądu w obwodzie testującym przez kilkanaście sekund pozwala na sprawdzenie, czy wyłącznik wyłączy linię zasilającą.

W przykładowym rozwiązaniu do wyłączania wewnętrznej linii zasilającej wykorzystano typowy wyłącznik instalacyjny w którym oryginalną cewkę wyzwalacza elektromagnetycznego K-l zastąpiono cewką o liczbie zwojów N=280 i średnicy drutu 0,35 mm.

Poszczególne bloki urządzenia: przekładnik Ferrantiego 1, układ elektroniczny do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika 2 i wyłącznik 3 umieszczone są w jednej obudowie o wymiarach gabarytowych 230 mm x 90 mm x 140 mm. Urządzenie wyposażone jest w listwę zaciskową do połączenia z licznikiem energii kWh i bezpiecznikami zalicznikowymi.

Istotną zaletą opracowanego urządzenia jest to, że układ elektroniczny do wyzwalania wyłącznika nie wymaga osobnego zasilania, a wszystkie bloki urządzenia są umieszczone w jednej obudowie.

Opracowane urządzenie można instalować zarówno w sieciach trójfazowych jak i jednofazowych. Może być wykonywane na różne prądy znamionowe tych sieci.

Przy prawidłowej konfiguracji sieci zasilającej urządzenie nie wyłączy zasilania jeżeli nie ma nielegalnego poboru energii elektrycznej.

fig. 2.

188 536

fig. 3.

188 536

fig. 1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie identyfikujące nielegalny pobór energii elektrycznej w sieciach niskich napięć zasilających odbiorców w systemie TN-C lub TN-C-S i wyłączające zasilanie obiektu, w którym występuje pobór energii elektrycznej bezpośrednio z wewnętrznej linii zasilającej z pominięciem układu pomiarowego, zawierające w swej strukturze przekładnik Ferrantiego oraz wyłącznik, znamienne tym, że jest włączone szeregowo w wewnętrzną linię zasilającą (4) pomiędzy licznikiem energii elektrycznej (kWh), a bezpiecznikami zalicznikowymi, przy czym przekładnik Ferrantiego (1) obejmujący rdzeniem przewody (Li, L2, L3, N) wewnętrznej linii zasilającej (4) ma uzwojenie wtórne doprowadzone do wejścia układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika (2), natomiast wyjście układu elektronicznego do gromadzenia energii i wyzwalania wyłącznika (2) jest połączone z cewką wyzwalacza elektromagnetycznego (K-l) wyłącznika (3).