датчик дуговой защиты с повышенной помехозащищенностью. Датчик дуговой защиты

Датчик дуговой защиты с повышенной помехозащищенностью

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности - к датчикам, входящим в состав систем дуговой защиты высоковольтных переключателей и комплектных распределительных шкафов (КРУ). Датчик обеспечивает высокую помехозащищенность системы от внешних воздействий, отсутствие энергопотребления в режиме ожидания, удобство монтажа и эксплуатации. Это достигается тем, что в качестве фоточувствительного элемента в датчике использован излучающий светодиод со спектральной характеристикой, имеющей максимум в УФ-диапазоне, работающий в вентильном (генераторном) режиме, без внешнего источника напряжения (при нулевом энергопотреблении датчика в режиме ожидания). При возникновении дуги сигнал со светодиода (фотоЭДС) поступает на компаратор, управляющий р-n переходом в режиме ключа (типа «сухой контакт»), связанным с цепями защиты высоковольтного оборудования. 1 ил.

Заявляемое изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к системам защиты высоковольтных переключателей и комплектных распределительных шкафов (КРУ) с напряжением свыше 5 кВ.

В таких КРУ возможно появление мощной электрической дуги, возникающей как в момент переключения, так за счет пробоя и перекрытия изоляции в процессе эксплуатации. При этом несвоевременное отключение коммутируемых цепей может привести к аварийной ситуации и выходу из строя дорогостоящего оборудования. Такое отключение должно гарантироваться с помощью быстродействующих датчиков обнаружения дуги, входящих в систему дуговой защиты. В соответствии с нормативной документацией РАО ЕС (РД34.20.501-95) применение быстродействующей дуговой защиты является обязательным в КРУ 6-10 кВ.

Известны датчики дуговой защиты [1, 2], в которых в качестве чувствительных элементов, реагирующих на оптическое излучение дуги, используются полупроводниковые фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.

Однако такие датчики не обеспечивают уверенную помехоустойчивость к посторонним естественным и искусственным источникам оптического излучения, постоянно потребляют электроэнергию в режиме ожидания, имеют достаточно сложную схему преобразования сигнала.

Известны также датчики [2], реагирующие на возрастание давления воздуха внутри КРУ в момент возникновения дуги, приводящее к механическому перемещению специальной заслонки, замыкающей контакты датчика. Наличие механических движущихся элементов не обеспечивает достаточное быстродействие и надежность таких датчиков.

Известны разработки [3, 4], в которых в качестве датчика освещенности используется волоконно-оптический кабель, прокладываемый последовательно через несколько КРУ. Засветка, в случае возникновения дуги, любой части кабеля, находящегося внутри КРУ приводит к срабатыванию системы. Однако такие датчики, как показала практика, также не обладают достаточной помехозащищенностью и не всегда удобны в эксплуатации.

Общим недостатком перечисленных выше датчиков является недостаточная помехозащищенность от внешних воздействий, в том числе - от посторонних источников освещения, их постоянное энергопотребление в режиме ожидания и необходимость в подведении к КРУ дополнительных линий для питания датчиков.

Заявляемое изобретение свободно от указанных недостатков; сущность его заключается в следующем.

Как известно, основной спектр излучения дугового разряда лежит в УФ-диапазоне. Анализ спектральных характеристик известных приемников излучения, которые могли бы быть использованы в качестве фоточувствительных элементов датчиков дуговой защиты, показал, что все они, помимо реакции на УФ-излучение, в большей или меньшей степени реагируют на световые излучения в достаточно широком спектре частот оптического диапазона.

Проведенные нами исследования показали, что при работе в УФ-диапазоне наибольшая помехозащищенность от посторонних излучений может быть обеспечена, если в качестве фоточувствительного элемента датчика дуговой защиты использовать светодиод (СД) с характеристикой излучения, имеющей максимум в ультрафиолетовой обрасти спектра.

Не смотря на то, что чувствительность таких СД, при использовании их в качестве фотоприемников, несколько ниже, чем у фотодиодов, или фоторезисторов, они практически не реагируют на излучения в других областях оптического диапазона, а яркость излучения дуги вполне достаточна для гарантированного срабатывания датчика.

В предлагаемом изобретении СД включен в генераторном (вентильном) режиме без внешнего источника напряжения, что обеспечивает нулевое энергопотребление датчика в режиме ожидания.

Напряжение, возникающее на электродах СД (фотоЭДС) при воздействии дугового разряда, достигает сотен мВ, что позволяет управлять с помощью этого напряжения компаратором, уровень срабатывания которого устанавливается в зависимости от ожидаемой интенсивности излучения.

Сигнал с компаратора при возникновении дуги приводит к открытию р-n переходного ключа, подающего напряжение на обмотки силовых реле, отключающих защищаемое высоковольтное оборудование.

Функциональная схема датчика, компонуемая в одном корпусе со светодиодом, представлена на чертеже.

Схема работает следующим образом. Датчик устанавливается в защищаемом КРУ. При возникновении в КРУ электрической дуги, ее излучения достаточно, чтобы на электродах светодиода 1, работающего в вентильном режиме, возникла фотоЭДС, вызывающая срабатывание порогового устройства 2. Сигнал с порогового устройства переводит электронный ключ 3 из нормально разомкнутого в нормально замкнутое состояние. При этом ключ остается замкнутым и после прекращения воздействия дуги.

Замыкание контактов датчика (типа "сухой контакт") обеспечивает подачу напряжения на нагрузку Rн (реле, контактор и т.д.), связанную с системами сигнализации и аварийной защиты высоковольтного оборудования. После принятия необходимых мер, работоспособность датчика может быть восстановлена путем разрыва цепи питания нагрузки за счет кратковременного нажатия кнопки SB.

Проведенные натурные испытания опытного образца датчика подтвердили его высокую помехозащищенность, чувствительность и быстродействие; простоту и надежность монтажа и эксплуатации, а также отсутствие энергопотребления в режиме ожидания, что открывает широкие перспективы использования датчика в энергетике.

Литература

1. Нагай В.И. Быстродействующая защита КРУ. Современное состояние и пути совершенствования. "Новости электротехники", 2003 г. №5(23), с.48-50.

2. Цигулев и др. Устройство для защиты КРУ от дуговых коротких замыканий, а.с. №1631655 А1, БИ №8, 28.02.91.

3. Нагай В.И. и др. Оптико-электрическая дуговая защита КРУН 6-10 KB. "Энергетик" 2000, №8 с.38-39.

4. Демьянович М.В. и др. Новая дуговая защита для комплектных распределительных устройств. "Энергетик" 2001, №5, с.24.

Датчик дуговой защиты с повышенной помехозащищенностью, содержащий фоточувствительный элемент и схему преобразования сигнала, отличающийся тем, что в качестве фоточувствительного элемента в датчике использован светодиод со спектральной характеристикой, имеющей максимум в УФ-диапазоне, работающий в вентильном (генераторном) режиме, сигнал с которого при возникновении дуги поступает на компаратор, управляющий р-n-переходом в режиме ключа, связанным с цепями защиты высоковольтного оборудования.

www.findpatent.ru

Волоконно-оптический датчик дуговой защиты

Дуговое короткое замыкание является одним из самых опасных явлений, возникающих в электрических сетях. Оно может остановить подачу электроэнергии и повредить дорогостоящее оборудование, а также представляет угрозу здоровью и жизни обслуживающего персонала. Для предотвращения таких ситуаций комплектные распределительные устройства (КРУ) электрических подстанций должны быть оснащены системами обнаружения вспышки электрической дуги (датчиками дуговой защиты).

Компания Broadcom (ранее Avago) выпускает группу компонентов для создания быстродействующего и надежного датчика электрической дуги на основе пластикового оптического волокна (POF).

В качестве чувствительного элемента системы, реагирующего на оптическое излучение дуговой вспышки, может выступать линейный датчик на основе прозрачного POF кабеля AFBR-TUS500Z либо точечный датчик AFBR-S10PS010Z. Совместное использование датчиков двух типов позволяет создать эффективную и гибкую систему дуговой защиты.

Для обработки оптического излучения, собранного датчиком, Broadcom предлагает оптический трансивер AFBR-S10TR001Z или оптические приемники AFBR-S10RX021Z / AFBR-S10RX031Z. К трансиверу выпускается отладочный набор AFBR-S10EB001Z, позволяющий ускорить процесс проектирования системы дуговой защиты. Для соединения компонентов системы используются коннекторы и адаптеры линейки Versatile Link (VL).

Принципиальная схема оптического датчика дуговой защиты на компонентах Broadcom (Avago) (нажмите для просмотра в полном размере)

В компании "ЭФО" Вы можете приобрести все необходимые компоненты Broadcom для создания оптического датчика дуговой защиты.

Подробнее о явлении дугового короткого замыкания в электрических сетях, разновидностях систем дуговой защиты и особенностях волоконно-оптического датчика на базе компонентов Broadcom Вы можете прочитать в статьях, размещенных на нашем сайте:

infiber.ru

Датчик дуговой защиты

Датчик дуговой защиты — это датчик, способный регистрировать возникновение электрической дуги Используется в распределительных устройствах для предотвращения губительных последствий электрического разряда

Содержание

1 Способы регистрации электрической дуги
- 11 Оптические датчики дуговой защиты
- 12 Технология Optoflex
2 См также

Способы регистрации электрической дугиправить

Существует несколько способов регистрации электрической дуги, основанных на следующих принципах:

Регистрация светового излучения, вызванного появлением электрической дуги;
Изменение параметров электрической цепи при возникновении дуги меняются значения таких величин как напряжение, сопротивление и ток;
Повышение температуры или давления внутри отсека распределительного устройства

Оптические датчики дуговой защитыправить

Первый из перечисленных способов регистрации дуги, а именно — регистрация светового излучения электрической дуги, является наиболее распространенным из-за своей простоты Существуют два вида оптических датчиков дуговой защиты: полупроводниковые фотодатчики и волоконно-оптические датчики

Оптические датчики дуги, регистрирующие световое излучение, делятся по принципу работы на регистрирующие излучение боковой распределенные датчики или торцевой поверхностью Применение распределенного оптического датчика позволяет одним отрезком оптического кабеля охватить одновременно несколько контролируемых точек Использование датчиков, улавливающих излучение торцевой поверхностью, позволяет точно выделить участки возникновения дуги

Волоконно-оптическая регистрация имеет преимущества над остальными способами электро-дуговой защиты:

гибкость и легкость монтажа;
высокое быстродействие;
нечувствительность к электромагнитным помехам;
отсутствие питания датчика;
материал волоконно-оптического кабеля является диэлектриком;
низкая стоимость датчика

Технология Optoflexправить

Принцип самодиагностики волоконно-оптического датчика

Технология Optoflex обеспечивает:

Торец оптоволокна проходит обработку на высокоточном оборудовании, в результате кончик оптоволокна внутри корпуса волоконно – оптического датчика ВОД и является линзой С учетом конструкции световода внутри датчика, угол обзора ВОД составляет более 180 градусов лучший показатель по сравнению с обычными датчиками, надежная защита линзы корпусом;
Конструктивный изгиб ВОД составляет 900, что позволяет свести к минимуму поломки оптических линий связи при монтаже и эксплуатации, а так же отказаться от дополнительных кронштейнов-креплений;
Непрерывный контроль целостности всего оптоэлектронного тракта

См такжеправить

Датчик
Дуговая защита

Датчик дуговой защиты Информация о

Датчик дуговой защиты Комментарии

Датчик дуговой защитыДатчик дуговой защиты Датчик дуговой защиты Просмотр темы.

Датчик дуговой защиты что, Датчик дуговой защиты кто, Датчик дуговой защиты объяснение

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

датчик дуговой защиты с повышенной помехозащищенностью - патент РФ 2294042

Рисунки к патенту РФ 2294042