Соединительное устройство для связи по средневольтным линиям электропередачи

Настоящая полезная модель относится к области технологии связи по линиям электропередачи (PLC), в частности, к устройству для связи коммуникационного сигнала с линией электропередачи. Согласно полезной модели предлагается емкостное соединительное устройство 1 для PLC по средневольтным линиям электропередачи, т.е. для емкостной связи коммуникационных сигналов со средневольтными силовыми проводниками 4, с сигнальным соединителем 2, например, коаксиальным разъемом, для обмена коммуникационными сигналами с приемопередатчиком, средневольтным соединителем 3, соединяемым со средневольтным силовым проводником 4, и конденсатором 5 связи, прочно заделываемым в объем изоляционного материала 15, электрически соединяющим два соединителя 2, 3. Соединительное устройство 1 для MV PLC содержит средневольтный конец 6, т.е. вывод, включающий в себя средневольтный соединитель 3, который имеет конструкцию или форму, позволяющую устанавливать его, например, разъемно крепить или осуществлять тугую посадку, обеспечивая механическое смыкание и электроизоляцию со средневольтным вводом 7, т.е. с интерфейсным вводом кожуха компактного средневольтного распредустройства, таким как шкаф.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области связи по линиям электропередачи, в частности, к устройству для связи коммуникационного сигнала с линией электропередачи.

Предшествующий уровень техники

В связи с постоянно растущим спросом на надежные каналы связи существует экономически значительный интерес на использование существующих линий, таких как линии электропередачи как для узкополосной, так и для широкополосной связи. В этом случае не требуется дорогостоящий и длительный монтаж отдельной линии. Поэтому для передачи коммуникационных сигналов, например сигналов управления технологическими процессами, зачастую используются распределительные электросети. Данная технология известна как технология связи по линиям электропередачи (PLC). Например, линии электропередачи используются в качестве средств связи для передачи информации о функционировании энергосистемы, т.е. для наблюдения и управления энергетической инфраструктурой.

Для передачи электроэнергии на различные расстояния используются разные технологии. В частности, высоковольтные линии используются для передачи электроэнергии на большие расстояния, средневольтные линии используются для передачи электроэнергии на средние расстояния, а низковольтные линии передачи используются потребителями, например, внутри зданий. В прошлом наибольший интерес представляла связь по высоковольтным линиям электропередачи, например, в 110 кВ и более. Соответствующие линии электропередачи, такие как высоковольтные воздушные линии, использовались для дальней связи и передачи больших объемов информации. В последнее время для передачи информации, в частности, для автоматического считывания показаний или в сложных измерительных системах, стала использоваться связь по низковольтным линиям электропередачи, т.е. 110 В или 230 В.

В документе US 6255935 описана установка для ввода сигналов в линии электропередачи. Был предложен соединительный блок, в котором соединительный кабель интегрирован в корпус конденсатора связи. В том месте, где проводник проходит через заземленный корпус конденсатора связи, электрическое поле ослабляется за счет стенки корпуса, имеющей особую форму.

Между тем, средневольтные линии электропередачи, т.е. с напряжением от 5 до 72 кВ, по большому счету для связи не использовались. Это объясняется тем, что для связи по линиям электропередачи среднего напряжения (MV PLC) требуются особые технологии и устройства. В технологии PLC, в целом, и в технологии MV PLC, в частности, наиболее серьезным препятствием является связь коммуникационного сигнала с линиями электропередачи, т.е. с проводником низкого, среднего или высокого напряжения.

Основное назначение линии электропередачи заключается в передаче электроэнергии, поэтому она специально не предназначена для передачи коммуникационных сигналов. Поэтому связь коммуникационного сигнала с линией электропередачи является нетривиальной задачей и обычно достигается за счет использования конденсаторов соответствующего размера. Конденсаторы блокируют электрический сигнал с частотой 50 или 60 Гц между линией электропередачи и потенциалом земли. При этом конденсаторы должны пропускать сигналы с более высокой частотой, например, коммуникационные сигналы системы PLC.

Для технологии MV PLC важным условием является наличие экономически эффективных соединительных устройств. Линия электропередачи в технологии MV PLC используется для передачи энергии на среднее расстояние и содержит множество узлов. Для передачи коммуникационного сигнала каждый узел должен быть оборудован соединителем. Следовательно, для технологии MV PLC требуется множество соединительных устройств, в частности, по сравнению с технологией PLC по высоковольтным линиям электропередачи (HV), в которой соответствующая линия электропередачи используется для передачи электроэнергии на большие расстояния и содержит всего лишь несколько узлов. В то же время в технологии MV PLC объем передаваемой информации меньше по сравнению с технологией HV PLC. Поэтому соединители для технологии MV PLC должны быть более экономически эффективными по сравнению с устройствами, используемыми в технологии HV PLC. Кроме этого, поскольку для технологии MV PLC требуется много соединителей, установка соединителя должна быть простой.

Помимо этого, под монтаж соединителя в технологии MV PLC отводится очень мало места, например, в главном распределительном устройстве сети среднего напряжения, такой как блок кольцевой магистрали (RMU). Блоки кольцевой магистрали обычно основаны на использовании высокоинтегрированного распределительного устройства с газовой изоляцией, оптимизированного в отношении размера и требующегося пространства. Поэтому, соединитель, используемый в этих распределительных устройствах, должен отвечать тем же требованиям.

В патентной заявке EP 1521381 оболочка соединителя для технологии MV PLC соединена с ячейкой средневольтного распредустройства посредством соединителей и/или экранированных кабелей, которые, в свою очередь, соединены через вводы ячейки. Соответственно, в технологии передачи информации по средневольтным линиям электропередачи узел соединительного устройства не устанавливается непосредственно на вводы ячейки.

Раскрытие полезной модели

Таким образом, задача полезной модели заключается в том, чтобы обеспечить эффективное и экономичное использование средневольтных линий электропередачи для передачи коммуникационных сигналов, в частности, обеспечить соединительное устройство для технологии связи по линиям электропередачи (PLC) с учетом существующих ограничений для MV PLC. Данная задача достигается при помощи емкостного соединительного устройства для MV PLC по пункту 1 формулы полезной модели. Предпочтительные варианты осуществления станут очевидны из зависимых пунктов формулы полезной модели, при этом зависимости в формуле полезной модели не исключают другие допустимые комбинации из пунктов формулы полезной модели.

Согласно полезной модели предлагается емкостное соединительное устройство для MV PLC для емкостной связи коммуникационных сигналов со средневольтными силовыми кабелями. Соединительное устройство для MV PLC включает в себя сигнальный соединитель, например, коаксиальный разъем для обмена коммуникационными сигналами с приемопередатчиком, средневольтный соединитель, соединяемый с силовым проводником, и конденсатор связи, прочно заделанный в объем изоляционного материала, электрически соединяющий два соединителя. Соединительное устройство для MV PLC содержит средневольтный конец или вывод, включающий в себя средневольтный соединитель, который приспособлен или имеет такую форму, которая позволяет устанавливать его, например, разъемно крепить или осуществлять тугую посадку, обеспечивая механическое смыкание и электроизоляцию, со средневольтным вводом кожуха компактного средневольтного распредустройства, таким как шкаф, обеспечивая тем самым электрический контакт между средневольтным силовым кабелем и средневольтным соединителем соединительного устройства. Поэтому никаких промежуточных средств в виде соединителей и/или экранированных кабелей, которые в свою очередь соединены через вводы шкафа, не требуется.

По предпочтительному варианту осуществления полезной модели соединительное устройство для MV PLC содержит разрядник для защиты от перенапряжений, соединенный со средневольтным соединителем. Разрядник для защиты от перенапряжений может быть прочно заделан в изоляционный материал вместе с конденсатором связи. Ввиду ограниченного пространства в средневольтном распределительном оборудовании, для повышения геометрической гибкости, средневольтный разрядник для защиты от перенапряжений может быть или не быть расположен в плоскости, образуемой средневольтным силовым кабелем и сигнальным соединителем.

По другому варианту осуществления полезной модели соединительное устройство для MV PLC содержит адаптерную часть со вторым средневольтным концом для соединения средневольтного кабеля со средневольтным силовым проводником. По данному варианту осуществления соединительное устройство для MV PLC используется непосредственно в качестве адаптера лишь в менее предпочтительном случае, при этом первый конец и второй конец адаптера не являются идентичными с геометрической точки зрения.

Краткое описание чертежей

Далее предмет полезной модели будет рассмотрен более подробно со ссылкой на предпочтительные типовые варианты осуществления, изображенные на прилагаемых схематических чертежах, где:

На фиг. 1 - показано емкостное соединительное устройство для MV PLC с адаптерной частью;

На фиг. 2 - показано соединительное устройство и адаптер, соединенный с вводом кожуха распредустройства;

На фиг. 3 - показано соединительное устройство и адаптер, разрядник защиты от перенапряжений соединен с вводом.

Ссылочные позиции, используемые на чертежах, и их обозначения кратко указаны в перечне обозначений. В принципе, идентичные детали на фигурах обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели

На фиг. 1 показано емкостное соединительное устройство 1 для MV PLC с сигнальным соединителем 2 для обмена коммуникационными сигналами с приемопередатчиком, средневольтным соединителем 3 для соединения средневольтного силового проводника 4 на фиг. 2 и конденсатором 5 связи, электрически соединяющим два соединителя 2, 3.

Соединительное устройство 1 имеет первый средневольтный конец 6, выполненный с возможностью крепления к вводу или проходному изолятору 7 кожуха средневольтного распредустройства, как показано на фиг. 2. Кожух распредустройства может быть частью средневольтного распредустройства, например, блоком кольцевой магистрали (RMU). Для этих кожухов распредустройств используются стандартные вводы кабеля. Типовые вводы в соответствии с требованиями стандарта IEC 60137 описаны в опубликованной французской патентной заявке FR 2779564 B1. Хотя для кожуха распредустройства можно использовать вводы разной конструкции, первый средневольтный конец 6 соединительного устройства всегда имеет такую конструкцию или форму, которая обеспечивает плотную посадку на соответствующей ответной детали ввода.

Соединительное устройство по фиг. 1 также включает в себя разрядник 8 для защиты от перенапряжений, расположенный между конденсатором 5 и соединителем 2. Разрядник 8 для защиты от перенапряжений защищает любое коммуникационное оборудование, подключенное к соединителю 2, от повреждений, вызываемых напряжением, проходящим через конденсатор 5, от линии электропередачи. Напряжение линии электропередачи обычно значительно выше того, что могут выдержать большинство коммуникационных устройств, поэтому утечка напряжения может привести к серьезному повреждению устройства. Разрядник 8 для защиты от перенапряжений обычно содержит высоковольтный вывод и заземляющий вывод, поэтому в случае утечки напряжения от линии электропередачи ток направляется через разрядник 8 для защиты от перенапряжений.

Соединительное устройство на фиг. 1 является Т-образным комбинированным соединительно-адаптерным устройством, включающим в себя адаптерную часть 11 с необязательным вторым средневольтным концом 12 для соединения, например, средневольтного кабеля со средневольтным распредустройством через адаптерную часть 11. Средневольтный силовой проводник, кольцеобразный средневольтный соединитель 3 и средневольтный кабель взаимно скреплены между собой посредством винтов или посредством единственного штыря 13. Адаптерная часть 11 также включает в себя первый средневольтный конец 6, выполненный с возможностью крепления к средневольтному вводу 7 кожуха средневольтного распредустройства, как это было описано. Помимо адаптерной части 11 или независимо от нее, в соединительное устройство для MV PLC может быть интегрирован кабельный соединитель для соединения средневольтного кабеля со средневольтным распредустройством через точку разветвления, отличную от средневольтного соединителя 3. Соединительное устройство 1 также содержит проводник 14 для соединения конденсатора 5 с первым средневольтным соединителем 3. Проводник 14 и конденсатор 5 встроены в изоляционный материал 15 в целях защиты находящихся рядом устройств от напряжения, проходящего по линии электропередачи.

Конденсатор 5 блокирует электрический сигнал с частотой 50 или 60 Гц, проходящий по линии электропередачи. При этом конденсатор 5 должен пропускать высокочастотный коммуникационный сигнал к соединителю 2 и пропускать его далее к любому коммуникационному устройству, подключенному к соединителю 2. Для того чтобы полезный коммуникационный сигнал мог пройти к коммуникационному устройству, может потребоваться использование трансформатора 16, преобразующего входящий или выходящий коммуникационный сигнал.

Трансформатор 16 и разрядник 8 для защиты от перенапряжений соединены с корпусом 17 соединительного устройства 1, при этом корпус 17 соединен с землей 18. В случае утечки напряжения из линии электропередачи через конденсатор 5, разрядник 8 для защиты от перенапряжений перенаправляет ток на землю 18, защищая любые подключенные коммуникационные устройства.

На фиг. 2 показано соединительное устройство 1 и адаптер 11, соединенный с вводом 7 кожуха распредустройства. Ввод состоит из силового проводника 4 и окружающего изоляционного материала 19. Силовой проводник 4 является сплошным прутком из проводящего материала с внутренней резьбой на конце для установки штыря 13. Первый средневольтный конец 6 адаптера 11 имеет такую конструкцию или форму, которая позволяет устанавливать его на вводе 7 таким образом, чтобы изоляционный материал 19 входил в первый средневольтный конец 6 и проводник 4 соединялся со средневольтным соединителем 3.

Вариант осуществления соединительного устройства 1 на фиг. 2 позволяет соединять одну сторону адаптера 11 с вводом 7 на средневольтном конце 6 и подключать другую средневольтную линию или кабель ко второму средневольтному концу 12. Концы 6, 12 изображенного адаптера 11 расположены симметрично. Однако адаптер 11 может иметь иную форму, позволяющую соединять его с вводом 7, имеющим первую форму на одном конце 6, и соединять его с кабелем, имеющим другую, вторую форму на втором конце 12.

На фиг. 3 показан предпочтительный вариант осуществления соединительного устройства 1 и адаптера 11 со средневольтным или силовым разрядником 9 для защиты от перенапряжений. В данном случае соединительное устройство 1 легко встраивается в пространство для разрядника 9 для защиты от перенапряжений и соответствующий изоляционный материал 15 без добавления большого объема. Благодаря этому соединительное устройство 1 может быть легко интегрировано в уже существующий разрядник 9 для защиты от перенапряжений, не нарушая строгие ограничения по объему. В этом случае проводник 14, соединяющий конденсатор 5 со средневольтным соединителем 3, легко соединяется с проводником 20 разрядника 9 для защиты от перенапряжений. Кроме этого, в соединительном устройстве 1 также можно использовать соединитель 21, соединенный с землей 18, разрядник 8 для защиты от перенапряжений и трансформатор 16.

Перечень используемых обозначений

1 Соединительное устройство

2 Сигнальный соединитель

3 Средневольтный соединитель

4 Средневольтный силовой проводник

5 Конденсатор

6 Средневольтный конец

7 Средневольтный ввод

8 Разрядник для защиты от перенапряжений

9 Силовой разрядник для защиты от перенапряжений

10 Средневольтный кабель

11 Адаптер

12 Второй конец

13 Штырь

14 Проводник

15 Изоляционный материал

16 Трансформатор

17 Корпус

18 Земля

19 Изоляционный материал

20 Проводник

21 Соединитель

1. Емкостное соединительное устройство (1) для связи по линиям электропередачи среднего напряжения, содержащее соединитель (2) для обмена коммуникационными сигналами с приемопередатчиком, средневольтный соединитель (3), подключаемый к средневольтному силовому проводнику (4), и конденсатор (5) связи, электрически соединяющий два соединителя (2, 3), отличающееся тем, что указанное соединительное устройство (1) содержит первый средневольтный конец (6), выполненный с возможностью крепления к средневольтному вводу (7) кожуха средневольтного распредустройства.

2. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит силовой разрядник (9) для защиты от перегрузок, соединенный со средневольтным соединителем (3).

3. Соединительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит второй средневольтный конец (12) для соединения средневольтного кабеля со средневольтным силовым проводником (4).

4. Соединительное устройство по п. 3, отличающееся тем, что средневольтный силовой проводник (4), средневольтный соединитель (3) и средневольтный кабель взаимно скреплены посредством винтов или посредством единственного штыря (13).