устройство учета активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в высоковольтной линии электропередачи

Формула изобретения

Устройство учета количества активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в высоковольтной линии электропередачи, содержащее размещенный у опоры высоковольтной линии электропередачи измерительный трансформатор тока, соединенный с проводом этой линии, подвешенным на перемычке между изоляторами данной опоры, отличающееся тем, что оно снабжено проходным изолятором, который токопроводящим элементом включен последовательно в провод высоковольтной линии электропередачи на участке его подвеса на изоляторах опоры, а измерительный трансформатор тока закреплен на проходном изоляторе поперечно последнему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике. Изобретение относится к области контроля за производством и распределением электрической энергии и может быть использовано для дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем. Изобретение касается установки высоковольтных измерительных трансформаторов тока, монтируемых на опорах высоковольтных линий электропередач (ВЛЭП) и порталах подстанций, используемых для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока промышленной частоты. В частности, устанавливаемые на опорах ВЛЭП и порталах трансформаторы тока учета электроэнергии предназначены для учета активной и реактивной энергии прямого и обратного направления в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением 110 кВ, а так же для использования в составе автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

Передача параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии может производиться по проводным либо беспроводным (GSM, GPRS) каналам связи.

Системы производства и распределения электрической энергии по условиям своего функционирования требуют постоянного и надежного контроля за их состоянием и количеством вырабатываемой и транспортируемой электрической энергии, ее рациональным распределением и потреблением. Этот контроль прежде всего осуществляется с помощью измерения параметров тока и напряжения на различных участках (станциях, подстанциях, ЛЭП) высоковольтных сетей.

Известен ряд устройств, применяемых для этих целей, таких как, например, высоковольтные измерительные трансформаторы и высоковольтные делители (Дорошев К.И. Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6 - 220 кВ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.136-146). Эти устройства пассивны и содержат первичный элемент, находящийся в непосредственном контакте с высоковольтным проводом, и вторичный элемент, изолированный от высоковольтной сети, с выхода которого снимается низковольтный электрический аналог тока или напряжения, действующих на высокой стороне, и передается для дальнейшей его обработки и определения амплитудно-временных параметров.

Известно устройство учета активной и реактивной энергии прямого и обратного направления в высоковольтной линии электропередачи, содержащее размещенный у опоры высоковольтной линии электропередачи измерительный трансформатор тока, установленный на опорной площадке, прикрепленной к стойке опоры ВЛЭП, и соединенный с проводом этой линии, подвешенным на изоляторах данной опоры (см. статью «Пункт Учета Столбовой ПСС-10-ПУ» в разделе «Высоковольтное оборудование», выложенную 24.06.2006 на официальном сайте ООО «Инициатива» в режиме он-лайн в Интернете по адресу: http://www.vakyym.ru/index.php?productID=169 (проверено 24.06.2006, копия прилагается). Принято в качестве прототипа.

Известное устройство ПСС-10-ПУ с функцией учета электроэнергии и телеметрии размещается на одной опоре ЛЭП и состоит из двух блоков: БИТ - блок измерительных трансформаторов и НЩ - низковольтный щит. В БИТ расположены два трансформатора тока и два трансформатора напряжения по трехпроводной схеме подключения счетчиков. БИТ соединен с низковольтным щитом кабелем. В НЩ находятся счетчик энергии (с GSM или без GSM), автоматы, модем GSM, испытательная коробка, преобразователь интерфейсов. НЩ помещен в вандалозащищенный корпус. Все соединения и открывающиеся элементы в низковольтном щите имеют «ушки» для опломбирования. НЩ крепится на опоре на том расстоянии от земли, которое обеспечивает вандалозащищенность и недоступность к щиту без специальных приспособлений. Корпуса изготовлены из листовой стали с порошковым покрытием горячего закрепления, размещаются на стальных рамах, которые крепятся к одной опоре. Ввод и вывод главных линий в БИТ осуществляются через токовводы с кремнеоганической изоляцией. Соединение токовводов с главными линиями осуществляется гибким проводом, а внутри модуля с измерительными трансформаторами - гибкими шинами.

Недостатком данного известного решения является сложность конструктивного исполнения в части его расположения и монтажа по отношению к стойке и проводам. По сути, известное решение представляет собой отдельную измерительную станцию, располагаемую рядом с опорой или непосредственно на опоре. В результате такого монтажа существенно увеличивается зона опасности опоры, требуется создание системы предохранения от несанкционированного доступа и обеспечения надежности коммутационных соединений между разнесенными блоками известного устройства учета электроэнергии и телеметрии. Кроме того, повышается трудоемкость монтажа и обслуживания таких систем, вызванная необходимостью создания и прикрепления опорных площадок на стойке.

Кроме того, такая схема удаленного подключения и дистанционного контроля не обеспечивает класс точности выше 0,5, что не позволяет получить достоверную измерительную информацию в установках переменного тока промышленной частоты.

Высокая точность, предъявляемая к средствам измерений в электроэнергетике, а также конструктивные особенности исполнения, присущие таким устройствам и вытекающие из принятой в них электрической схемы, обусловливают высокие требования, налагаемые на качество их контакта с высоковольтным сетевым проводом, что влечет за собой увеличение времени подключения модулей к сети и соответственно сопряжено с дополнительными эксплуатационными издержками в действующих сетях.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по размещению сухого высоковольтного измерительного трансформатора тока на проходном изоляторе, который включается токопроводящей шиной непосредственно в линию проводов ВЛЭП или портала подстанции и является по сути самой линией.

Достигаемый при этом технический результат заключается в упрощении конструкции и обслуживания измерительного средства при повышении его класса точности для получения достоверной измерительной информации в установках переменного тока промышленной частоты.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство учета активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в высоковольтной линии электропередачи, содержащее размещенный у опоры высоковольтной линии электропередачи измерительный трансформатор тока, соединенный с проводом этой линии, подвешенным на изоляторах данной опоры, снабжено проходным изолятором, который токопроводящим элементом включен последовательно в провод высоковольтной линии электропередачи на участке его подвеса на изоляторах опоры, а измерительный трансформатор тока закреплен на проходном изоляторе поперечно последнему.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На чертеже представлен общий вид устройства учета количества активной и реактивной энергии прямого и обратного направления в высоковольтной линии электропередачи.

Согласно настоящему изобретению рассматривается новое размещение измерительного трансформатора тока в линии ВЛЭП или портале подстанции для обеспечения учета количества активной и реактивной энергии прямого и обратного направления в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением 110 кВ, а также для использования в составе автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

Согласно изобретению устройство учета количества активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в ВЛЭП содержит размещенный у опоры 1 ВЛЭП измерительный трансформатор тока 2, соединенный с проводом этой линии, подвешенным на перемычке изоляторов 3 данной опоры. При этом измерительный трансформатор тока 2 закреплен на проходном изоляторе 4 поперечно последнему. А проходной изолятор токопроводящим элементом включен последовательно в провод 5 высоковольтной линии электропередачи на участке его подвеса на изоляторах 3 опоры 1.

Необходимо отметить, что в данной области техники известны проходные изоляторы. Они предназначены для прохода через стену или перекрытие, имеющее другой электрический потенциал. Эти изоляторы обеспечивают надежную фиксацию провода, поскольку провод проходит через изолятор, однако они разработаны для специальных случаев применения: в трансформаторах тока и напряжения, в качестве вводов в трансформаторах и генераторах и т.п. В соответствии с условиями применения, которые предполагают практическое отсутствие динамических знакопеременных нагрузок, проходные изоляторы обычно имеют жесткую конструкцию. Наружная поверхность всех проходных изоляторов имеет ребра, размеры и шаг которых зависят от назначения и класса напряжения изоляторов. В частности, проходной изолятор И8-80УХЛЗ (известный из Справочника по электрическим установкам высокого напряжения / Под ред. И.А.Баумштейна, С.А.Бажанова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.251, табл.5.70) выполнен из фарфора и предназначен для работы внутри помещения для прохождения токопроводом из одного помещения в другое, например через кирпичную стену. Вследствие того, что проходные изоляторы выполняются из фарфора и имеют ребра, они обладают большой жесткостью и хрупкостью и не пригодны для применения в качестве линейных изоляторов, т.к. провод линии создает большие изгибающие и вибрационные нагрузки на изолятор.

В настоящем изобретении проходной изолятор включен последовательно в провод высоковольтной линии электропередачи на участке его подвеса на изоляторах опоры, что исключает на него внешнее силовое воздействие со стороны самого провода, расположенного на участке между опорами, равно как и ветровой нагрузки.

Преимущества этого технического решения заключаются, прежде всего, в простоте монтажа и сроке его реализации. Для установки одного комплекта достаточно двух часов. Кроме этого, в отличие от типового решения, нет необходимости в проектировании и монтаже дополнительной коммутационной аппаратуры, изыскания места для установки измерительного трансформатора, применения спецтехники на действующей подстанции (ОРУ) и других факторов, влекущих за собой увеличение сроков и стоимости организации коммерческого учета.