Защита устройства промежуточного напряжения с индуктивной связью от переходных электрических процессов
Формула / Реферат
1. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых
устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами;
присоединяют первый вывод первого предохранителя к упомянутому первому присоединительному выводу, а первый вывод второго предохранителя к упомянутому второму присоединительному выводу, при этом второй вывод каждого предохранителя присоединяют к коммуникационному устройству; и
присоединяют первый вывод первого реактора к упомянутому второму выводу упомянутого первого предохранителя, а первый вывод второго реактора к упомянутому второму выводу упомянутого второго предохранителя, при этом второй вывод каждого реактора присоединяют к электрическому заземлению.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом из упомянутых первом и втором реакторах применяют провод с сечением, достаточным, чтобы выдержать сильный ток, протекающий в течение времени срабатывания соответствующего предохранителя.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из упомянутых первого и второго реакторов обладает собственной частотой колебаний, превосходящей максимальную частоту, используемую упомянутым коммуникационным устройством.
4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, заключающийся в том, что присоединяют первый вывод ограничителя перенапряжений к упомянутому первому присоединительному выводу упомянутой второй обмотки и присоединяют второй вывод упомянутого ограничителя перенапряжений к упомянутому второму присоединительному выводу упомянутой второй обмотки.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутый ограничитель перенапряжений выбирают из группы, состоящей из искрового разрядника и газонаполненного разрядника для защиты от перенапряжений.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый первый предохранитель и упомянутый первый реактор образуют первое последовательное сопротивление, а упомянутый второй предохранитель и упомянутый второй реактор образуют второе последовательное сопротивление, при этом каждое из упомянутых первого и второго последовательных сопротивлений превосходит выбранное пороговое сопротивление, чтобы минимизировать уравнительный ток промышленной частоты.
7. Способ по п.1, дополнительно содержащий следующий этап: предусматривают первый резистор, соединенный последовательно с упомянутым первым предохранителем и упомянутым первым реактором, чтобы образовать первое последовательное сопротивление, и предусматривают второй резистор, соединенный последовательно с упомянутым вторым предохранителем и упомянутым вторым реактором, чтобы образовать второе последовательное сопротивление, при этом каждое из упомянутых первого и второго последовательных сопротивлений превосходит выбранное пороговое сопротивление, чтобы минимизировать уравнительный ток промышленной частоты.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые первый и второй предохранители смонтированы в одном общем корпусе.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутые первый и второй предохранители являются спирально-намотанными токоограничивающими предохранителями с осью спирали.
10. Способ по п.9, дополнительно содержащий следующий этап: устанавливают магнитный сердечник по упомянутой оси спирали.
11. Способ по п.1, дополнительно содержащий следующие этапы:
присоединяют конденсатор последовательно с упомянутым вторым выводом каждого из упомянутых первого и второго предохранителей и упомянутым коммуникационным устройством и
присоединяют ограничитель перенапряжений между каждым конденсатором со стороны коммуникационного устройства и электрическим заземлением, чтобы емкостная нагрузка снижала амплитуду первоначального переходного напряжения, формирующегося в результате перекрытия между упомянутыми обмотками упомянутого индуктивного соединителя для ввода сигналов.
12. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых
устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами;
герметизируют упомянутую вторую обмотку внутри слоя электрической изоляции и
соединяют упомянутую вторую обмотку с электрическим заземлением, тем самым прикладывая поле высокого напряжения от упомянутой электрической распределительной сети к упомянутому слою электрической изоляции.
13. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит (а) вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами и (б) корпус с юбками, обеспечивающими канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов на указанный линейный провод.
14. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых
устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит (а) вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами и (б) корпус с проводящей пластиной на конце упомянутого соединителя, удаленном от упомянутой первой обмотки; и
присоединяют упомянутую проводящую пластину к электрическому заземлению, чтобы направлять ток перекрытия непосредственно к электрическому заземлению.
15. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых
устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами; и
присоединяют каждый вывод упомянутой второй обмотки к электрическому заземлению через реактор, при этом упомянутый реактор обладает высоким полным сопротивлением на частотах сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что провода упомянутой второй обмотки соединяют с выходами, которые присоединяют к коммуникационному устройству через последовательные конденсаторы.
17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, заключающийся в том, что подсоединяют по меньшей мере один ограничитель перенапряжений с малой емкостью между упомянутыми выходами.
18. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая
индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом;
первый предохранитель с первым выводом, присоединенным к упомянутому первому присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на первый вывод коммуникационного устройства;
второй предохранитель с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на второй вытюф коммуникационного устройства;
первый реактор с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму выводу упомянутого первого предохранителя, и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению; и
второй реактор с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму выводу упомянутого второго предохранителя, и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению.
19. Схема по п.18, дополнительно содержащая ограничитель перенапряжений с первым выводом, присоединенным к упомянутому первому присоединительному выводу упомянутой второй обмотки, и со вторым выводом, присоединенным к упомянутому второму присоединительному выводу упомянутой второй обмотки.
20. Схема по п.19, отличающаяся тем, что упомянутый ограничитель перенапряжений выбирают из группы, состоящей из искрового разрядника и газонаполненного разрядника для защиты от перенапряжений.
21. Схема по п.18, дополнительно содержащая первое сопротивление, соединенное последовательно с упомянутым первым предохранителем, и второе сопротивление, соединенное последовательно с упомянутым вторым предохранителем.
22. Схема по п.18, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй предохранители герметизированы в одном общем корпусе.
23. Схема по п.22, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй предохранители являются спирально-намотанными токоограничивающими предохранителями.
24. Схема по п.23, отличающаяся тем, что упомянутые спирально-намотанные токоограничивающие предохранители содержат магнитный сердечник.
25. Схема по п.18, дополнительно содержащая
первый конденсатор с первым выводом, присоединенным последовательно с упомянутым вторым выводом упомянутого первого предохранителя, и со вторым выводом для упомянутой подачи упомянутого сигнала на упомянутый первый вывод упомянутого коммуникационного устройства;
второй конденсатор с первым выводом, присоединенным последовательно с упомянутым вторым выводом упомянутого второго предохранителя, и со вторым выводом для упомянутой подачи упомянутого сигнала на упомянутый второй вывод упомянутого коммуникационного устройства;
ограничитель перенапряжений, присоединенный между
упомянутым вторым выводом упомянутого первого конденсатора и упомянутым вторым выводом упомянутого второго конденсатора.
26. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая
индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку, загерметизированную внутри слоя электрической изоляции; и
цепь между упомянутой второй обмоткой и электрическим заземлением для приложения поля высокого напряжения к упомянутому слою электрической изоляции.
27. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть, содержащий
сердечник с отверстием для размещения линейного провода электрической распределительной сети и
юбки, обеспечивающие канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов на упомянутый линейный провод.
28. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть, содержащий
сердечник с отверстием для размещения линейного провода электрической распределительной сети в качестве обмотки и
проводящую пластину на конце упомянутого соединителя, удаленном от упомянутой первой обмотки для направления тока перекрытия к электрическому заземлению.
29. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая
индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом;
первый реактор, подсоединенный между упомянутым первым присоединительным выводом и электрическим заземлением; и
второй реактор, подсоединенный между упомянутым вторым присоединительным выводом и упомянутым электрическим заземлением,
причем каждый из упомянутого первого реактора и упомянутого второго реактора обладает высоким полным сопротивлением на частоте сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания.
30. Схема по п.29, дополнительно содержащая
первый конденсатор, подсоединенный последовательно с упомянутым первым присоединительным выводом и имеющий вывод для подачи сигнала на первый вывод коммуникационного устройства; и
второй конденсатор, подсоединенный последовательно с упомянутым вторым присоединительным выводом и имеющий вывод для подачи сигнала на второй вывод упомянутого коммуникационного устройства.
31. Схема по п.29, дополнительно содержащая ограничитель перенапряжений для ограничения при коротком замыкании напряжения между упомянутым выводом упомянутого первого конденсатора и упомянутым выводом упомянутого второго конденсатора.
Текст
006836 Предпосылки создания изобретения 1. Область техники, к которой относится изобретение. Настоящее изобретение относится к вводу коммуникационных сигналов в электрические распределительные сети. 2. Уровень техники. Модулированные информационные высокочастотные сигналы (ВЧ-сигналы) можно вводить в средне и низковольтные электрические распределительные сети и передавать по данным сетям. Применение индуктивных соединителей с указанной целью описано в патенте США 6452482, "InductiveCoupling of a Data Signal to a Power Transmission Cable" и заявке на патент 10/082063, поданной в США 25 февраля 2002 г., "Coupling Broadband Modems to Power Lines", права на которые переданы правопреемнику по настоящей заявке, а содержание которых включено в настоящее описание путем отсылки. В электрических распределительных сетях время от времени происходят переходные процессы, заключающиеся в значительном изменении напряжений и токов. Например, формируется сильный токовый импульс с быстрым временем нарастания, когда происходит короткое замыкание силового электротехнического устройства, например распределительного трансформатора, или когда происходит падение силовых линий и их касание между собой. Аналогично, разряд молнии в близлежащую точку на линии электроснабжения создает бегущую волну в линии электроснабжения. Стандартным способом моделирования разряда молнии является импульс базовой импульсной нагрузки (BIL), применяемый для испытания силовых электротехнических устройств, которые предполагается подключать к линиям электроснабжения, причем время нарастания данного импульса составляет 1,2 мкс, время спада - намного больше. Максимальная амплитуда данных испытательных импульсов может изменяться в пределах от 90 до 200 кВ. Индуктивный соединитель с линией электроснабжения, по существу, представляет собой трансформатор, у которого первичная обмотка подключена к линии электроснабжения, а вторичная обмотка подключена к устройству связи, например модему. Первичная обмотка содержит один или всего несколько витков и оказывает очень низкое полное сопротивление при промышленной частоте. Однако соединитель способен осуществлять связь по высокой частоте, характерной для быстрого наступления грозового импульса или другого переходного процесса, поэтому во вторичной обмотке может быть наведено значительное напряжение. Перекрытие соединителя средним напряжением между силовым проводом первичной обмотки и землей происходит, когда напряжение на проводе превышает изоляционную прочность соединителя или в нормальном режиме работы или в режиме с импульсами переходного напряжения, порождаемых разрядами молнии или переходными процессами при коммутации. Перекрытие может происходить по внешней поверхности соединителя или внутри соединителя между его частями. Перекрытие можно предполагать маловероятным событием для правильно изолированных устройств, подключенных к линии электроснабжения среднего напряжения. Например, трансформаторы тока и напряжения, которые обычно применяют в энергосистемах общего пользования, часто не содержат специальных защитных цепей. Однако в случае с соединителем для ввода данных, который, как предполагают, будет широко применяться многими потребителями, полагают целесообразным обеспечивать защиту от маловероятных событий для предотвращения травмы или повреждения. Кроме того, поскольку модем подключают к линиям электроснабжения, ведущим к потребительскому оборудованию, модем заземляют. Поэтому распределенное сетевое напряжение следует изолировать от модема. Если изолировать вторичную обмотку индуктивного соединителя от замыкания на землю, то разность напряжений между линией электроснабжения и землей делится на напряжение приложенное к изоляции (а) между первичной и вторичных обмотками соединителя и (b) к изоляции других устройств в цепи устройств, ведущих к модему. Падение напряжения пропорционально полному сопротивлению изоляции каждого из изолирующих участков и, следовательно, обратно пропорционально паразитным емкостям каждого из упомянутых участков. В случае с линиями электроснабжения переменного тока среднего напряжения, при эффективных напряжениях относительно нейтрали или земли выше 2000 В, описанное емкостное деление мощности сложно сделать детерминированным, поскольку емкость соединителя зависела бы от положения и диаметра линии электроснабжения внутри соединителя. По указанной причине от любых других развязывающих устройств потребуется способность изолировать полное напряжение линии электроснабжения,что неизбежно ведет к увеличению размеров и стоимости данных устройств. Раскрытие существа изобретения В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, предлагаются способы защиты индуктивного соединителя, предназначенного для ввода информационных сигналов в электрическую распределительную сеть, от переходных электрических процессов, например от переходных режимов бросков напряжения и тока. В частности, индуктивный соединитель в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения способен выдерживать всплески напряжения и обеспечивает защиту от бросков напряжения, вызванных перекрытием, т.е. внезапным пробоем электрической изоляции внутри соединителя, при оптимальной связи по информационному ВЧ-сигналу между высокочастотным мо-1 006836 демом (ВЧ-модемом) для передачи данных и линией электроснабжения. В соответствии с вариантами осуществления, обеспечивается также защита от переходных токовых импульсов, которые могут создаваться в распределительных линиях электроснабжения, например, из-за разряда молнии или короткого замыкания линии на электрическое заземление. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержит этапы, заключающиеся в том, что (а) предусматривают индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами, (b) присоединяют первый вывод первого предохранителя к первому присоединительному выводу, а первый вывод второго предохранителя к второму присоединительному выводу, при этом второй вывод каждого предохранителя присоединяют к коммуникационному устройству, и (с) присоединяют первый вывод первого реактора к второму выводу первого предохранителя, а первый вывод второго реактора к второму выводу второго предохранителя, при этом второй вывод каждого реактора присоединяют к электрическому заземлению. Другой способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержит этапы, заключающиеся в том, что (а) предусматривают индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами, (b) герметизируют вторую обмотку внутри слоя электрической изоляции и (с) соединяют вторую обмотку с электрическим заземлением с использованием цепей защиты, чтобы прилагать поле любого высокого напряжения к упомянутому слою электрической изоляции. Еще один способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержит этап, заключающийся в том, что предусматривают индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами, при этом соединитель содержит корпус с юбками, обеспечивающими канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов. Еще один способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержит этапы, заключающиеся в том, что (а) предусматривают индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами, при этом соединитель содержит корпус с проводящей пластиной на конце соединителя, удаленном от первой обмотки; и (b) присоединяют проводящую пластину к электрическому заземлению, чтобы направлять ток перекрытия непосредственно к электрическому заземлению. Еще один способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержит этапы, заключающиеся в том, что (а) предусматривают индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами и (b) присоединяют каждый вывод второй обмотки к электрическому заземлению через реактор, при этом реактор обладает высоким полным сопротивлением на частотах сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания. Устройство, состоящее из отдельных компонентов, содержит(a) индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом,(b) первый предохранитель с первым выводом, присоединенным к первому присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на первый вывод коммуникационного устройства,(c) второй предохранитель с первым выводом, присоединенным к второму присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на второй вывод коммуникационного устройства,(d) первый реактор с первым выводом, присоединенным к второму выводу первого предохранителя,и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению; и(е) второй реактор с первым выводом, присоединенным к второму выводу второго предохранителя,и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению. Другое устройство, состоящее из отдельных компонентов, содержит (а) индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети, и вторую обмотку, загерметизированную внутри слоя электрической изоляции; и (b) цепь между второй обмоткой и электрическим заземлением для приложения поля высокого напряжения к слою электрической изоляции. Еще одно устройство, состоящее из отдельных компонентов, содержит (а) индуктивный соединитель для ввода сигналов, содержащий первую обмотку, соединенную последовательно с линейным про-2 006836 водом электрической распределительной сети, и вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом, (b) первый реактор, подсоединенный между первым присоединительным выводом и электрическим заземлением; и (с) второй реактор, подсоединенный между вторым присоединительным выводом и электрическим заземлением. Каждый реактор, как первый реактор, так и второй реактор, обладает высоким полным сопротивлением на частоте сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть содержит первую обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети; и юбки, обеспечивающие канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть содержит обмотку, соединенную последовательно с линейным проводом электрической распределительной сети; и проводящую пластину на конце упомянутого соединителя, удаленном от упомянутой первой обмотки для направления тока перекрытия к электрическому заземлению. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение более очевидно из нижеследующего подробного описания, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 приведена схема индуктивного соединителя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, который защищен от переходных бросков напряжения; на фиг. 2 А, 2 В и 2 С представлены варианты осуществления настоящего изобретения, в которых устройство, состоящее из конденсаторов и ограничителей перенапряжения, обеспечивает защиту от электрических переходных процессов; на фиг. 3 представлена эквивалентная схема для ограничения переходного напряжения при перекрытии; на фиг. 4 показано поперечное сечение одной из конкретных аппаратурных реализаций индуктивного соединителя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; на фиг. 5 А и 5 В представлены отдельные конкретные реализации сдвоенного предохранителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Осуществление изобретения В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается заземлять вторичную обмотку индуктивного соединителя посредством соответствующих высокочастотных устройств. Данное решение обеспечивает защиту от переходных бросков напряжения и в полном объеме использует принцип индуктивной связи, которая не зависит от толщины изоляции обмоток. Следовательно, модем изолирован от среднего напряжения линии электроснабжения только изоляцией вторичной обмотки. В соответствии с данным решением предотвращается распространение тока перекрытия в низковольтные линии и нагрузки и, следовательно, исключается повреждение модема и другого оборудования, к которому может быть подключен соединитель. На фиг. 1 приведена схема индуктивного соединителя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, который защищен от переходных бросков напряжения. Распределительная линия электроснабжения 100 образует первичную обмотку 105 индуктивного соединителя 110, которая, в свою очередь, подсоединена к ВЧ-модему информационного сигнала (не показан) через выходы 160 и 165. Вторичная обмотка 115 содержит выводы 120 и 125, которые подсоединены к верхним выводам, соответственно, предохранителей 130 и 135, предназначенных для защиты от переходных режимов. Через высокочастотные реакторы (ВЧ-реакторы) 140 и 145 нижние выводы предохранителей соединяются с заземлением 150, обычно, проводом 155, соединенным с заземлением опоры, т.е. заземляющим проводом, проходящим от заземляющего стержня у основания опоры ЛЭП до верха опоры. Указанное заземление 150 опоры обычно всегда находится в типичных случаях применения индуктивного соединителя 110 с линией электроснабжения, применяемого для обхода распределительного трансформатора на опорах ЛЭП. Соединитель 110 физически перемыкает промежуток между линией электроснабжения 100 и заземлением 150, подсоединенным к вторичной обмотке 115 соединителя. Следовательно, требуется канал утечки достаточной длины для предотвращения внешнего перекрытия. В соответствии с характерным вариантом осуществления, предлагаются юбки. На тот случай, если внешнее перекрытие как-либо может происходить, соединитель 110 может содержать открытое металлическое основание, соединенное с заземлением 150, на который может безвредно проскакивать дуга внешнего перекрытия. ВЧ-реакторы 140 и 145 служат для заземления любого тока, который может возникнуть в соединителе 110 при внутреннем перекрытии 110. Вторичную обмотку 115 обычно запрессовывают в выполненный из изоляционного материала корпус соединителя 110, причем данный корпус должен быть достаточно толстым, чтобы обеспечить достаточные номинальные показатели изоляции под действием как установившегося (выдерживаемого) напряжения, так и коротких высоковольтных импульсов базовой импульсной нагрузки (BIL). ВЧ-реакторы 140 и 145 обладают на высокой частоте полным сопротивлением, которое существенно выше, чем полное сопротивление на высокой частоте вторичной обмотки 115-3 006836 соединителя, но через несколько микросекунд с начала импульса КЗ обладают низким полным сопротивлением на землю 150. Подключение реакторов 140 и 145 параллельно напряжению сигнала обеспечивают фильтрацию высоких частот, так как происходит эффективное закорачивание низких частот на землю 150. На частотах модема, превосходящих 1 MHz, каждый из реакторов 140 и 145 мог бы, как правило, обладать индуктивностью 10 мкГн и благодаря этому обеспечивать на вторичной обмотке 115 реактивное сопротивление соединителя выше 124 Ом и еще выше с повышением частоты. Собственная частота колебаний реакторов 140 и 145 должна быть выше максимальной частоты, с которой приходится работать. Ток перекрытия ограничивается только пропускной способностью линии электроснабжения 100,обычно, величиной до 10000 А эффективного значения или 14000 А в максимуме. Указанный ток перекрытия прерывается предохранителями 130 и 135 и делится между ними приблизительно поровну. Пока предохранители 130 и 135 не расплавятся, ВЧ-реакторы 140 и 145 должны пропускать ток короткого замыкания без разрушения. Следовательно, ВЧ-реакторы 140 и 145 должны быть намотаны проводом, способным выдерживать вероятный импульс тока перекрытия. Скорость распространения и величина вероятного импульса тока перекрытия предполагают, чтобы в качестве предохранителей 130 и 135 для защиты от переходных режимов применили выхлопные плавкие предохранители или токоограничивающие предохранители. Выхлопной плавкий предохранитель способен прерывать ток, максимум, через 8 мс с начала неустановившегося перекрытия. Токоограничивающий предохранитель способен выполнять прерывание быстрее, приблизительно в течение, максимум, 4 мс с начала неустановившегося перекрытия. Чтобы выполнить требования стандартов, регламентирующих электромагнитное излучение, ток информационного сигнала должен быть по расчетам намного меньше 1 А, поэтому предохранители 130 и 135 с номинальным током 1 А будут пригодны для минимизации времени протекания любого тока перекрытия после внутреннего пробоя изоляции. Как токоограничивающие, так и выхлопные плавкие предохранители характеризуются значительными длиной и шириной, что необходимо для гашения мощной дуги, инициированной и поддерживаемой килоамперными токами короткого замыкания, возникающими в распределительных линиях электроснабжения. При размещении двух данных раздельно герметизированных предохранителей 130 и 135 один вблизи другого в плоскости пары предохранителей образуется большое закрытое пространство,которое создает значительную индуктивность, включенную последовательно с высокочастотным сигналом. Можно заметить, что в нормальном режиме работы между предохранителями 130 и 135 приложено лишь небольшое напряжение сигнала и что при внутреннем перекрытии оба данных предохранителя отключали бы, по существу, одно и то же КЗ. Поэтому, видимо, было бы полезно объединить два предохранителя 130 и 135 в одном корпусе для совместного действия по гашению дуги. При размещении двух предохранителей 130 и 135 параллельно один другому, с промежутком и толщиной, соразмерными характеристическому полному сопротивлению, наблюдаемому со стороны вторичной обмотки 115, влияние паразитных индуктивности и емкости будут минимизированы настолько, чтобы величина полного сопротивления соединителя была постоянной и известной. В случае с токоограничивающим предохранителем, в котором провода наматывают двойной спиралью на крестовидный каркас катушки индуктивности с целью подготовки к заполнению объема песком, существует дополнительный способ снижения паразитного влияния реактивного сопротивления предохранителя. Внутрь спирали можно вставить стержневой магнитный сердечник, который превращает спираль в синфазный реактор. Данный реактор характеризуется минимальным ослаблением при дифференциальном включении, даже если коэффициент связи обмоток намного меньше единицы. Один из собственных механизмов, ограничивающих передачу энергии КЗ, основан на насыщении сердечников соединителя. Как только ток КЗ приведет к насыщению сердечника, магнитодвижущая сила и наведенное вторичное напряжение, по существу, фиксируются. Переходные процессы и броски напряжения при КЗ в линиях электроснабжения характеризуются такой формой колебаний, энергия которых распределена в широком спектре частот. До модема должны доходить лишь частоты, которые соответствуют коммуникационным сигналам модема. С этой целью можно применить последовательно соединенные конденсаторы в качестве высокочастотных фильтров, которые ограничивают достигающую модема энергию переходного процесса. Другим побочным эффектом подключения индуктивного соединителя к линии электроснабжения является уравнительный ток. Индуктивный соединитель можно считать трансформатором тока (СТ), а в нижеописанных схемах реактора вторичная обмотка СТ закорочена двумя последовательно включенными реакторами. Перекрытие можно трактовать как мгновенное короткое замыкание вторичной цепи на первичную цепь, а поскольку катушки индуктивности 140 и 145 реакторов первоначально действуют как разомкнутый контур, на каждом реакторе 140 и 145 будет падать все первичное напряжение в течение первых нескольких десятков наносекунд. Данную проблему можно решить, как показано на фиг. 2 А, дополнительным введением в схему высокочастотных конденсаторов связи 200 и ограничителей напряжений 205,которые снижают первоначальное мгновенное напряжение, прилагаемое к обоим реакторам 140 и 145 и конденсаторам 200, за счет того, что действуют как временно короткозамкнутые цепи в течение критиче-4 006836 ских первых нескольких десятков наносекунд. Данное решение позволяет использовать реакторы 140 и 145 и конденсаторы 200, у которых номинальное напряжение в 10-100 раз меньше максимального первичного напряжения. В соответствии с другим вариантом осуществления, показанном на фиг. 2 В, искровой разрядник или газонаполненный разрядник для защиты от перенапряжений 220 подсоединяют параллельно вторичной обмотке 115, чтобы поглощать по меньшей мере часть энергии, передаваемой во вторичную обмотку быстро нарастающим броском тока. Добавление упомянутого устройства в любой из вариантов осуществления, показанных на фиг. 1 и 2, уменьшит энергию бросков напряжения, которую должны безопасно поглощать последующие разрядники для защиты от перенапряжений. В другом варианте осуществления, показанном на фиг. 2 С, можно включить в схему дополнительный ограничитель перенапряжения 210 параллельно ограничителям перенапряжений 205. Ограничители перенапряжений 205 и 210 оказывают низкое полное сопротивление, когда ток короткого замыкания создает напряжения, превосходящие напряжение уровня фиксации. Если устройства идентичны, то ограничитель перенапряжения 210 будет действовать как первичный ограничитель напряжения в режиме с дифференциальным включением, а последовательно включенная пара ограничителей перенапряжения 205 будет действовать как резервный ограничитель в том случае, если первичный ограничитель напряжения 210 выходит из строя с разрывом цепи. Высокочастотная фильтрация параллельно включенными реакторами и последовательными конденсаторами ограничивает продолжительность импульсов КЗ и позволяет применять сравнительно маломощные ограничители перенапряжения. Лишь данные маломощные устройства пригодны при низкой емкости выводов, необходимой для устранения нагрузки, создаваемой ограничителями перенапряжения на высокой частоте сигнала. Сверхмалое полное сопротивления высокочастотного соединителя на промышленной частоте снижает электродвижущую силу (ЭДС), развиваемую во вторичной катушке индуктивности 115, а наличие достаточного высокого сопротивление предохранителя или, в другом варианте,включение дополнительного резистора 215 с небольшим сопротивлением (обычно, величиной от половины до одного Ома) последовательно с каждым проводом вторичной цепи, как правило, может снизить результирующий ток до величины менее одного ампера на тысячу ампер, протекающих в линии электроснабжения 100. Внутреннее перекрытие соединителя 110 с первичной обмотки 105 на вторичную обмотку 115 можно рассматривать в упрощенном варианте, в котором данная вторичная обмотка представлена только одним выводом 120 (см. фиг. 1). На фиг. 3 изображена эквивалентная схема для анализа переходного напряжения при перекрытии. Источник 300 на 10 кВ пост. напряжения соответствует мгновенному максимальному напряжению распределительного трансформатора с классом напряжения 15 кВ и типичным эффективным напряжением 7-8 кВ между фазой и нейтралью. Сопротивление источника 305 ограничивает ток короткого замыкания до значений не более 10 кА. Линии электропередачи 310 и 315 изображают одну фазу воздушных распределительных линий электроснабжения. Замыкание переключателя 320 соответствует мгновенному короткому замыканию, обусловленному внутренним перекрытием. Резистор 325 соответствует сопротивлению предохранителя, например, 130 и 135, а реактор 330 (эквивалентный реактору 140 на фиг. 1) замыкает цепь на заземление 335 опоры ЛЭП. Конденсатор 340 обеспечивает связь по высокой частоте для подачи коммуникационных сигналов на выводы 345 модема, а ограничитель перенапряжения 350 (эквивалентный ограничителю перенапряжения 205 на фиг. 2) защищает модем от переходных бросков напряжения. Параллельная емкостная нагрузка, создаваемая конденсатором 340 и ограничителем перенапряжения 350 (последний выполняет функцию цепи почти короткого замыкания во время переходных процессов), снижает первоначальное переходное напряжение в узле 355 и, следовательно, на конденсаторе 340, что позволяет применять недорогой конденсатор. На фиг. 4 показано поперечное сечение одной из конкретных аппаратурных реализаций индуктивного соединителя в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Первичный силовой провод 400 проходит сквозь отверстие в магнитных сердечниках 405 соединителя 410. Вторичный провод 415 загерметизирован в изоляционном материале 417, из которого выполнен прессованием соединитель 410, с выдерживанием толщины 420 соответственно выдерживаемому напряжению линии и напряжению базовой импульсной нагрузки (BIL) линии. Юбки 425 формируют соответствующий канал утечки. Проводящую пластину 430 закрепляют к основанию корпуса соединителя и соединяют проводом 435 с заземлением 440 опоры. Если корпус соединителя не обеспечивает достаточный канал утечки или изоляции, соответствующей установившемуся или переходному напряжению на проводе 400 линии электроснабжения, то может случиться перекрытие. Ток перекрытия, внешнего относительно соединителя 410, проскакивает на проводящую пластину 430 и затем безопасно направляется в заземление 440 опоры. На фиг. 5 а представлен сдвоенный предохранитель 500 в варианте выхлопного плавкого предохранителя. Провода 505 соединяют плавкие элементы 510 с двухвыводными держателями 515. Плавкие элементы 510 натянуты пружинами 520, а весь объем заключен в корпус из дугогасящего материала с отверстиями 530, через которые выходят образующиеся при дуге газы. На фиг. 5b представлен сдвоенный предохранитель 550 токоограничивающего типа. Плавкие эле-5 006836 менты 555 намотаны на крестовидный каркас 560 и выведены на двухвыводные держатели 565. В соответствии с другим вариантом, крестовина может содержать полый сердечник, в который можно дополнительно вставить магнитный сердечник 570. Весь объем заполнен песком (не показан). Выше настоящее изобретение описано на примере вариантов его осуществления, однако, специалистам в данной области техники очевидна возможность внесения различных изменений и модификаций,которые будут обеспечивать некоторые преимущества настоящего изобретения без выхода за пределы объема изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами; присоединяют первый вывод первого предохранителя к упомянутому первому присоединительному выводу, а первый вывод второго предохранителя к упомянутому второму присоединительному выводу,при этом второй вывод каждого предохранителя присоединяют к коммуникационному устройству; и присоединяют первый вывод первого реактора к упомянутому второму выводу упомянутого первого предохранителя, а первый вывод второго реактора к упомянутому второму выводу упомянутого второго предохранителя, при этом второй вывод каждого реактора присоединяют к электрическому заземлению. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом из упомянутых первом и втором реакторах применяют провод с сечением, достаточным, чтобы выдержать сильный ток, протекающий в течение времени срабатывания соответствующего предохранителя. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из упомянутых первого и второго реакторов обладает собственной частотой колебаний, превосходящей максимальную частоту, используемую упомянутым коммуникационным устройством. 4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, заключающийся в том, что присоединяют первый вывод ограничителя перенапряжений к упомянутому первому присоединительному выводу упомянутой второй обмотки и присоединяют второй вывод упомянутого ограничителя перенапряжений к упомянутому второму присоединительному выводу упомянутой второй обмотки. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутый ограничитель перенапряжений выбирают из группы, состоящей из искрового разрядника и газонаполненного разрядника для защиты от перенапряжений. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый первый предохранитель и упомянутый первый реактор образуют первое последовательное сопротивление, а упомянутый второй предохранитель и упомянутый второй реактор образуют второе последовательное сопротивление, при этом каждое из упомянутых первого и второго последовательных сопротивлений превосходит выбранное пороговое сопротивление, чтобы минимизировать уравнительный ток промышленной частоты. 7. Способ по п.1, дополнительно содержащий следующий этап: предусматривают первый резистор,соединенный последовательно с упомянутым первым предохранителем и упомянутым первым реактором, чтобы образовать первое последовательное сопротивление, и предусматривают второй резистор,соединенный последовательно с упомянутым вторым предохранителем и упомянутым вторым реактором, чтобы образовать второе последовательное сопротивление, при этом каждое из упомянутых первого и второго последовательных сопротивлений превосходит выбранное пороговое сопротивление, чтобы минимизировать уравнительный ток промышленной частоты. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые первый и второй предохранители смонтированы в одном общем корпусе. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутые первый и второй предохранители являются спирально-намотанными токоограничивающими предохранителями с осью спирали. 10. Способ по п.9, дополнительно содержащий следующий этап: устанавливают магнитный сердечник по упомянутой оси спирали. 11. Способ по п.1, дополнительно содержащий следующие этапы: присоединяют конденсатор последовательно с упомянутым вторым выводом каждого из упомянутых первого и второго предохранителей и упомянутым коммуникационным устройством и присоединяют ограничитель перенапряжений между каждым конденсатором со стороны коммуникационного устройства и электрическим заземлением, чтобы емкостная нагрузка снижала амплитуду первоначального переходного напряжения, формирующегося в результате перекрытия между упомянутыми обмотками упомянутого индуктивного соединителя для ввода сигналов. 12. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в элек-6 006836 трическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами; герметизируют упомянутую вторую обмотку внутри слоя электрической изоляции и соединяют упомянутую вторую обмотку с электрическим заземлением, тем самым прикладывая поле высокого напряжения от упомянутой электрической распределительной сети к упомянутому слою электрической изоляции. 13. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит (а) вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами и(б) корпус с юбками, обеспечивающими канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов на указанный линейный провод. 14. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит (а) вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами и (б) корпус с проводящей пластиной на конце упомянутого соединителя, удаленном от упомянутой первой обмотки; и присоединяют упомянутую проводящую пластину к электрическому заземлению, чтобы направлять ток перекрытия непосредственно к электрическому заземлению. 15. Способ защиты нагрузок, связанных с индуктивными соединителями для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащий этапы, на которых устанавливают индуктивный соединитель для ввода сигналов на линейный провод электрической распределительной сети, причем упомянутый индуктивный соединитель для ввода сигналов использует упомянутый линейный провод в качестве первой обмотки и содержит вторую обмотку с первым и вторым присоединительными выводами; и присоединяют каждый вывод упомянутой второй обмотки к электрическому заземлению через реактор, при этом упомянутый реактор обладает высоким полным сопротивлением на частотах сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что провода упомянутой второй обмотки соединяют с выходами, которые присоединяют к коммуникационному устройству через последовательные конденсаторы. 17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, заключающийся в том, что подсоединяют по меньшей мере один ограничитель перенапряжений с малой емкостью между упомянутыми выходами. 18. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом; первый предохранитель с первым выводом, присоединенным к упомянутому первому присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на первый вывод коммуникационного устройства; второй предохранитель с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму присоединительному выводу, и со вторым выводом для подачи сигнала на второй вывод коммуникационного устройства; первый реактор с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму выводу упомянутого первого предохранителя, и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению; и второй реактор с первым выводом, присоединенным к упомянутому второму выводу упомянутого второго предохранителя, и со вторым выводом, присоединенным к электрическому заземлению. 19. Схема по п.18, дополнительно содержащая ограничитель перенапряжений с первым выводом,присоединенным к упомянутому первому присоединительному выводу упомянутой второй обмотки, и со вторым выводом, присоединенным к упомянутому второму присоединительному выводу упомянутой второй обмотки. 20. Схема по п.19, отличающаяся тем, что упомянутый ограничитель перенапряжений выбирают из группы, состоящей из искрового разрядника и газонаполненного разрядника для защиты от перенапряжений. 21. Схема по п.18, дополнительно содержащая первое сопротивление, соединенное последовательно с упомянутым первым предохранителем, и второе сопротивление, соединенное последовательно с-7 006836 упомянутым вторым предохранителем. 22. Схема по п.18, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй предохранители герметизированы в одном общем корпусе. 23. Схема по п.22, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй предохранители являются спирально-намотанными токоограничивающими предохранителями. 24. Схема по п.23, отличающаяся тем, что упомянутые спирально-намотанные токоограничивающие предохранители содержат магнитный сердечник. 25. Схема по п.18, дополнительно содержащая первый конденсатор с первым выводом, присоединенным последовательно с упомянутым вторым выводом упомянутого первого предохранителя, и со вторым выводом для упомянутой подачи упомянутого сигнала на упомянутый первый вывод упомянутого коммуникационного устройства; второй конденсатор с первым выводом, присоединенным последовательно с упомянутым вторым выводом упомянутого второго предохранителя, и со вторым выводом для упомянутой подачи упомянутого сигнала на упомянутый второй вывод упомянутого коммуникационного устройства; ограничитель перенапряжений, присоединенный между упомянутым вторым выводом упомянутого первого конденсатора и упомянутым вторым выводом упомянутого второго конденсатора. 26. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку, загерметизированную внутри слоя электрической изоляции; и цепь между упомянутой второй обмоткой и электрическим заземлением для приложения поля высокого напряжения к упомянутому слою электрической изоляции. 27. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть, содержащий сердечник с отверстием для размещения линейного провода электрической распределительной сети и юбки, обеспечивающие канал утечки для предотвращения внешнего перекрытия при возникновении электрических переходных процессов на упомянутый линейный провод. 28. Индуктивный соединитель для ввода сигнала в электрическую распределительную сеть, содержащий сердечник с отверстием для размещения линейного провода электрической распределительной сети в качестве обмотки и проводящую пластину на конце упомянутого соединителя, удаленном от упомянутой первой обмотки для направления тока перекрытия к электрическому заземлению. 29. Схема для ввода сигналов в электрическую распределительную сеть, содержащая индуктивный соединитель для ввода сигналов, использующий линейный провод электрической распределительной сети в качестве первой обмотки и включающий в себя вторую обмотку с первым присоединительным выводом и вторым присоединительным выводом; первый реактор, подсоединенный между упомянутым первым присоединительным выводом и электрическим заземлением; и второй реактор, подсоединенный между упомянутым вторым присоединительным выводом и упомянутым электрическим заземлением,причем каждый из упомянутого первого реактора и упомянутого второго реактора обладает высоким полным сопротивлением на частоте сигнала и оказывает низкое полное сопротивление току сигнала короткого замыкания. 30. Схема по п.29, дополнительно содержащая первый конденсатор, подсоединенный последовательно с упомянутым первым присоединительным выводом и имеющий вывод для подачи сигнала на первый вывод коммуникационного устройства; и второй конденсатор, подсоединенный последовательно с упомянутым вторым присоединительным выводом и имеющий вывод для подачи сигнала на второй вывод упомянутого коммуникационного устройства. 31. Схема по п.29, дополнительно содержащая ограничитель перенапряжений для ограничения при коротком замыкании напряжения между упомянутым выводом упомянутого первого конденсатора и упомянутым выводом упомянутого второго конденсатора.
МПК / Метки
МПК: H04M 11/04
Метки: индуктивной, переходных, электрических, промежуточного, связью, процессов, устройства, защита, напряжения
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-6836-zashhita-ustrojjstva-promezhutochnogo-napryazheniya-s-induktivnojj-svyazyu-ot-perehodnyh-elektricheskih-processov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Защита устройства промежуточного напряжения с индуктивной связью от переходных электрических процессов</a>
Предыдущий патент: Способ получения углеводородных жидкостей
Следующий патент: Система испытания на твердость методом вдавливания
Случайный патент: Антитела к cd154, их фрагменты и способы применения антител и фрагментов