RU168753U1

RU168753U1 - DEVICE FOR BALANCE PROTECTION OF HIGH VOLTAGE ELECTRICAL INSTALLATIONS

Info

Publication number: RU168753U1
Application number: RU2016135868U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Чигвинцев; Ислам Камилевич Ишмухамедов
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-02-17

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использована для защиты трехфазных электроустановок от междуфазных коротких замыканий.Задачей полезной модели является создание нового устройства для балансной защиты высоковольтных электроустановок с достижением следующего технического результата: увеличение быстродействия защиты.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.The utility model relates to electrical engineering, in particular to relay protection, and can be used to protect three-phase electrical installations from phase-to-phase short circuits. protection of high-voltage electrical installations consists of three coaxial conductors, which are a current-carrying core and an external a conductor, separated by a dielectric, located at the same distance from the magnetic field sensor, while input cables of the electrical installation are connected to the current-carrying conductor of the coaxial type conductors, and return cables from the electrical installation are connected to the external conductor.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использована для защиты трехфазных электроустановок от междуфазных коротких замыканий.The utility model relates to electrical engineering, in particular to relay protection, and can be used to protect three-phase electrical installations from interphase short circuits.

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.].Known power coaxial cable for the distribution of electrical energy in power networks. It contains an internal single-core and external multicore conductive conductors with insulation between them and an external dielectric protective sheath containing steel conductors [Utility Model Patent No. 43102 of the Russian Federation, Н01В 9/00, 9/04, Coaxial Power Cable / Burlyko IM, Gurinovich S.G.].

К недостаткам конструкции можно отнести сложную технологию изготовления, а также наличие стальных жил в диэлектрической оболочке, что приводит к искажению внешнего магнитного поля.The design flaws include complex manufacturing technology, as well as the presence of steel cores in the dielectric sheath, which leads to a distortion of the external magnetic field.

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.]Closest differential protection using cable current transformers is closest to the proposed technical solution. In balanced differential protection, instead of two current transformers of a conventional design, one cable type current transformer is used. The magnetic circuit of the cable current transformer is made in the form of a toroid, through the window of which two cables are passed: a supply (direct) cable to the stator winding and a cable from the same phase to the motor neutral (return cable). In this case, instead of subtracting the secondary currents of two different current transformers, the magnetic fluxes are subtracted. As a result, the error in determining the difference in currents due to different characteristics of the magnetization of two current transformers during the classical execution of differential protection disappears [G. Ziegler. Digital differential protection devices. Principles and scope. Ed. tsp - box. RAS A.F. Dyakova. - M: Energoatomizdat, 2005. - 148 p.]

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.However, a significant drawback of this protection is the appearance of an unbalance current due to the asymmetric arrangement of the forward and reverse cables in the window of the current transformer. This leads to an increase in the setting of the operation of the protection and a decrease in its sensitivity.

Задачей полезной модели является создание нового устройства для балансной защиты высоковольтных электроустановок с достижением следующего технического результата: увеличение быстродействия защиты.The objective of the utility model is to create a new device for the balanced protection of high-voltage electrical installations with the achievement of the following technical result: increasing the speed of protection.

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.Reducing the effect of unbalance currents due to the asymmetric arrangement of input and return cables in the current transformer in balanced differential protection of electrical installations using cable current transformers will increase the speed of protection.

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.This goal is achieved in that the device for the balanced protection of high-voltage electrical installations consists of three coaxial type conductors, which are a current-carrying core and an external conductor, separated by a dielectric, located at the same distance from the magnetic field sensor, while input cables are connected to the current-carrying core of coaxial type conductors electrical installations, and return cables from the electrical installation are connected to the external conductor.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для балансной защиты электроустановок, на фиг. 2 представлено место установки устройства для балансной защиты электроустановок.In FIG. 1 shows the proposed device for the balanced protection of electrical installations, FIG. 2 shows the installation location of the device for balanced protection of electrical installations.

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.A device for balanced protection of electrical installations consists of coaxial type 1 conductors, which are a current-carrying core 2 and an external conductor 3 separated by a dielectric 4, and a sensor device 5 for a magnetic field. Coaxial conductors 1 are connected to the input 6 and return 7 cables of the electrical installation. As a sensor device, a magnetically sensitive matrix on Hall elements is used, which measures the magnetic field between the phases.

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.The use of balanced protection reduces the number of sensor devices (current transformers) from 6 to 3 (one for each phase) compared to the differential protection of electrical installations. The proposed solution will reduce their number to one in all three phases compared to the prototype, and this will not reduce the technical characteristics of the protection. The use of this type of conductors allows the installation of a current transformer not for each phase, but only one magnetic field sensor, which will measure the magnetic field from all three phases at once. Coaxial type conductors are used to get rid of the asymmetrical arrangement of cables in the current transformer, which will lead to an increase in the speed of protection due to a decrease in unbalance currents.

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.In FIG. 2 shows the installation location of the device for the balanced protection of electrical installations, which is located between the beginning of the input (supply) power cables 8 from the bus section and the electrical installation 9, the stator winding of which has conclusions from the neutral side. The device for balanced differential protection is connected to the coaxial type conductors using input 6 and return 7 cables of the electrical installation.

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).In accordance with the practice of using coaxial conductors in a symmetric normal (standard) mode of operation of the electrical installation, the magnetic field outside the conductor will be zero, in emergency mode, a magnetic field will occur, the value of which gives an alarm signal. In this case, the magnetic field will be measured by a sensor located in the center of the device, and according to the shape of the field it will be possible to talk about the type of emergency (power loss, asymmetry of the supply voltage or a winding in the electrical installation).

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.The device operates as follows: the recorded value of the magnetic field in the center of the device for the balanced protection of high-voltage electrical installations using a sensor device 5 for the magnetic field generated by the coaxial type conductors 1, consisting of a current-carrying core 2 and an external conductor 3, separated by a dielectric 4, connecting electrical installation 9 with using input 6 and return 7 cables to input (supply) cables 8 from the bus section, it allows to determine the type of emergency (power loss, power asymmetry voltage or coil circuit inside the electrical installation). In the symmetric mode, the magnetic field in the center of the device for the balanced protection of high-voltage electrical installations will be zero, unlike the emergency mode.

Claims

A device for the balanced protection of high-voltage electrical installations, consisting of three coaxial conductors, which are a current-carrying core and an external conductor, separated by a dielectric, located at the same distance from the magnetic field sensor, while input cables of the electrical installation are connected to the current-carrying core of coaxial-type conductors, and to the external return cables from the installation are connected to the conductor.