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

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.