Указатель коротких замыканий

 

Использование: касается электроизмерений и предназначено для установки на подстанциях, преимущественно в кабельных сетях 6-10 кВ для обнаружения и фиксации токов междуфазного короткого замыкания. Сущность изобретения: устройство содержит воспринимающий орган, выполненный в виде двух идентичных узлов, устанавливаемых на двух токоведущих шинах. Каждый из этих узлов содержит изолятор в виде стакана 2 с обмоткой катушки 3 на ферромагнитном сердечнике, два лимба и исполнительный блок, выполненный на высоковольтном высокомегаомном резисторе 10, стабилитроне 11; выпрямительном мосту 12, динисторе 13, тиристоре 14, двухобмоточном двустабильном термическом реле 15, тиристорах 16, 17 и 18, диоде 19, светодиоде 20, кнопке 21, переменном резисторе 22 и умножителе 23 напряжения. 1 з,п.ф-лы, 2 ил.

СОСЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) G 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ »

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884428/21 (22) 20.11.90 (46) 07,12.92. Бюл, ¹ 45 (75) В.И.Гуревич (56) Авторское свидетельство СССР № 559196, кл. 6 01 R 31108, 1977.

Авторское свидетельство СС Р № 1705776, кл, G 01 R 31/08, 1990, (54) УКАЗАТЕЛЬ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ (57) Использование: касается эле -;тооиэмерений и предназначено для установки на подстанциях, преимущественно в кабельных сетях 6 — 10 кВ для обнаружения и фиксации токов междуфазного короткого замыкания. Сущность изобретения: устрой.. Ы» 1780058 А1 ство содержит воспринимающий орган, выполненный в виде двух идентичных узлов, устанавливаемых на двух таковедущих шинах. Каждый из этих узлов содержит изолятор в виде стакана 2 с обмоткой катушки 3 на ферромагнитном сердечнике, два лимба и исполнительный блок, выполненный на высоковольтном высокомегBDMHoM резисторе 10, стабилитроне 1 t; выпрямительном мосту 12, динисторе 13, тиристоре 14, двухобмоточном двустабильном термическом реле 15, тиристорах 16, 17 и 18, диоде 19, светодиоде 20, кнопке 21, переменном резисторе 22 и умножителе 23 напряжения, 1 зпфлы 2ил

1780058

Изобретение касается электроиэмерений, конкретно устройств обнаружения и фиксации протекания токов междуфазного короткого замыкания по шинам в сетях 6 — 35 кВ, и предназначено для установки на подстанциях, преимущественно, в городских сетях.

Известен указатель коротких замыканий, содержащий воспринимающий орган, выполненный в виде подпружиненного поворотного флажка, установленного на шине, и исполнительный орган с индикатором срабатывания, выполненный на базе блинкера указательного реле РУ-21. Поворотный флажок, притягивающийся к шине при прохождении через нее тока короткого замыкания, связан с исполнительным органом с помощью диэлектрической нити.

Недостатком известного устройства яв lAioTGR недостаточная надежность работы.

Известен указатель коротких замыканий с самовозвратом, содержащий два воспринимающих органа, установленных на шинах и выполненных каждый в виде геркона, укрепленного на одном конце диэлектрической пластин длиной 90 мм, другой конец которой закреплен на шине. Исполнительный орган содержит индикатор срабатывания, двустабильное двухпозиционное электромагнитное реле и источник питания. Индикатор срабатывания выполнен в виде флажка. установленного на якоре реле. Одна из обмоток этого реле подключена к источнику питания через свой контакт и геркон, а другая — через свой второй контакт и полупроводниковый ключевой элемент.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, а также узкая область применения.

Недостаточная надежность устройства обусловлена рядом принципиальных недостатков: при коммутации герконом индуктивной нагрузки (обмотки реле) на постоянном токе велика опасность сваривания контактов геркона, Эта опасность многократно возрастает в известном устройстве из-за вибрации геркона в переменном магнитном поле шин с частотой 100 Гц; низкая.надежность срабатывания реле через вибрирующий геркон и соответственно велика опасность "зависания" реле в промежуточном положении; при. использовании диэлектрической пластины на крепления герконов на фиксированном расстоянии от шины изоляционные расстояния между ними и шиной должны быть значительно увеличены по сравнению с допустимыми расстояниями между токоведущими эле.

" 5

55 ментами на воздухе. что резко снижает чувствительность указателя к токам короткого замыкания.

Узкая область применения устройства обусловлена невозможностью работы при токах в шине менее 2000 А из-за необходимости установки геркона на значительном расстоянии от шины, Наиболее близким к предлагаемому является указатель коротких замыканий, содержащий два воспринимающих органа. установленных на шинах и выполненных каждый в виде пластмассового с акана с герконом на дне. Наружная повер=;носто стакана переходит в болт крепления,, асположенный по оси стакана. Исполнительный орган содержит индикатор срабатывания в виде неоновой лампочки; двухстабильное двхобмоточное герметичное электрома, нитно реле, в цепь первой обмотки которого вкл.очен динистор, а в цепь второй— тиристор; четыре диода; четыре накопительных конденсатора. Геркон воспр. t";ra.=."-ощего органа включен последовательно с резистором между управляющим электродом и анодом тиристора. Исполнительный орган питается от оперативного напояжения, которое должно пропадать при к;pc— ком замыкании в линии.

Недостатками этого устройства являются необходимость наличия в месте установки указателя оперативного напряжения, которое исчезло бы при коротких замыканиях, недостаточная длительность сохранения информации о коротком замыкании, обусловленная тем, что для питания неоновой лампочки требуется напряжение не ниже 85

Б (после дальнейшего снижения напряжения она погасает). А скорость разряда накопительного конденсатора максимальна как раз при высоких напря>кениях. С другой стороны простая замена неоновой лампочки любым другим светоизлучающим элементом невозможна из-эа значительной более высокого потребляемого тока; недостаточная надежность фиксации заданного тока срабатывания из-за непредусмотренных проворотов. стакана с герконом вокруг своей оси в процессе эксплуатации(при ремонтных работах, протирке, при нагреве от шины и т.п.). В результате этого нарушается настройка указателя на заданный ток и он перестает выполнять свои функции, С другой стороны, в известной конструкции указателя стакан обязательно должен обеспечивать поворот вокруг своей оси для правильной ориентации геркона, расположенного внутри, при установке и настройке указателя. Недостаточная

1780058 ограниченной чувствительностью к магнитному полю геркона. Самые чувствительные герконы обеспечивают срабатывание указателем при токах более 300 — 400 А, что в ряде случаев оказывается недостаточным, В сетях некоторых промышленных предприятий, железных дорог токи К.3. меньше указанных значений на порядок.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности, Эта цель достигается тем, что в указатель коротких замыканий, содержащий два воспринимающих органа, установленных на шинах и выполненных каждый в виде диэлектрического стакана с датчиком магнитного поля на дне, и исполненный орган, включающий индикатор срабатывания, двустабильное двухобмоточное герметичное электромагнитное реле, в цепь первой обмотки которого включен динистор, а в цепь второй — тиристор; а также диод, три конденсатора, дополнительно введены высоковольтный высокомегаомный резистор, стабилитрон, выпрямительный мост, умножитель напряжения, кнопка, усилитель с релейной характеристикой, переменный резистор, в качестве датчика магнитного поля использована катушка с ферромагнитным сердечником, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси шины, а в качестве индикатора срабатывания— светодиод, подключенный к первому накопительному конденсатору через кнопку и первый переключающий контакт упомянутого реле, причем высокомегаомный высоковольтный резистор включен последовательно со стабилитроном между одной иэ фаз и землей, вход выпрямительного моста включен параллельно стабилитрону. а к положительному выводу подключен через второй переключающий контакт реле аноды упомянутых динистора, тиристора и диода. причем между анодами динистора и тиристора включены два последовательно включенных конденсатора, общая точка соединения которых подключена к отрицательному выводу выпрямительного моста вместо с обьединенными свободными выводами обмоток реле, выход усилителя с релейной характеристикой включен между анодом и управляющим электродом тиристора, а его вход зашунтирован переменным резистором и подключен к выходу умножителя напряжения, на вход которого включена упомянутая катушка с ферромагнитным сердечником.

Кроме того, диэлектрический стакан снабжен дополнительно двумя лимбами в нижней части, один из которых меньшего диаметра расположен на внешней поверх5

55 ности дна стакана, а другой, большего диаметра, расположен выше уровня дна, причем в лимбе меньшего диаметра имеются вырезы под крепежные болты, причем на шине стакан размещается так, чтобы ось, проходящая через вырезы, располагалась вдоль продольной оси шины, а между шиной и лимбам малого диаметра размещена прокладка из листового теплостойкого материала с малой теплопроводностью, Достижение поставленной цели стало возможным благодаря: исключению из устройства источника оперативного напряжения; применению светодиода с кнопкой вместо неоновой лампочки, что позволило, во-первых, значительно увеличить продолжительность "памяти" о коротком замыкании, во-вторых, значительно снизить массогабаритные показатели накопительного конденсатора (примерно в 10 — 15 раэ); применение катушки с ферромагнитным сердечником, включенной на вход усилителя через умножитель напряжения, вместо геркона, при этом чувствительность устройства удалось повысить на порядок.

Кроме того, эти же признаки, вместе с переменным резистором, включенным на вход усилителя позволили обеспечить настройку указателя на заданный ток срабатывания без поворота воспринимающих органов на шине вокруг своей оси, что позволило изменить- конструкцию воспринимающих органов, обеспечивающую надежную их фикса ци ю.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема указателя коротких замыканий; на фиг.2 — конструкция воспринимающего органа.

Указатель коротких замыканий содержит воспринимающий орган 1, установленный на токоведущей шине и выполненный в виде диэлектрического стакана 2 с датчиком магнитного поля в виде катушки 3 с ферромагнитным сердечником. Стакан снабжен малым лимбам 4 и большим лимбам 5. В малом лимбе имеются вырезы 6 под болты

7. Между шиной 8 и малым нимбом 4 установлена прокладка 9 из асбестовой бумаги или другого материала с низкой теплопроводностью, Болты 7 могут быть дополнительно теплоиэолированы шайбами или втулками с низкой теплопроводностью, например текстолитовыми.

Исполнительный орган содержит высоковольтный высокомегаомный резистор 10, образованный, например, двумя последовательно соединенными резисторами типа

КЭВ-5 сопротивлением по 5 МОм каждый.

При таком сопротивлении ток через эти резисторы не превышает 1 мА при напряже1780058

50 нии 10 кВ. Такой ток не является опасным для жизни человека даже в случае обрыва цепи заземления.

Исполнительный орган содержит также стабилитрон 11, выпрямительный мост 12, динистор 13, тиристор 14, двухобмоточное двустабильное герметичное реле 15, конденсаторы 16-18, диод 19, светодиод 20, кнопку 21, а также переменный резистор 22 и умножитель 23 напряжения, выполненный, например, в виде выпрямителя с удвоением напряжения, Между управляющим электродом тиристора 14 и его анодом включена выходная цеп ь усилителя 24 с релейной характеристикой.

Работает устройство следующим образом, В нормальном режиме работы через резистор 10 протекает ток порядка 1 мА, создающий на стабилитроне 11 падение напряжения величиной около 25 В. Это напряжение выпрямляется выпрямительным мостом 12 и через контакт 15.2 поступает н " конденсатор 17, а через контакт 15,3 и диод

19 — на конденсатор 18, Эти конденсаторы заряжаются до напряжения около 25 В. Устройство находится в ждущем режиме, При прохождении по шине 8 тока короткого замыкания напряжение, наводимое в катушке 3, резко возрастает. Удвоенное и выпрямленное умно>кителем 23 напря>кение ограничивается по величине регулируемым резистором 22 и поступает на вход усилителя 24, Выходной транзистор усилителя резко уменьшает свое сопротивление, в результате чего начинает протекать ток в цепи управляющего перехода тиристора 14 и он отпирается. При этом предварительно заряженный конденсатор l7 разряжается на одну иэ обмоток реле 15, вызывая перекл 1очение его контактов.

В результате действия защиты линии высоковольтный выключатель отключает питание шин. Схема обесточивается и указатель переходит во второе устойчивое состояние. П ри этом предварительно заряженный конденсатор 18 оказывается подключенным к светодиоду 20 через кнопку 21. Для определения наличия короткого замыкания на данной отходящей линии нажимают кнопку 21. Если короткое замыкание было, загорится светодиод 20, питаемый конденсатором 18, Конденсатор типа К50-29 емкостью 470 мкф сохраняет свой заряд, достаточный для засветки светодиода в течение 1-2 суток.

При устранении короткого замыкания и восстановлении напряжения на шинах начинает заряжаться конденсатор 16 током, 5

40 протекающим через резистор 10, Заряд конденсатора продолжается до отпирания динистора 13. После этого конденсатор 16 разряжается на вторую обмотку реле 15, переключая его в исходное сстояние. Переключающиеся контакты р ле 15 возвращают устройство в исходное состояние, Настройка устройства на заданный так срабатывания производится при фиксированном положении воспринимающих органов с помощью регулируемого резистора 22.

Формула изобретен1лл

1. Указатель коротких замыка1-,":й, со держащий два воспринимающих орга;а, установленных на шинах и выполненных каждый в виде диэлектрического стакана с датчиком магнитного поля на дне и испол нительнь1й орган, вкл1очаю ций индикатор ср,: батывдния, двустабильное двухобмо> îчнос. герме,ичное электромагнитное реле, цепь первой обмотки которого включе:-; динистор, а в цепь второй — тирист ..::а;>1-,-: диод, ":ри конденсатора, а т л и ч а ю >, .:: ис я тем, "Iто, с Цел bю расKlире -l ия 0611 Я" ò(1 применения и повышения наде>кнос-.и, L него депо i H!лтель но в в<„:, ден1-1 вы со".о во!11 тный высоко>легаомный резистор, ста ;:;я. рон, выпрямительный мос1, умно>к1 131;1-.. напряжения, кнопка, усилитель с релейной характеристикой, переменный резистор, в качестве датчика магнитного поля использована катушка с ферромагнитным серде,ником, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси шинь. а в качестве индикатора срабатывания — светодиод, подключенный к первому накопительному конденсатору через кнопку и первый перекл1очающийся контакт упомянутого реле, причем высокомегаомный высоковольтный резистор вкл1очен последовательно со стабилитроном между одной иэ фаз и землей, вход -выпрямительного моста включен параллельно стабилитрону, а к положительному выводу подключены через второй переключающий контакт реле аноды упомянутых динистора, тиристора и диода. причем между анодами динистора и тиристора включены два последовательно включенных конденсатора, общая точка соединения которых подключена к отрицательному выводу выпрямительного моста вместе с объединенными свободными BblBO дами обмоток реле, выход усилителя с релейной характеристикой включен между анодом и управляющим электродом тиристора, а его вход зашунтирован переменным резистором и подключен к выходу умножителя нап;R, êeíèÿ, нг вход которого

1780058 включена упомянутая катушка с ферромагнитным. сердечником.

Составитель В. Гуревич

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С Лисина

Заказ 4435 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10Т

2. Указатель по п,1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что диэлектрический стакан снабжен дополнительно двумя лимбами в нижней части, один из которых меньшего диаметра расположен на внешней поверхности дна стакана, а другой, большего диаметра, расположен выше уровня дна. причем на шине стакан размещается так, чтобы ось, проходящая через вырезы. располага5 лась вдоль продольной оси шины, а межу шиной и лимбом малого диаметра размещена прокладка из листового теплостойкого материала с малой теплопроводностью.