Устройство для ограничения токов короткого замыкания

Авторы патента:

Лавринович Валерий Александрович (RU)

H02H3/16 - реагирующие на ток замыкания на землю, на корпус или на массу (с устройствами для балансной или дифференциальной защиты H02H 3/26)

H01H33/66 - вакуумные выключатели

Владельцы патента RU 2624779:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Использование: в области электротехники для защиты электрооборудования. Технический результат: ограничение токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения. Устройство содержит водно-растворный резистор и вакуумный выключатель. Корпус резистора имеет цилиндрическую форму с расширительным отводом в верхней части и с крышкой в торце. В крышку изнутри вмонтирован неподвижный контакт, шток которого соединен с токоподводом. Внутри резистора размещен поршневой контакт, шток которого соединен с приводом. В поршневом контакте выполнены сквозные отверстия. Шток поршневого контакта соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод поршневого контакта и привод высоковольтного вакуумного выключателя соединены с системой управления. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с токоподводом. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам для ограничения токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения, и может быть использовано для защиты электрооборудования.

Известен сверхпроводящий ограничитель тока короткого замыкания [RU 99906 U1, МПК H02H 3/00 (2006.01), опубл. 27.11.2010], содержащий прямолинейные и криволинейные участки из высокотемпературной сверхпроводящей ленты, образующие бифилярные петли, криволинейные участки которых опираются на первые и вторые ролики. Оси первых роликов установлены на первом поперечном участке изоляционного каркаса с возможностью вращательного движения. Оси вторых роликов установлены в пазах второго поперечного участка каркаса и подпружинены к нему с возможностью вращательного относительно оси и поступательного движения вдоль рамы каркаса. Прямолинейные участки лент дистанцированы в средней части рамы с помощью гребенок, а крайние прямолинейные участки лент опираются на продольные рейки.

Недостатком этого ограничителя тока является общая конструкционная сложность, существенным образом влияющая на увеличение стоимости ограничителя и ведущая к снижению надежности его работы.

Известно устройство для ограничения токов короткого замыкания [RU 2236057 С1, МПК 7 Н01Н 33/66, Н01Н 33/59, опубл. 10.09.2004], выбранное в качестве прототипа, содержащее в каждом полюсе высоковольтного вакуумного выключателя как минимум две вакуумные дугогасительные камеры. Полюс выключателя имеет токоподводы, с помощью которых осуществляется параллельное соединение токовых ветвей. В состав каждой токовой ветви входит по резистору, последовательно соединенному с вакуумной дугогасительной камерой. Подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер связаны с общим приводным устройством.

Резисторы устройства включены в схему ограничения таким образом, что они постоянно находятся под воздействием протекающих по ним токов как в нормальном режиме работы, так и в режиме коммутации токов короткого замыкания, что является существенным недостатком устройства.

Задачей изобретения является разработка устройства для ограничения токов короткого замыкания.

Предложенное устройство для ограничения токов короткого замыкания, также как в прототипе, содержит резистор, последовательно соединенный с коммутирующим устройством и привод коммутирующего устройства.

Согласно изобретению в качестве коммутирующего устройства использован вакуумный выключатель. Водно-растворный резистор цилиндрической формы выполнен с расширительным отводом в верхней части и с крышкой в торце. В крышку изнутри вмонтирован неподвижный контакт, шток которого соединен с токоподводом. Внутри резистора размещен поршневой контакт, шток которого соединен с приводом. В поршневом контакте выполнены сквозные отверстия. Шток поршневого контакта соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод поршневого контакта и привод высоковольтного вакуумного выключателя соединены с системой управления. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с токоподводом.

Регулирование величины активного сопротивления резистора от минимальной величины в номинальном режиме работы сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем, до максимальной величины в режиме короткого замыкания, позволит минимизировать негативные эффекты, связанные с выделением энергии на резисторе в номинальном режиме работы электрической сети и создать эффективное устройство для ограничения токов короткого замыкания.

На фиг. 1 представлена схема ограничения токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения.

На фиг. 2 показано продольное сечение водно-растворного резистора в номинальном режиме работы электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение поршневого контакта водно-растворного резистора.

На фиг. 4 представлено продольное сечение водно-растворного резистора, в режиме короткого замыкания электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем.

Устройство для ограничения токов короткого замыкания содержит водно-растворный резистор 1 (фиг. 1), соединенный последовательно с высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), например высоковольтным вакуумным выключателем типа ВБТ-10-20/630-1250 УХЛ3. Полимерный корпус 3 (фиг. 2) водно-растворного резистора 1 имеет цилиндрическую форму и заполнен раствором на основе солей кислот или их смесей, например раствором меди сернокислой 5-водной CuSO₄⋅5H₂O. В верхней части корпуса 3 выполнен расширительный отвод 4. Торцевая часть корпуса 3 закрыта крышкой 5, в которую вмонтирован неподвижный контакт 6, расположенный внутри корпуса 3. Шток 7 неподвижного контакта 6 соединен с токоподводом. Внутри корпуса 3 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршневой контакт 8, шток которого 9 соединен с приводом 10 (ПР). В поршневом контакте 8 выполнено, например, восемь сквозных отверстий 11 (фиг. 3), кромки которых скруглены. Шток поршневого контакта 9 соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ). Привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ). Привод поршневого контакта 10 (ПР) и привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) соединены с системой управления 13 (СУ), например, системой управления типа BU/TEL-220-05. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ) соединен с токоподводом.

Устройство работает следующим образом. В номинальном режиме работы электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), поршневой контакт 8 плотно поджат к неподвижному контакту 6 приводом поршневого контакта 10 (ПР), что обеспечивает минимально возможную величину активного электрического сопротивления водно-растворного резистора 1. В момент возникновения короткого замыкания в сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), на привод поршневого контакта 10 (ПР) поступает сигнал от системы управления приводами 13 (СУ). По результатам отработки сигнала, поршневой контакт 8 отдаляется на предельно возможное расстояние от неподвижного контакта 6, ограничиваемое торцевой стенкой корпуса 3 водно-растворного резистора 1. Это расстояние соответствует максимальной величине активного сопротивления водно-растворного резистора 1. Во время перемещения поршневого контакта 8 раствор, заполняющий объем водно-растворного резистора 1, циркулируя через отверстия 11, заполняет объем между неподвижным контактом 6 и поршневым контактом 8. После завершения процесса разведения контактов 6 и 8 водно-растворного резистора 1 от системы управления 13 (СУ) на привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) поступает сигнал на размыкание контактов высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ).

Устройство для ограничения токов короткого замыкания, содержащее резистор, последовательно соединенный с коммутирующим устройством, и привод коммутирующего устройства, отличающееся тем, что в качестве коммутирующего устройства использован вакуумный выключатель, водно-растворный резистор цилиндрической формы выполнен с расширительным отводом в верхней части и с крышкой в торце, в крышку изнутри вмонтирован неподвижный контакт, шток которого соединен с токоподводом, внутри резистора размещен поршневой контакт, шток которого соединен с приводом, в поршневом контакте выполнены сквозные отверстия, шток поршневого контакта соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя, привод которого соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя, привод поршневого контакта и привод высоковольтного вакуумного выключателя соединены с системой управления, а вывод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с токоподводом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ.

Определение направления короткого замыкания на землю для распределительных сетей среднего или высокого напряжения // 2613360

Использование – в области электротехники. Технический результат – расширение арсенала технических средств.

Линейный защитный автомат постоянного напряжения // 2592640

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение отказоустойчивости электросети.

Сверхпроводящий ограничитель тока // 2587680

Использование: в области электротехники. Технический результат - ускорение восстановления сверхпроводящих свойств сверхпроводящего ограничителя тока (СОТ) после токоограничения за счет увеличения открытости сверхпроводящей ленты для жидкого азота с обеспечением жесткости предлагаемой конструкции и ее устойчивости к действию пондеромоторных сил.

Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю // 2578123

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат заключается в повышении эффективности действия токовой защиты от однофазных замыканий на землю, происходящих через переходное сопротивление, за счет коррекции ее алгоритма работы в соответствии с величиной асимметрии проводимостей фаз линий относительно земли.

Устройство и способ оценки тока касания и защиты электрического прибора против таких токов касания // 2578006

Группа изобретений относится к схемам защиты электрических приборов. Устройство защиты (5) выполнено с возможностью управлять электрическим прибором (3).

Способ ограничения тока однофазного замыкания на землю для воздушной линии электропередачи в сети с изолированной нейтралью // 2576017

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безопасности эксплуатации воздушных линий электропередачи.

Способ и устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю // 2571629

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности.

Источник контрольного тока // 2567056

Источник контрольного тока относится к электротехнике, а именно к области релейной защиты, и может быть использовано в устройствах 100% защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора генератора.

Способ централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети // 2565060

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности и степени селективности защиты от замыканий на землю.

Изолятор из композиционного материала, предназначенный для размещения дугогасительной камеры // 2620585

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных возможностей.

Устройство управления электрического распределительного блока среднего напряжения и распределительный блок, управляемый подобным устройством // 2619070

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении конструкции и эксплуатации.

Экранирующий элемент для средневольтных распределительных устройств // 2613683

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в средневольтных распределительных устройствах с вакуумными прерывателями. Технический результатом является повышение эффективности экранирования путем выполнения экрана с поверхностью, обладающей высоким энергопоглощением.

Вакуумный прерыватель для выключателя среднего напряжения с чашевидными пмп-контактами // 2612660

Вакуумный прерыватель для выключателя среднего напряжения содержит вакуумную камеру, в которой соосно друг другу установлены два электрических контакта, концентрично окруженные вакуумной камерой цилиндрической формы, электрические контакты представляют собой контакты ПМП-типа, каждый из которых содержит чашевидный контактный элемент с прорезями, прикрепленный к дальнему концу контактного стержня и закрытый контактным кольцом (10), установленным на ободе (11) чашевидного контактного элемента, при этом каждый чашевидный контактный элемент снабжен изгибом внутрь в вертикальном направлении в сторону контактного кольца (10), внешний диаметр нижней части чашевидного контактного элемента больше внешнего диаметра обода (11) данного элемента, что сделано с целью изменения силы Лоренца и направления ее вовнутрь.

Электромагнитный привод // 2608563

Изобретение относится к электромагнитному приводу (10) электрического выключателя (20), в частности электрического силового выключателя, содержащему по меньшей мере один подвижный якорь (60), который может совершать в заданном направлении (Р) перемещения возвратно-поступательное движение, соединяется косвенно или непосредственно с подвижным коммутирующим контактом (21) выключателя (20) и в замкнутом положении (61) замыкает магнитные контуры (М1, М2) привода (10) на первой упорной поверхности (62) якоря (60) с первым магнитопроводящим ярмом (100) привода и на второй упорной поверхности (63) якоря (60) – со вторым магнитопроводящим ярмом (105) привода (10), по меньшей мере один постоянный магнит (90, 95), вырабатывающий магнитное поле для магнитного контура (М1, М2) и удерживающую силу для удержания якоря (60) в замкнутом положении (61), и по меньшей мере одну катушку (80), расположенную таким образом, что она может вырабатывать магнитный поток за счет протекания тока через нее, попутный или встречный магнитному потоку постоянного магнита (90, 95) в магнитном контуре (М1, М2), причем после сборки электромагнитный привод (10) обеспечивает состояние подрегулирования за счет того, что благодаря магнитной силе постоянного магнита (90, 95) возможно саморегулирование положений первого и второго ярм (100, 105) по отношению друг к другу, и причем оба ярма (100, 105) могут быть приведены в прочно собранное положение за счет того, что они фиксированно ориентированы независимо от дальнейшего позиционирования якоря (60).

Полюсный элемент выключателя с теплопередающей накладкой // 2606956

Изобретение относится к полюсному элементу выключателя. Полюсный элемент выключателя содержит изолирующий корпус (1) для размещения вставки (5) вакуумного прерывателя, содержащего пару соответствующих электрических переключающих контактов (4, 6), при этом неподвижный верхний электрический контакт (4) соединен с верхним электрическим выводом (2), образованным в изолирующем корпусе (1), а подвижный нижний электрический контакт (6) соединен с нижним электрическим выводом (3) изолирующего корпуса (1) посредством электрического проводника (7), который перемещается примыкающим к нему толкателем (8).

Вакуумный выключатель // 2588606

Изобретение относится к низковольтным и высоковольтным электрическим аппаратам и может быть использовано в электрических цепях для дистанционного управления электрическими приводами.

Вакуумный выключатель // 2587994

Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение в быстродействующих вакуумных выключателях. Подвижный контакт (2) вакуумной дугогасительной камеры (1) и шток (3) жестко связаны через изоляционную тягу (4).

Коммутационное устройство для транспортного средства с электрическим приводом и электрическое транспортное средство // 2586810

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Коммутационное устройство содержит переключательный блок (28), который выполнен с возможностью соединения или разъединения приводного блока (14) транспортного средства с находящейся под высоким напряжением линии (20) электроснабжения.

Высоковольтный вакуумный выключатель // 2584551

Высоковольтный вакуумный выключатель содержит две автономные соосно закрепленные вакуумные дугогасительные камеры, торцы которых закрыты фланцами. Контактный узел первой вакуумной дугогасительной камеры состоит из неподвижного и подвижного контактов.

Способ литья под давлением термопластичных полюсных деталей и литьевая форма для реализации такового // 2629067

Группа изобретений относится к способу литья под давлением термопластичных полюсных деталей и литьевой форме. Литьевая форма во время процесса литья фиксируется и имеет по меньшей мере один вакуумный прерыватель и контактные выводы, а также по меньшей мере одно инжекционное отверстие или литник для инжекции термопластичного материала в литьевую форму. Литьевая форма имеет несколько инжекционных отверстий по меньшей мере вдоль ее длинной оси, для инжекции горячего термопластичного материала. При этом инжекционные отверстия или литники могут управляться таким образом, чтобы они инжектировали термопластичный материал одновременно или в заданное время, зависимое от схемы инжекции. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в меньшей продолжительности при изготовлении отливаемой полюсной детали с градиентом давления вдоль длинной оси и обеспечение равномерного распределения материала во время процесса литья. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.