Устройство гашения электрической дуги


 


Владельцы патента RU 2568901:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от электрической дуги короткого замыкания, возникающей в высоковольтном электрооборудовании. Устройство гашения электрической дуги содержит короткозамыкатель с газовым приводом и дополнительно содержит волоконно-оптический датчик оптического излучения, выход которого подсоединен к оптическому пиропатрону, причем выход оптического пиропатрона через газовый привод подключен к входу короткозамыкателя. Техническим результатом является снижение порога срабатывания и увеличение быстродействия срабатывания дуговой защиты. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от электрической дуги короткого замыкания, возникающей в высоковольтном электрооборудовании.

В настоящее время гашение электрической дуги короткого замыкания в высоковольтном оборудовании, содержащем высоковольтные выключатели, отделители, короткозамыкатели, трансформаторы и др., производится путем его отключения от питания с помощью выключателя по сигналам от устройств дуговой защиты [1].

Недостатком такого решения является необходимость проводить отключение при максимально допустимом токе через выключатель, что приводит снижению его ресурса, а также большое время отключения из-за складывающихся времен срабатывания устройства дуговой защиты и выключателя.

Известно устройство создания искусственного металлического короткого замыкания, так называемые убийцы дуги (arc killer) [2], содержащее датчик давления или датчик оптического излучения, подключенный через электронную схему к электромагниту, удерживающему взведенную пружину, к которой прикреплен шунт. При возникновении электрической дуги датчик воздействует через электронную схему на электромагнит, который освобождает пружину, в результате чего происходит короткое замыкание через шунт фаз цепи, где возникла электрическая дуга. Происходит понижение напряжения на столбе электрической дуги практически до нуля и тем самым прекращается ее горение.

Недостатком устройства является низкое быстродействие из-за использования пружинного привода для осуществления искусственного металлического короткого замыкания.

Наиболее близким к заявляемому является распределительное устройство с подвижной стенкой [3], которая может поворачиваться под действием давления раскаленного воздуха (газов), соприкасающегося со столбом электрической дуги, соединенной с ножами короткозамыкателя, и вместе с специальной пружиной является газовым приводом. При возникновении электрической дуги на стенку воздействует давление раскаленного воздуха и поворачивает ее. После прохождения мертвой точки специальная пружина воздействует на ножи короткозамыкателя, соединенные с фазами, которые под ее действием замыкаются на землю, создавая искусственное металлическое короткое замыкание, приводящее к гашению дуги.

Недостатками прототипа является высокий порог срабатывания (более 10 кА) и низкое быстродействие из-за его большой массивности (порядка 0,12 с).

Техническим результатом является снижение порога срабатывания и увеличение быстродействия срабатывания дуговой защиты.

Технический результат достигается тем, что устройство гашения электрической дуги, содержащее короткозамыкатель с газовым приводом, дополнительно содержит волоконно-оптический датчик оптического излучения, выход которого подсоединен к оптическому пиропатрону, причем выход оптического пиропатрона через газовый привод подключен к входу короткозамыкателя.

На чертеже приведена схема устройства.

Принятые обозначения:

1 - волоконно-оптический датчик оптического излучения;

2 - оптический пиропатрон;

3 - газовый привод;

4 - короткозамыкатель;

А, В, С - обозначения фаз трехфазной высоковольтной сети.

Устройство состоит из волоконно-оптического датчика 1 оптического излучения, который обоими своими торцами подключен через оптический пиропатрон 2 к газовому приводу 3. Выход газового привода 3 подключен к короткозамыкателю 4. Волоконно-оптический датчик 1 устанавливается вблизи высоковольтной цепи, на которой может возникнуть электрическая дуга таким образом, чтобы датчик 1 мог воспринимать свет от возможной дуги.

Устройство работает следующим образом.

В отсутствие электрической дуги короткозамыкатель 4 разомкнут. При возникновении электрической дуги свет от нее падает на волоконно-оптический датчик оптического излучения 1 и формирует в нем оптический сигнал, который поступает на оптический пиропатрон 2 и поджигает в нем метательное вещество. Горение метательного вещества в пиропатроне 2 сопровождается бурным выделением газов и приводит к резкому повышению давления, которое с выхода пиропатрона поступает в газовый привод, что приводит к его срабатыванию. Механическое усилие от газового привода передается на короткозамыкатель, который осуществляет искусственное металлическое короткое замыкание фаз высоковольтной цепи с землей. Так как сопротивление металлического соединения много меньше, чем сопротивление электрической дуги, то весь ток начинает течь через металлическое короткое замыкание, напряжение питания падает, и дуга гаснет.

В качестве волоконно-оптического датчика оптического излучения 1 можно использовать волоконный световод, выполненный из оптического волокна или жгута волокон с сердцевиной из лазерного стекла, аналогичный световоду из [4], который протянут внутри КРУ вблизи возможного возникновения электрической дуги, причем один или оба торца (в последнем случае он изогнут в виде петли, как показано на чертеже) которого подключены к оптическому входу пиропатрона 2. Пиропатрон 2 может быть выполнен, например, в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещено метательное вещество, например, в виде дымного пороха, причем торец или торцы световода волоконно-оптического датчика 1 находятся в непосредственном контакте с метательным веществом. Другой торец пиропатрона 2 имеет отверстие (выход), через которое газы метательного вещества могут перетекать в газовый привод 3.

В качестве газового привода и короткозамыкателя можно использовать устройство гашения ARC-AT фирмы ARCON [5], содержащее цилиндр, внутри которого может перемещаться поршень, механически связанный с заземляющими ножами.

Порог срабатывания устройства определяется яркостью источника света, в данном случае яркостью электрической дуги, Известно, что яркость электрической дуги уже при токе 500 А может создать в световоде из лазерных волокон оптический поток до 1000 Вт/см2, что существенно выше необходимого уровня поджига метательного вещества.

Время срабатывания короткозамыкателя будет определяться, в основном, временем срабатывания газового привода и короткозамыкателя, которое составляет не более 1,5 мс.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет по сравнению с прототипом существенно понизить порог срабатывания и сократить время горения электрической дуги и тем самым уменьшить причиняемый ей ущерб.

Источники информации

1. Нагай В.И. «Быстродействующие дуговые защиты КРУ. Современное состояние и пути совершенствования» // Новости электротехники, №5, 2003 г.

2. Daniel Piccoz, Christophe Preve, Fabrice Buffa, Patrice Grosjean «The ″arc killer″: the internal fault suppressor», 20th International Conference on Electricity Distribution, Prague, 8-11 june 2009, paper 0177.

3. Дорошев К.И. «Эксплуатация КРУ 6-220 кВ». - М.: Энергоатомиздат, 1987, рис. 3.41-3.42 (прототип).

4. Пиротехническое устройство. Заявка на изобретение РФ №96106015, 26.03.1996, МПК6 F42B 3/113.

5. ARCON: Arc-Fault Protection System, Manual, replaces 02/09 AWB46-1246GB, EATON. ftp://ftp.moeller.net/DOCUMENTATION/AWB_MANUALS/MN01405001Z_EN.pdf.

Устройство гашения электрической дуги, содержащее короткозамыкатель с газовым приводом, отличающееся тем, что дополнительно содержит волоконно-оптический датчик оптического излучения, выход которого подсоединен к оптическому пиропатрону, причем выход оптического пиропатрона через газовый привод подключен к входу короткозамыкателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты присоединений подстанции от коротких замыканий. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства и расширении области его использования.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мощных электрофизических установках, использующих сверхпроводниковые магниты. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для отключения электропитания электрического оборудования в угольных шахтах, а также других местах с повышенной пожаро- и взрывоопасностью.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для распределения электроэнергии. .

Изобретение относится к релейной защите (РЗ) «мертвых зон» (МЗ) (РЗ МЗ) между трансформаторами тока (ТТ) и выключателями в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электростанций и подстанций с отходящими высоковольтными линиями (ВЛ) электропередачи высокого (110, 220, 500 кВ) и сверхвысокого (750 кВ) напряжения (ВН и СВН).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах защиты оборудования от повреждений, вызванных коротким замыканием и ударами молний.

Изобретение относится к устройству для защиты от аварийной электрической дуги системы сборных шин, которая содержит по крайней мере первую и вторую сборные шины с по крайней мере закрепленным на первой сборной шине первым электродом аварийной электрической дуги и закрепленным на второй сборной шине вторым электродом аварийной электрической дуги, причем первая кромка первого электрода аварийной электрической дуги противостоит второй кромке второго электрода аварийной электрической дуги так, что возникающая при коротком замыкании первой и второй токопроводящей шины электрическая дуга горит между первой и второй кромками.
Наверх