RU121663U1

RU121663U1 - DEVICE FOR HOUSING PROTECTION Mokeev

Info

Publication number: RU121663U1
Application number: RU2012123669/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Федорович Мокеев; Сергей Александрович Вицинский; Александр Сергеевич Мокеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРО ПЛЮС" (ООО "ЭЛЕКТРО +")
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-10-27

Abstract

1. Устройство корпусной защиты, включающее датчик тока, фиксирующий ток повреждения электроаппарата на землю, с релейным элементом, действующим на отключение выключателя поврежденной линии, отличающееся тем, что чувствительный элемент датчика тока охватывает одной или несколькими петлями фундамент (опорные элементы, цоколь, корпус) электроаппарата. ! 2. Устройство корпусной защиты по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде пояса Роговского с катушкой без магнитного сердечника в качестве чувствительного элемента. ! 3. Устройство корпусной защиты по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде оптического трансформатора тока с волоконно-оптическим чувствительным элементом. 1. A housing protection device that includes a current sensor that records the fault current of an electrical device to the ground, with a relay element acting to open the breaker of the damaged line, characterized in that the sensitive element of the current sensor covers the foundation (supporting elements, base, housing) with one or more loops electrical apparatus. ! 2. A housing protection device according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of a Rogowski coil with a coil without a magnetic core as a sensitive element. ! 3. A housing protection device according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of an optical current transformer with a fiber-optic sensing element.

Description

Полезная модель относится к области релейной защиты электроэнергетических систем и может быть использована для защиты электрооборудования при повреждениях, приводящих к коротким замыканиям на землю.The utility model relates to the field of relay protection of electric power systems and can be used to protect electrical equipment in case of damage leading to short circuits to earth.

Однофазные короткие замыкания являются наиболее частым видом повреждений в сетях с глухозаземленными нейтралями. С таким режимом заземления нейтралей в России работают сети напряжением 0,4 кВ, 110 кВ и выше. Однофазные короткие замыкания представляют собой тяжелый вид повреждения и по возможности должны быстро отключаться.Single-phase short circuits are the most common type of fault in networks with dead-grounded neutrals. With this mode of neutral grounding in Russia, networks with a voltage of 0.4 kV, 110 kV and higher work. Single-phase short circuits are a severe form of damage and should be switched off as quickly as possible.

Известны различные защиты от однофазных повреждений электрооборудования:There are various protection against single-phase damage to electrical equipment:

дифференциальные защиты, защиты по току нулевой последовательности, струйные и газовые защиты аппаратов [1]. Наиболее полно основным требованиям, предъявляемым к релейной защите, - селективность, быстрота действия, чувствительность, надежность - отвечает токовая защита. Защита может действовать на отключение всех трех фаз линии или только одной поврежденной с последующим ее автоматическим повторным включением.differential protection, zero-current protection, jet and gas protection devices [1]. The most complete basic requirements for relay protection - selectivity, speed, sensitivity, reliability - current protection meets. Protection can act on the shutdown of all three phases of the line or only one damaged with its subsequent automatic restart.

Однако, требование селективности токовой защиты, то есть способности мгновенно отключать при коротком замыкании только поврежденный участок сети, не всегда выполнимо. Существуют так называемые «мертвые зоны», например, участок цепи между выключателем и выносным трансформатором тока, защиты в которых работают не селективно, что является существенным недостатком известных токовых защит. Короткие замыкания в этих зонах устраняются только устройством резервирования отказа выключателя (УРОВ), отключающим все присоединения секции с поврежденным участком. УРОВ срабатывает с выдержкой времени, что может привести к значительным разрушениям электрооборудования в зоне повреждения.However, the requirement of selectivity of current protection, that is, the ability to instantly turn off only a damaged part of the network in case of a short circuit, is not always feasible. There are so-called "dead zones", for example, a section of a circuit between a circuit breaker and an external current transformer, the protections in which are not selective, which is a significant drawback of the known current protections. Short circuits in these zones are eliminated only by the circuit breaker failure backup device (CBD), which disconnects all connections of the section with the damaged section. The UROF is triggered with a time delay, which can lead to significant damage to electrical equipment in the damage zone.

Наиболее близким по технической сущности аналогом предлагаемой защиты является так называемая корпусная защита при коротком замыкании на корпус электроаппарата. Принцип действия защиты основан на фиксации датчиком тока протекающего токаповреждения (тока короткого замыкания) от корпуса электроаппарата через специально проложенный проводник в контур заземления подстанции, и отключении релейным элементом выключателя поврежденной линии. Для реализации этой защиты необходимо, чтобы фундамент электроаппарата имел изоляцию относительно его корпуса, обеспечивая протекание тока повреждения только через заземляющий проводник с датчиком тока [2].The closest in technical essence analogue of the proposed protection is the so-called case protection with a short circuit to the body of the electric device. The principle of protection is based on the fixing by the current sensor of the flowing current damage (short circuit current) from the body of the electric device through a specially laid conductor to the substation ground loop, and disconnecting the damaged line by the relay element. To implement this protection, it is necessary that the foundation of the electric device be insulated relative to its body, ensuring that the fault current flows only through the grounding conductor with a current sensor [2].

Типовые компоновки ОРУ 110 кВ и выше используют, как правило, заземляемые железобетонные конструкции (опорные элементы) для установки электроаппаратов. В случае однофазного повреждения на корпус электроаппарата ток короткого замыкания на землю протекает через эти опорные элементы. Существенным недостатком известной корпусной защиты является сложность исполнения изолированных фундаментов (опорных элементов), а также необходимость контроля их изоляции в процессе монтажа и эксплуатации. Данная корпусная защита не нашла применения в практике.Typical outdoor switchgear layouts of 110 kV and higher use, as a rule, grounded reinforced concrete structures (supporting elements) for the installation of electric devices. In the event of a single-phase damage to the body of the electric device, a short circuit current to the earth flows through these supporting elements. A significant drawback of the known enclosure protection is the complexity of the performance of isolated foundations (supporting elements), as well as the need to control their insulation during installation and operation. This case protection has not found application in practice.

Нами предложено простое устройство корпусной защиты, не требующее реконструкции существующих электроаппаратов, например, расположенных на ОРУ 110 кВ и выше, и позволяющее с абсолютной селективностью и максимально быстро отключать однофазные повреждения.We have proposed a simple case protection device that does not require reconstruction of existing electrical appliances, for example, located on an outdoor switchgear of 110 kV and higher, and which allows with absolute selectivity and as quickly as possible to disconnect single-phase damage.

Такой технический эффект достигнут нами, когда в устройстве корпусной защиты, включающем датчик тока, фиксирующий ток повреждения электроаппарата на землю, с релейным элементом, действующим на отключение выключателя поврежденной линии, чувствительный элемент датчика тока охватывает одной или несколькими петлями фундамент (опорные элементы, цоколь, корпус) электроаппарата.We achieved this technical effect when, in a case protection device that includes a current sensor that detects the damage current of the electrical device to the ground, with a relay element acting on the circuit breaker of the damaged line, the sensitive element of the current sensor covers one or more loops of the foundation (supporting elements, base, housing) of the electric device.

Используя в предложенном устройстве датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского в качестве чувствительного элемента, мы обеспечим простоту исполнения при малых финансовых затратах на приобретение аппаратуры (см. п.1 Формулы).Using the current sensor in the proposed device, made in the form of a Rogowski belt as a sensitive element, we will ensure ease of execution at low financial cost for the purchase of equipment (see Clause 1 of the Formula).

Выбрав в предложенном устройстве датчик тока в виде оптического трансформатора тока с волоконно-оптическим чувствительным элементом в качестве чувствительного элемента, мы обеспечим при высокой электромагнитной помехоустойчивости устройства возможность охвата одним чувствительным элементом фундаментов (опорные элементы, цоколь, корпус) нескольких электроаппаратов, в частности всех трех фаз (см. п.2 Формулы).Choosing a current sensor in the proposed device in the form of an optical current transformer with a fiber-optic sensitive element as a sensitive element, we will provide, with high electromagnetic noise immunity of the device, the ability to cover several electrical devices, including all three, with one sensitive element of the foundation (supporting elements, base, housing) phases (see paragraph 2 of the Formula).

Трансформаторы тока на основе катушек Роговского, а также оптические трансформаторы тока могут успешно функционировать при больших кратностях аварийного тока, при которых возможно насыщение обычных электромагнитных трансформаторов тока.Current transformers based on Rogowski coils, as well as optical current transformers, can successfully operate at high emergency current multiples, at which saturation of ordinary electromagnetic current transformers is possible.

Измерительная система пояса Роговского состоит из катушки и электронного усилителя. Длина катушки пояса Роговского, выполненной в виде замкнутого соленоида, варьируется до 5 м, что позволяет осуществить охват фундамента (опорные элементы, цоколь, корпус) электроаппарата диаметром до 1,5 м. Длина соединительного кабеля между катушкой и электронным усилителем составляет ~3 м.The Rogowski measuring system consists of a coil and an electronic amplifier. The length of the coil of the Rogovsky belt, made in the form of a closed solenoid, varies up to 5 m, which allows the foundation to be covered (support elements, base, housing) of an electric device with a diameter of up to 1.5 m.The length of the connecting cable between the coil and the electronic amplifier is ~ 3 m.

Длина волоконно-оптического чувствительного элемента (сохраняющее поляризацию оптическое волокно) оптического трансформатора тока превышает 20 м и, соответственно, измерительная петля может быть выполнена в виде одного и более витков, охватывающих фундаменты (опорные элементы, цоколь, корпус) нескольких электроаппаратов. Измерительная петля датчика подключается к комплекту электроники со стандартным набором выходных интерфейсов.The length of the fiber-optic sensing element (polarization-preserving optical fiber) of the optical current transformer exceeds 20 m and, accordingly, the measuring loop can be made in the form of one or more turns covering the foundations (supporting elements, base, housing) of several electrical devices. The measuring loop of the sensor is connected to an electronics kit with a standard set of output interfaces.

Таким образом, предлагаемое устройство корпусной защиты может применяться как для защиты отдельно стоящего электроаппарата, так и для защиты группы аппаратов отдельных участков электрической цепи. Предлагаемая защита позволяет селективно и без выдержки времени отключать повреждения, в том числе, на участках так называемых «мертвых зон», известные защиты в которых работают не селективно.Thus, the proposed housing protection device can be used both to protect a stand-alone electrical device, and to protect a group of devices of individual sections of the electrical circuit. The proposed protection allows you to selectively and without delay time to disable damage, including in areas of the so-called "dead zones", known protection in which do not work selectively.

Устройство имеет высокую помехоустойчивость и по своим функциональным характеристикам может найти широкое применение в области релейной защиты и автоматики.The device has high noise immunity and by its functional characteristics can be widely used in the field of relay protection and automation.

ЛитератураLiterature

1. Н.В.Чернобровов, В.А.Семенов «Релейная защита энергетических сетей» Москва, Энергоатомиздат, 1998 г.1. N.V. Chernobrovov, V. A. Semenov “Relay protection of energy networks” Moscow, Energoatomizdat, 1998

2. Сборник директивных по эксплуатации энергосистем. Электротехническая часть п.4.9. Москва, Энергоиздат 1981 г.2. Collection of guidelines for the operation of energy systems. The electrical part of clause 4.9. Moscow, Energy Publishing House 1981

Claims

1. Housing protection device, including a current sensor, which records the damage current of the electric device to the ground, with a relay element acting on the circuit breaker of the damaged line, characterized in that the sensitive element of the current sensor covers one or more loops of the foundation (supporting elements, base, housing) electrical appliance.

2. The case protection device according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of a Rogowski belt with a coil without a magnetic core as a sensing element.

3. The housing protection device according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of an optical current transformer with a fiber optic sensor.