Однофазное комбинированное устройство для измерения тока, напряжения и обеспечения вч-связи

Однофазное комбинированное устройство для измерения тока, напряжения и обеспечения вч-связи

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве измерительного трансформатора тока, измерительного трансформатора напряжения и конденсатора ВЧ-связи высоких и сверхвысоких напряжений.

В высоковольтных линиях электропередачи для измерения применяют однофазные трансформаторы тока и напряжения, а для присоединения постов ВЧ-защит (и устройств связи) применяют конденсаторы ВЧ-связи для развязки ВЧ-оборудования, стоящего на стороне низкого напряжения, от высокого напряжения. Таким образом, каждая фаза высоковольтной линии электропередачи снабжается измерительными трансформаторами тока, напряжения и конденсатором ВЧ-связи (причем на обоих концах линии).

В последнее время начали применяться конденсаторные трансформаторы напряжения, которые одновременно выполняют роль конденсаторов ВЧ-связи, например: трансформаторы напряжения измерительные однофазные емкостного типа серии «СР» на номинальные напряжения 110-500 кВ фирмы ABB, емкостные трансформаторы напряжения с бумажно-масляной изоляцией OTCF 72.5...800 кВ фирмы Ritz Waynesboro. При использовании конденсаторных трансформаторов напряжения уменьшается число установленного оборудования: вместо трех устройств (трансформатор тока, напряжения, конденсатор связи) остается только два устройства (трансформатор тока, конденсаторный трансформатор напряжения).

Кроме этого, промышленность освоила выпуск комбинированных трансформаторов тока и напряжения: при этом в устройстве размещены высоковольтные трансформатор тока и индукционный трансформатор напряжения, например: комбинированные измерительные трансформаторы концерна TRENCH типа N5 и N5H; комбинированные трансформаторы напряжения и тока SVAS фирмы Siemens на номинальное напряжение до 800 кВ. И здесь вместо трех устройств, необходимо устанавливать только два: комбинированный трансформатор тока и напряжения и конденсатор ВЧ-связи.

Известен трансформатор тока, совмещенный с конденсатором высоковольтного плеча емкостного делителя напряжения по заявке 2004130384/09 от 19.10.2004, МПК H01F 1/00. Данный трансформатор является комбинированным устройством, в котором совмещены конденсатор высоковольтного плеча емкостного делителя напряжения и высоковольтный трансформатор тока. Фактически, два устройства просто помещены в один изолирующий кожух.

Это приводит к значительному удорожанию данного комбинированного устройства (по сравнению с простым емкостным делителем напряжения), поскольку приходится весьма сильно усложнять конструкцию высоковольтной части емкостного делителя напряжения, добавляя к ней высоковольтный трансформатор тока. При этом высокое рабочее напряжение прикладывается к обоим устройствам: к емкостному делителю напряжения и к трансформатору тока.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству, выбранным за прототип, является комбинированное устройство по патенту DE 19832707 А1 от 27.01.2000, которое работает как трансформатор тока и напряжения для наружной установки. В данном устройстве также совмещены конденсаторный трансформатор напряжения и трансформатор тока. Конденсаторный трансформатор напряжения имеет в своем составе высоковольтный конденсатор, высоковольтный блок с трансформатором тока и передатчиком, полностью находящимся под потенциалом высокого напряжения, и базовый блок с приемником, находящийся под нулевым потенциалом, при этом передатчик связан с помощью оптоволокна с приемником. Величина тока измеряется на стороне высокого напряжения трансформатором тока, измеренное значение тока преобразуется передатчиком, расположенным на стороне высокого напряжения в кодированный световой сигнал. Приемник преобразует полученный кодированный световой сигнал в величину тока. Таким образом, высокое рабочее напряжение не прикладывается к трансформатору тока. Трансформатор тока, полностью находящийся под потенциалом высокого рабочего напряжения, изолирован от потенциала земли сигнальным оптоволокном.

Недостатком данной конструкции является усложнение конструкции высоковольтной части емкостного делителя напряжения, к которой добавляется сигнальное оптоволокно, расположенное между потенциалом высокого напряжения и потенциалом земли.

Задачей данного изобретения является упрощение конструкции комбинированного устройства с выполнением функций измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи.

Технический результат достигается тем, что в однофазном комбинированном устройстве для измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи, включающем высоковольтный конденсатор, высоковольтный блок с трансформатором тока и передатчиком, находящийся под потенциалом высокого напряжения, базовый блок с приемником, находящийся под нулевым потенциалом, при этом передатчик высоковольтного блока соединен с приемником базового блока, новым является то, что передатчик высоковольтного блока соединен с приемником базового блока через высоковольтный конденсатор и гальванически соединен с одним из высоковольтных вводов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется прилагаемым чертежом, где представлена блок-схема однофазного комбинированного устройства для измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи, включающего высоковольтный конденсатор 1, расположенный в корпусе из изоляционного материала 2; высоковольтный блок 3, полностью находящийся под потенциалом высокого напряжения; с трансформатором тока 4, передатчиком 5 и с высоковольтными вводами 6, базовый блок 7, находящийся под нулевым потенциалом, с приемником 8.

Высоковольтные вводы подсоединяются к высоковольтным проводам.

Высоковольтный конденсатор 1 используется одновременно в трех устройствах: измерительных высоковольтных трансформаторах тока и напряжения и в ВЧ-связи. При этом для исключения влияния этих устройств друг на друга, каждое устройство использует высоковольтный конденсатор в своем частотном диапазоне. Высоковольтный трансформатор напряжения работает на частоте промышленной сети 50 герц, для ВЧ-связи используется диапазон 50-600 килогерц, а измеритель тока работает в мегагерцевом диапазоне. Таким образом, работая на разных частотах, три устройства могут использовать один высоковольтный конденсатор, при этом не создавая помех друг другу.

Предлагаемое однофазное комбинированное устройство измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи работает следующим образом.

Трансформатор тока 4 гальванически соединяет два высоковольтных ввода 6. Измеряя значение тока, которое проходит между этими двумя вводами, передатчик 5 преобразует его в кодированный высокочастотный сигнал, который передается на базовый блок 7 через высоковольтный конденсатор 1, находящийся в корпусе из изоляционного материала 2. Базовый блок 7 принимает кодированный высокочастотный сигнал от передатчика, преобразует принятый кодированный высокочастотный сигнал в ток, пропорциональный измеренному значению тока, либо выдает цифровой код, пропорциональный измеренному значению тока. (А как работают два других устройства?)

Для работы устройства в качестве конденсаторного трансформатора напряжения и в качестве конденсатора ВЧ-связи передатчик 5 гальванически соединен с одним из высоковольтных вводов 6, а базовый блок 7 содержит элементы конденсаторного трансформатора напряжения, элементы, необходимые для работы конденсатора ВЧ-связи, и полностью находится под нулевым потенциалом. Кроме того, базовый блок 7 дополняется приемником высокочастотного сигнала 8.

Для питания передатчика можно использовать автономный источник питания либо передавать необходимую для работы мощность с базового блока высокочастотным сигналом по высоковольтному конденсатору. В этом случае высоковольтные провода, подсоединенные к вводам, будут рассеивать или поглощать приходящую в высоковольтный блок высокочастотную мощность.

Таким образом, предлагаемое комбинированное устройство по сравнению с прототипом обладает более простой конструкцией. В предлагаемом устройстве сохраняется в неизменном виде наиболее сложная высоковольтная часть, которая содержит высоковольтный конденсатор, находящийся между высоким и низким потенциалами.

В результате для разработки и начала изготовления предлагаемого однофазного комбинированного устройства для измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи не требуется много времени. Простая конструкция незначительно увеличит стоимость предлагаемого комбинированного устройства по сравнению со стоимостью уже выпускаемого промышленностью конденсаторного измерительного трансформатора напряжения.

Однофазное комбинированное устройство для измерения тока, напряжения и обеспечения ВЧ-связи, включающее высоковольтный конденсатор, высоковольтный блок с трансформатором тока и передатчиком, находящийся под потенциалом высокого напряжения, базовый блок с приемником, находящийся под нулевым потенциалом, при этом передатчик высоковольтного блока соединен с приемником базового блока, отличающееся тем, что передатчик высоковольтного блока соединен с приемником базового блока через высоковольтный конденсатор и гальванически соединен с одним из высоковольтных вводов.