Устройство для защиты от сквозных токов короткого замыкания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для быстродействующей защиты пускорегулирующей аппаратуры. Целью изобретения является повышение быстродействия.Устройство содержит двуплечий П-образный электродинамический элемент (ЭДЭ) 1, жестко укрепленный на поворотной изоляционной раме (ПР) 2 так,что поворотная ось 3 ПР 2 совпадает с осью симметрии ЭДЭ 1. Петлевые токоподводы 4 и. 5 электрически соединены последовательно друг с другом с помощью перемычки 6, соединяющей концы тех ветвей токоподводов 4 и 5, в направлении к которым поворачивается ЭДЭ 1 и с ЭДЭ 1 с помощью гибкого соединения 7. 3 ил. «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 H 01 Н 71/43

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4111773/24-07 ! (22) 04. 09. 86 (46) 23.02.88. Бюл. Ф 7 (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.М.Кирова (72) В.В.Кулакова, Б.А.Лярский и Н.Н.Претро (53) 621 ° 316.542(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 936081, кл. Н 01 Н 71/40, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1045298, кл. Н 01 H 71/43, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СКВОЗНЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

SU 1371 О А1 для быстродействующей защиты пускорегулирующей аппаратуры. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит двуплечий П-образный электродинамический элемент (ЭДЭ) 1, жестко укрепленный на поворотной изоляционной раме (ПР) 2 так,что поворотная ось

3 ПР 2 совпадает с осью симметрии

ЭДЭ 1. Петлевые токоподводы 4 и. 5 электрически соединены последовательно друг с другом с помощью перемычки

6, соединяющей концы тех ветвей токоподводов 4 и 5, в направлении к которым поворачивается ЭДЭ 1 и с ЭДЭ 1 с помощью гибкого соединения 7. 3 ил.

1376130

Изобретение относится к электротехнике,а именно к электрооборудованию низковольтных электроэнергетических сетей, и может быть исполь5 зовано для быстродействующей защиты пускорегулирующей аппаратуры, содержащей полупроводниковые элементы.

Цель изобретения — повышение быстродействия. 10

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — схема протекания тока в устройстве (направление тока показано стрелками); на фиг. 3 — осциллограммы изменения токов.

Устройство для защиты электрооборудования от сквозных токов короткого замыкания содержит (фиг. 1) двуплечий П-образный электродинамичес- 20 кий элемент 1, жестко укрепленный на поворотной изоляционной раме 2 так, что ось 3 поворота рамы 2 совпадает с осью симметрии электродинамического элемента 1, два пет- 25 левых токоподвода 4 и 5, электрически соединенные последовательно. олин с другим с помощью перемычки 6, соединяющей концы тех ветвей токоподводов 4 и 5, в направлении к которым 30 необходим поворот электродинамического элемента 1, и с электродинамическим элементом 1 с помощью гибкого соединения 7, токоподвод 8, соединенный электрически с электродинамическим элементом 1 с помощью гибкого соединения 9, токоподвод 10, электрически изолированный от токоподводов 4, 5 и 8 и от электродинамического элемента 1, и шунтирую-. щие контакты 11 и 12,из которых подвижный контакт 11 укреплен.на кон.— це того плеча электродинамического элемента 1, с которым соединен токоподвод 8, а неподвижный контакт 12 на изолированном токоподводе 10.

Поворотная рама 2 с укрепленным на ней электродинамическим элементом 1 удерживается в исходном положении возвратной пружиной 13. В этом положении поворотная рама 2 спирается на соответствующие ветви петлевых токоподводов.4 и 5. Зазоры между плечами электродинамического элемента 1 и теми ветвями токоподводов 4 и 5, в направлении к которым необходим его поворот, выбирается больше, чем зазор шунтирующих контактов 11 и 12 с тем, чтобы в их замкнутом состоянии предотвратить иные соприкосновения токоподводов

4 и 5 с электродинамическим элементом 1.

Защищаемое электрооборудование

14 (фиг. 2) подключается к токоподводам 8 и 10, а устройство включается в электроэнергетическую сеть токоподводами 4 и 10. Устройство может быть выполнено в виде конструктивного узла, встраиваемого в защищаемое электрооборудование,или может представлять. собой универсальный конструктивный блок с регулятором тока срабатывания.Ток срабатывания устройства регулируется натяжением возвратной пружины 13.

На осциллограмме (фиг. 3) обозначено: I — ток в электроэнергетической сети, 1 — ток в защищаемом электрооборудовании, I „ — ток в цепи шунтирующих контактов, t, — момент возникновения короткого замыкания, t< — момент замыкания шунтирующих контактов устройства, t — момент срабатывания фидерного автоматического выключателя; t — момент полного отключения тока I,,I ток нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

При нормально возможных режимах работы электрооборудования протекающий по нему ток 1„ (фиг. 3) не превосходит предельно допустимый.Поворотный момент электродинамических усилий, создаваемых этим током между петлевыми токоподводами 4 и 5 и соответствующими плечами электродинамического элемента 1, недостаточен для преодоления момента, создаваемого усилием возвратной пружины

13. В этом случае весь ток сети,поступающий на токоподвод 10, протекает по цепи, состояющей из последовательного соединения электрооборудования 14 токоподвода 8,гибкого соединения 9, электродинамического . элемента 1, гибкого соединения 7,петлевого токоподвода 5, перемычки 6 и петлевого токоподвода 4.

При возникновении в момент времени (фиг.3) в электроэнергетической сети короткого замыкания в ней протекает быстро нарастающий сквозной ток I . При этом момент, создаваемый электродинамическими силами относительно поворотной оси 3, 1376130 превышает момент усилия возвратной пружины 13. Электродинамический элемент 1 вместе с поворотной рамой 2 поворачивается вокруг поворотной оси З,-и в момент времени t шунтирующие контакты 11 и 12 замыкаются после чего основная доля тока короткого замыкания протекает от токоподвода 10 к петлевому токоподводу fp

4 через шунтирующие контакты 11 и

12, электродинамический элемент 1, гибкое соединение 7, петлевой токоподвод 5 и перемычку 6. При этом ток в защищаемом электрооборудова- 15 нии I протекающий по защищенному устройством электрооборудованию !

4 через токоподвод 8 и гибкое соединение 9, в десятки раз меньше,чем сквозной ток короткого замыкания.

Поэтому за. время отключения тока короткого замыкания фидерным автоматическим выключателем {интервал времени t„-t< на фиг. 3) повреждения электрооборудования не происходит. 25

Благодаря тому,что инерционность

П-образного электродинамического элемента 1, плечи которого на всем их протяжении максимально приближены к поворотной оси 3, значительно (на порядок) меньше, чем инерционность электродинамических элементов с одинаковыми размерами. плеч в известных устройствах, быстродействие предлагаемого устройства существенно

35 выше. Кроме того, повышению быстродействия способствует то, что независимо от состоянИя шунтирующих контактов 11 и 12 (замкнуты или разомкнуты) весь ток короткого !0 замыкания протекает всегда по обоим петлевым токоподводам 4 и 5 и электрадинамическому элементу 1, т.е. электродинамическое усилие срабатывания развивается всем электроди- 45 намическим контуром устройства и не изменяется при замыкании шунтирующих контактов 11 и 12. Тем самым обеспечивается также надежное контактирование шунтирующих контактов

11 и 12 после их замыкания.

Повышение надежности контактиро-. вания шунтирующих контактов 11 и

12 достигается также тем,что у Побразного электродинамического

55 элемента 1 они расположены на значи" тельно меньшем расстоянии от оси поворота, чем в известных устройствах (при идентичных размерах плеч).

При этом соответственно возрастают контактные нажатия на шунтирующих контактах.

Повышенное быстродействие и на— дежное контактирование шунтирующих контактов позволяют применять его для .защиты электрооборудования содержащего полупроводниковые элементы, как от сквозных токов корот" кого замыкания, так и от длительных недопустимых токов перегрузки подупроводниковых элементов (например, в вынужденных аварийной ситуацией режимах работы).

Для исключения ложного срабатывания поворотного электродинамичес- кого элемента 1 при эксплуатации устройства в условиях ударных сотрясений и вибраций (например, на судах морского флота) он вместе с поворотной рамой 2 выполнен статически уравновешенным относительно поворотной оси 3, При идентичных размерах плеч электродинамических элементов время срабатывания предлагаемого устройства в среднем примерно в 3 ра— за меньше, чем известного.

Например, при токе короткого замыкания в испытательной цепи, равном 10 кА (установившееся значение), . и постоянной времени цепи 2,5 мс время срабатывания устройства с Побразным электродинамическим элементом составляет не более 0,003 с, а у .известного устройства достигает 0,005 с. Нажатия на шунтирующих контактах при этом токе составляют соответственно 68 и 38 Н. Испытания макета. предлагаемого устройства с защищаемым им полупроводниковым преобразователем на номинальный ток 300 А показывают,что при всех сквозных токах короткого замыкания, которые устанавливаются в испытательной цепи (до 20 кА), выход из строя полупроводниковых элементов не наблюдается.

Предлагаемое устройство наиболее целесообразно использовать для быстродействующей защиты как от сквозных токов короткого замыкания, так и от токов недопустимой перегрузки низковольтного электрооборудования содержащего полупроводниковые элементы и/или установленного в мощных электроэнергетических сетях малой

1376130 протяженности,в которых токи короткого замыкания достигают сотен килоампер (например, в судовых электроустановках}.

5 формула изобретения

Устройство для защиты от сквозных токов короткого замыкания,содержащее поворотную ось, двуплечий поворотный электродинамический эле- 10 мент, статически уравновешенный относительно поворотной оси, два петлевых такоподвода, электрически соединенные с двуплечим поворотным электродинамическим элементом гибкими соединениями, и шунтирующие контакты, из которых подвижный закреплен на одном из плеч. двуплечего поворотного электродинамического элемента, а неподвижный — на третьем 20 токоподводе, электрически изолированном от двуплечего поворотного электродинамического элемента, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия,оно снабжено перемычкой и поворотной изоляционной рамой, жестко связанной с поворотной осью, двуплечий поворотный электродинамический элемент выполнен П-образным и жестко укреплен на поворотной изоляционной раме так, что поворотная ось совпадает с осью симметрии двуплечего поворотного электродинамического элемента, а петлевые токоподводы электрически соединены между собой укаэанной перемычкой по концам тех ветвей, к которым поворачивается двуплечий поворотный электродинамический элемент, и охватывает участки двуплечено поворотного электродинамического элемента, которые расположены параллельно поворотной оси.

1376 ) 30

Составитель В.Кононов

Редактор Н.Тупица Техред А.Кравчук

Корректор M.Ïîæî

Заказ 792/50, Тираж 746

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4