Способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями

 

(Ä>5@Ä, 1786529 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 01 Н 73/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ МОЩНЫХ ЦЕПЕЙ

ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИМИ ВЫКЛЮЧАTEflRMM

t

Изобретение относится к защите низко- . нается ограничение тока токоограничиваювольтных мощных цепей электрическими щимиэлементамиэтихвыключателей. коммутационными аппаратами, в частности В данном способе нагрузки на эащища- . токоограничивающими выключателями, и емый объект от тока К3 снижается, но на- является дополнительным по отношению к . грузка на источник тока и сам основному авторскому свидетельству СССР токоограничивающий выключатель увеличи%843017.: ., вается.Причемсниэитьуказаннуюнагрузку

В основном изобретении описан способ - от тока КЗ за счет повышения эффективнозащиты мощных цепей токоограничиваю- . сти работы токоограничивающего элемента щими выключателями, снабженными токо- практически невозможно. Это обусловлено ограничивающими элементами, путем . тем, что при увеличении длины активной введения в цепь электрической дуги за счет ".-. части токоограничивающих элементов пасрабатывания токоотраничивающих зле- . раллельйо с увеличением электродинамичементов под действием протекающего тока ских сил возрастает и масса подвижной короткого замыкания (КЗ) прежде, чем npoã части .токоограничивающего элемента, пеизводят размыкание контактов выключате-. ремещающей контакт-деталь в сторону отля под действием механизма свободного . ключения. Уменьшить же сечение расцепления при воздействии на него мак- подвижной части токоограничивающего симальных расцепителей тока, при возник- элемента и тем саь,ым снизить его массу, а новении на защищаемом объекте КЗ значит и инерционность срабатывания обеспечивают металлическое КЗ отводящих нельзя, так как сечение выбирается исходя зажимов выключателей раньше, чем начи- из условий протекания номинального тока

1 (21) 4764293/07 (22) 04.12.89 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский. проектно-конструкторский и техноло гический институт низковольтного аппаратостроения (72) A.С,Кобозев, Г.Ф.Мицкевич, С.Г.Мицкевич и И.Н.Недайвода . (56).Авторское свидетельство СССР

М 843017, кл. Н 01 Н 73/00, 1981.

2 (57) Использование . в схемах защиты мощных низковольтных цепей токоограничивающими выключателями, Сущность изобретения: в способе защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями; при котором обеспечивают металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателей раньше, чем начинают ограничение тока токоограничивающими элементами этих выключателей, короткозамыкатель, осуществляющий металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателя, подключают к последним через управляющие токовые цеAN токоограничивающих элементов выключателя. 4 ил.

1786529 по токоведущим частям токоограничиваю- токопроводом 3 с помощью выключателя 4, щего элемента. который имеет комплект неподвижных конЦельизобретения-повышениебыстро- тактов 5 и подвижных контактов 6. причем действия защиты и уменьшение вредного последние кинематически соединены с мевоздействия тока КЗ на токоограничиваю- 5 ханизмом свободного расцепления 7, вклющий выключатель и источник питания защи- чающем расцепители максимального тока. щаемой цепи., При этом каждый подвижный контакт 6 поПоставленная цель достигается в спосо- люса соединен с токоограничивающим элебе защиты мощных цепей токоограничива- ментом 8 этого же полюса только ющими выключателями по а.с. М 843017 10 кинематически. Электрически же каждый тем, что кб >от1озамыкатейь, оСущесталяю- " тбкобграничивающий элемент 8 своим подщий металлическое К3 отводящих зажимов водящим зажимом 9 подключен к отводящевыключателя цепи, подключают к послед- му зажиму 10 выключателя 4, а своим ним через управляющие токовые цепи токо- отводящим зажимом 11 токоограничиваюограничивающих элементов выключателя. 15 щий элемент подключен к неподвижному

Именно то, что короткозамыкатель, осу- контакту 12 второго комплекта контактов, с

- ществляющий металлическое КЗ отводящих помощью которого токоограничиващие элезажимов выключателя цепи, подключают к менты 8 замыкаются с подвижным контакпоследнйм через управляющие токовые це- том 13 короткозамыкателя 14, пи токоограничйвающих элементов выклю- 20 установленным на металлической пластине чателя, повышает бйстродействие защиты и 15, являющейся одновременно подвижной обеспечивает уменьшение вредного воз- частью индукционно-динамического мехадействия тока КЗ на сам токоограничивав=" - низма короткозамыкателя 14. Из подводящий выключатель и источник питания щего зажима 9, отводящего зажима 11, защищаемой цепи. Действительно, так как 25 неподвижных контактов 12 и подвижных токоограничивающие элементы в нормаль- контактов 13 короткоэамыкателя 14 и скланом режиме не обтекаются номинальйым - дывается управляющая токовая цепь токотоком, а подключаются в цепь только при КЗ - ограничивающего элемента 8. поСле перемыкания короткозамыкателя от- Катушка 16 короткозамыкателя 14 вклюводящих зажимов; сечение их активных ча- 30 чена через тиристор 17 на конденсатор 18, стей (взаимодействующих шин) может быть который имеет свою систему питания (на выбрано в несколько раэ меньшим, В ре- чертеже не показана). Система управления зультате этого уменьшаются расстояния тиристором 17 включена на выход блока 19 между осями взаимодействующих шин и их управления. Выходы датчиков 20 тока вклюмасса, влияющие на быстродействие, 35 чены на входы расцепителя максимального

Сущность изобретения представлена тока механизма свободного расцепления 7. на фиг.1-4.. и на входы блока 19 управления, На фиг.1 показана схема питания потре- Индукционно-динамический механизм бителя с необходимыми элементами для . короткозамыкателя 14 включает металличеосуществления защиты потребителя в соот- 40 скую пластину 15 и катушку 16. ветствии" с заявляемым способом в режиме В одном из возможных вариантов токоперегрузок; на фиг.2 — схема по фиг.1 при . Огранйчивавщего выключателя для осущеосуществлении защиты потребителя в соот- ствления заявляемого способа (фиг,3) ветствии с заявляемым способом при воз- подвижные контакты 6 выйолнены в виде никновении у потребителя КЗ; на фиг,3.— 45 мостиков, закрепленных в траверсе 21, и один из возможных"вариантов токоограни- . прижаты к неподвижным контактам 5 кончивающего автбматического выключателя- - тактными пружинами 22.

"для осуществленйя заявляемого способа в Траверса 21 соединена с механизмом процессе отключения тока КЗ (один полюс) свободного расцепления 7 звеном 23, Токово включенном положении с дополнитель- 50 ограничивающий элемент 8 полюса выполной токовой цепью, при помощи которой нен в виде двух параллельно осуществляетсяметаллическоекороткоеза- расположенных токоведущих шин 24 и 25, мыкание отводящих зажимов; на фиг.4-тот соединенных между собой гибким соединеже вариант(по фиг.3) токоограничивающего нием 26. выключателя, когда токоограничивающий 55 Одна из.шин 24 соединена гибким соеэлемент включей короткозамыкателем в динением 27 с шиной 28, которая подключецепь, с помощью которой осуществляется на к одному из отводящих зажимов 10

КЗ отводящих зажимов. выключателя 4 (на чертеже зажим не покаВ исходномположении(фиг.1)источник зан). Вторая шина 25 токоограничиващего электроэнергии 1 соединен с нагрузкой 2 элемента.8с помощью пружины 29 установ1"86529 лена на упоре 30, На шине 25 установлен контакт 12. Напротив него установлен подвижный контакт 13, закрепленный на металлической пластине 15 индукционно-динамического механизма, Катушка 16 установлена на основании 31.

Шток 32 механически укреплен на металлической пластине 15 и снабжен возвратной пружиной 33. Между шинами 24 и 25 установлена изоляционная прокладка 34. В от- 10 верстии корпуса выключателя установлен шток 35, скрепленный с диском 36, установленным с возможностью воздействия на него шины 24. Второй конец штока 35 введен в отверстие 37 и траверсе 21 с возможностью воздействия его при движении на rio15 движные контакты 6. Между шиной 24 и корпусом выключателя установлена возвратная пружина 38.

Осуществление предлагаемого способа производится следующим образом (фиг.2).

При КЗ в нагрузке 2 ток в цепи начинает возрастать. При достижении током КЗ величины уставки срабатывания механизма сво25 бодного расцепления 7 Происходит расцепление указанного механизма.

Так как механизм свободного расцепления 7 при воздействии на него максимальных расцепителей тока имеет собственное

30 время срабатывания, равное для разных выключателей примерно 5 — 10 мс, подвижные контакты 6 даже после достижения током

КЗ величины тока уставки механизма сво-. бодного расцепления 7 остаются некоторое время в исходном. положении "замкнуто" с неподвижными контак.гами 5.

Параллельно происходит процесс срабатывания блока 19 управления металлическим К3. Когда величина тока КЗ достигает

17. При разряде конденсатора 18 через катушку 16 протекает мощный импульс тока.

B результате подвижная металлическая пластина 15 индукционно-динамического механизма короткозамыкателя 14 быстро (через доли миллисекунды) перемыкает контакты 12 контактами 13, Происходит металлическое К3 отводящих зажимов 10 выключателя 4. Именно с этого момента начинает протекать ток К3 через токоограничивающий элемент 8, который и осуществляет разведение подвижйых 6 и неподвижных контактов 5 выключателя 4 (фиг,2). Так как при протекании номиналь. ного тока через контакты 5 и 6 ток через токоограничивающий элемент 8 не протекает, то сечения его активных (т.е. взаимодействующих) частей выбраны значительно значения тока срабатывания блока 1 9 уп- 40 равления, происходит открытие тиристора меньшими, чем необходимо для обеспечения протекания номинального тока.

Далее описана реализация заявляемого способа на примере работы изображенного на фиг.3 и 4 одного из возможных вариантов автоматического выключателя для его осуществления, При возникновении цепи тока КЗ (фиг.4) на катушку 16 индукционно-динамического механизма короткозамыкателя 14 подается через тиристор 17 от конденсатора 18 импульс тока, который вызывает отброс от катушки 16 металлической пластины

15. Подвижные кбнтакты 13, установлейныв на металлической пластине 15; замыкаются с контактами 12, установленными на одном конце шинЬ| 25, которая прижата к упору 30 пружиной 29. Ток, протекающий через, токоведущие шинй 24 и 25 вызывает отброс шины 24, которая свободным концом воздействует на диск 36. При движении диска 36 шток 35, скрепленный с ним воздействует на подвижный контакт 6 в сторону его размыкания с нейодвйжным койтактом 5, чем вводит в цепь ограничивающую ток КЗ электрическую дугу, Дальнейшее перемещение подвижного контакта 6 происходит под действием механизма свободного расцепления 7. Связанная звеном 23 с механизмом свободного расцепления 7 траверса

21 движется в направлении. совпадающем с перемещением контакта 6 под действием токоограничивающего элемента 8, После прохождения траверсой 21 пути, на который перед зтйм был отброшен контакт 6 под действием токоограничивающего элемента ..

8, траверса 21 подхватывает контакт 6 и обеспечивает его дальнейшее перемещение в сторону размыкания до полного рас- . твора.

После исчезновения тока в цепи возвратная пружина 33 возвращает металлическую пластину 15 в исходное положение, . пружины 29 и 28 возвращают в исходное положение шины 24 и 25, после чего возвращается в исходное положение шток 35 с диском 36. То, что ток протекает через шины 24 и

25 только при КЗ, позволяет существенно уменьшить их сечения, а значит и массу.

Уменьшение сечения, в свою очередь, по- зволяет уменьшить расстояние между их осями, что повышает электродинамические усилил, возникающие между шинами 24 и

25, и усилие, прикладываемое со стороны шины 24, воздействующей на подвижный контакт 6 через диск 36 и шток 35.

Таким образом заявляемый способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями обеспечивает

1786529 повышение быстродействий защиты и уменьшение вредного воздействия тока КЗ на токоограничивающий выключатель и источник питания защищаемой цени.

Формула изобретения

Способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными токоограничивающими элементами, при котором вводят в цепь электрическую дугу за счет срабатывания токоограничивающих элементов под действием протекаю-. щего тока короткого замыкания прежде, чем производят размыкание контактов вйключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него . максимальных расцепителей тока, причем

7 при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обеспечивают ме-. таллическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателей раньше, 5 чем начинают ограничение тока токоограничивающими элементами этих выключателей, отличающийся тем, что, с целью повышейия бйстродействия защиты и уменьшения вредного воздействия тока ко10 роткого замыканйя на токоограничивающий выключатель и источник питания защищаемой цепи, короткозамыкатель, осуществляющий металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателя, подклю15 чают к последним через управляющие токовые цепи токоограничивающих элементов выключателя.

1786529

1786529

1786529

Составитель И, Недайвода

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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