Вимірювальний орган для струмового захисту

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для измерения токов и может быть использовано в устройствах за щиты электрических сетей от повреждения. Известны измерительные органы для токовой защиты, выполненные на магнитоуправняемых контактах [1]. Однако эти устройства требуют наличия трансформаторов тока и выпрямителей. Известен бестрансформаторный измерительный орган для токовой защиты, содержащий геркон, закрепленный неподвижно с помощью изоляционной колодки на токоведущей шине, а также катушку, намотанную на геркон и подключенную к регулируемому источнику питания [2]. Этот измерительный орган обеспечивает изменение порога срабатывания за счет изменения напряжения на катушке при неподвижном герконе. Благодаря подмагничиванию геркона с помощью катушки, значительно повышается и чувствительность устройства, однако это же приводит к резкому уменьшению коэффициента возврата устройства, поскольку изменяющийся магнитный поток, создаваемый токоведущей шиной, является лишь частью общего магнитного потока, вторая часть которого, создаваемая катушкой, является неизменной. Кроме того, необходимость в регулируемом источнике питания усложняет устройство и о граничивает область его применения. Известен измерительный орган для токовой защиты, содержащий поворотный изолятор в виде изоляционной колодки с герконом, стойку, держатель, фиксатор, указатель поворота со шкалой [3]. Это устройство свободно от указанных выше недостатков, однако оно имеет недостаточную чувствительность, обусловленную необходимостью сохранения значительного изоляционного расстояния между герконом и токоведущей шиной в электрических сетях высокого напряжения, что ограничивает область его применения. Задачей изобретения является усовершенствование измерительного органа для токовой защиты посредством сокращения расстояния между герконом и токоведущей шиной, что приводит к расширению области применения измерительного органа и повышению его чувствительности. Эта задача решается тем, что измерительный орган для токовой защиты, содержащий поворотный изолятор с горконом, держатель, фиксатор и указатель поворота со шкалой, согласно изобретению снабжен дополнительным изолятором в форме перевернутого конического стакана, а также экраном в виде двух ферромагнитных втулок, одетых на геркон с зазором между собой, равным диаметру колбы геркона, и расположенных симметрично относительно зоны перекрытия контакт-деталей геркона, поворотный изолятор выполнен в виде гладкостенного стакана, на одно которого уложен упомянутый экран с герконом внутри, внешняя поверхность этого стакана снабжена кольцевым буртиком в средней части, держатель выполнен также в виде стакана из диэлектрического материала и снабжен кольцевыми ребрами на внешней поверхности и резьбой у края, причем верхнее ребро расположено на уровне дна держателя, которое с внешней стороны снабжено четырьмя цилиндрическими выступами высотой 5-10мм, лежащими на двух взаимно перпендикулярных осях, в двух противоположных из них запрессованы металлические шпильки, с помощью которых держатель неподвижно закреплен на токоведущей шине, поворотный изолятор вставлен в держатель таким образом, что между краем держателя и кольцевым буртиком на внешней поверхности поворотного изолятора остается зазор 0,5-1мм, фиксатор выполнен в виде накладной гайки из диэлектрического материала, одетой на буртик поворотного изолятора и навинченной на резьбовую часть держателя, кроме того, указатель поворота выполнен в виде прямой линии, нанесенной на внешнюю поверхность поворотного изолятора вдоль его продольной оси, а шкала расположена на нижнем ребре держателя, выводы геркона, а также вывод, соединенный с экраном, выполнены высоковольтным проводом и пропущены через отверстия в дне дополнительного изолятора, вставленного своей широкой частью во внутреннюю полость поворотного изолятора, заполненного эпоксидным компаундом до уровня, захватывающего края дополнительного изолятора, причем вывод, соединенный с экраном, заземлен. На чертеже изображен измерительный орган для токовой защиты (разрез). Измерительный орган для токовой защиты содержит поворотный изолятор 1 в форме гладкостенного стакана с кольцевым буртиком 2, держатель 3 в виде стакана из диэлектрического материала, снабженный ребрами 4 и резьбой 5 у края. На внешней поверхности дна держателя расположены четыре цилиндрических выступа 6 высотой 5-10мм, лежащие на двух взаимно перпендикулярных осях. В двух противоположных выступах запрессованы металлические шпильки 7, с помощью которых держатель неподвижно закреплен на токоведущей шине 8. На дно поворотного изолятора 1 уложен экран 9 в виде двух ферромагнитных втулок, одетых симметрично на геркон 10 с зазором между собой, равным диаметру колбы геркона. Выводы 11 геркона и вывод 12 от экрана 9 выполнены высоковольтным проводом, например, марки ПВВ. Фиксация провода осуществляется с помощью изолятора 13, имеющего форму перевернутого конического стакана. Положение поворотного изолятора 1 в держателе 3 фиксируется с помощью фиксатора 14 в виде накладной гайки, прижимающей поворотный изолятор 1 к держателю 3 за буртик 2. Внутренняя полость поворотного изолятора 1 заполнена эпоксидным компаундом 15 до уровня, захватывающего края изолятора 13. Крепление устройства производится преимущественно под шиной (выводами вниз). Вывод экрана 9 заземляется с целью предотвращения выноса высокого потенциала на выводы геркона 10 при протекании емкостного тока между обкладками конденсатора, одну из которых образует шина 8, а вторую геркон 10. Экспериментальные исследования показали, что без заземленного экрана 9 на выводах геркона 10 может появиться полный потенциал шины 8 (этот потенциал не опасен для жизни, так как протекающий ток составляет единицы микроампер). Одновременно экран 9 выполняет роль конденсатора магнитного поля, увеличивая чувстви тельность геркона. Для защиты держателя 3 от теплового излучения шины предусмотрены прокладка 16 и втулки 17, выполненные из теплостойкого нетеплопроводного материала. Конфигурация держателя, в частности, расположение верхнего ребра (ближнего к шине) на уровне дна держателя, а также зазор величиной 5-10мм, образованный между шиной и дном держателя с помощью выступов 6 , обеспечивают наилучшую устойчивость устройства к воздействию рабочего (10кВ) и испытательного (42кВ) напряжений, исключая образование короны и частичных разрядов по поверхности. Оптимальная конфигурация держателя определена опытным путем. Шкала нанесена в месте 18 на ребре держателя, а указатель поворота выполнен в виде прямой линии нанесенной в месте 19 на внешней поверхности поворотного изолятора, вдоль его продольной оси. Работает устройство следующим образом. Магнитное поле тока, проходящего по шине 8, пронизывает тело держателя 3, изолятора 1, концентрируется экраном 9 и воздействует на геркон 10. Если уровень магнитного поля шины равен или превышает уровень МДС срабатывания геркона, последний срабатывает (замыкается в поле постоянного тока или начинает вибрировать в поле переменного тока с удвоенной частотой). Порог срабатывания геркона регулируется в широких пределах при повороте изолятора 1 относительно неподвижного держателя 3 за счет изменения угла между осью геркона и осью шины. Описанное устройство обладает высокой чувствительностью за счет близкого расположения геркона к шине при использовании в сетях высокого напряжения, а также высоким коэффициентом возврата (около 1 с герконом КЭМ-2) за счет отсутствия подмагничивания; не требует дополнительного регулируемого источника питания; отвечает всем требованиям безопасности при эксплуатации электроустановок напряжением выше 1000В,