Коммутационный аппарат защиты

 

(11)752550

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналистнческик

Реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.12.78 (21) 2692351/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) И. Кл.з

H 01 H 77,10

Н О! Н 71 43

Государствеииый комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 05.08.80 (53) УДK, 621.316..57 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Ф. Мицкевич, В. Е. Райнин и А. С. Кобозев (71) Заявитель (54) КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ ЗАЩИТЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным аппаратам защиты и распределения электроэнергии.

Известны коммутационные аппараты защиты — селективные выключатели, в которых для обеспечения селективности применяются распределители с принудительной выдержкой времени, независимой от величины аварийного тока (1).

В связи с тем, что такие аппараты в течение определенного достаточно длительного времени (на последней ступени защиты до 0,4 — 1 с) должны выдерживать воздействие сверхтока, они имеют недостаточную коммутационную способность.

Известна селективная защита из токоограничивающих аппаратов, выполненная путем многократных повторных включений или осуществлением проводной связи между аппаратами для целей управления.

Это не всегда приемлемо с точки зрения либо быстродействия и бесперебойности электроснабжения (в первом случае), либо простоты и надежности (во втором) .

Известен токоограничивающий электродинамический выключатель, в котором для

2 обеспечения селективности параллельно главным контактам через дополнительные контакты подключен резистор, в цепи которого установлен электромагнитный расцепитель максимального тока (3).

Основной его недостаток — трудность в обеспечении селективности в многоступенчатой распределительной сети, поскольку место КЗ определяется по превышению тока в шунтирующем резисторе заранее определенного уровня — уставки расцепителя

1О максимального тока.

Кроме того, в такой системе отсутствует резервирование при отказе нижестоящего аппарата.

Наиболее близким по технической стш15 ности к предлагаемому является токоограничивающий выключатель, который имеет механизм свободного расцепления с независимым электромагнитным расцепителем и, размещенные в каждом полюсе, главные кон2р такты с дугогасительной камерой, дополнительные контакты с дугогасительной камерой, включенные последовательно с главными контактами и зашунтированные резистором, и механизм для разведения дополни752550

3 тельных контактов при протекании аварийного тока (4) .

Известный выключатель имеет высокую коммутационную способность (до 250 кА) хорошее токоограничение и быстродействие, но не обеспечивает селективное действие защиты.

Цель изобретения — обеспечение селективной защиты.

Поставленная цель достигается тем, что каждый полюс аппарата снабжен механическим узлом задержки возврата в замкнутое состояние дополнительных контактов и полупроводниковым узлом задержки срабатывания независимого электромагнитного расцепителя с обратно зависимой характеристикой срабатывания, вход которого подключен к резистору, шунтирующему дополнительные контакты, а выход — к катушке независимого расцепителя.

Кроме того, с целью повышения коммутационной способности, главные контакты могут быть снабжены узлом отброса при протекании аварийного тока.

Такое устройство позволяет обеспечить селективное действие защиты при сохранении токоограничения и быстродействия за счет управления моментом расцепления главных контактов в обратной зависимости от падения напряжения на шунтирующем резисторе.

На чертеже представлена принципиальная схема конструкции устройства в однополюсном варианте.

Коммутационный аппарат защиты имеет главные контакты 1 с дугогасительной камерой, механизм 2 свободного расцепления главных контактов с независимым электромагнитным расцепителем 3. Последовательно с главными контактами 1 расположены размыкающие дополнительные контакты 4, ограничивающие ток и зашунтированные резистором 5. Контакты 4 кинематически связаны с механизмом б для разведения дополнительных контактов при протекании аварийного тока и узлом 7 задержки на возврат в замкнутое состояние. Параллельно шунтирующему резистору 5 подключен вход полупроводникового узла 8 задержки, выход которого подключен к катушке независимого расцепителя 3. Узел 9 отброса необходим при недостаточной коммутационной способности.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии контакты 1 и 4 замкнуты. При возникновении аварийного тока механизм б размыкает контакты 4, в контур вводится дуга, ограничивающая ток.

После погасания дуги ток переводится в резистор 5, который также ограничивает ток на уровне 5 — 20 J> (в зависимости от количества последовательно включенных аппаратов такого типа источника до места КЗ).

При этом механический узел 7 задержки препятствует немедленному повторному замыканию контакта 4. Г(о истечении выдержки времени, создаваемой полупроводниковым узлом 8 задержки, происходит расцепление главных контактов, т. е. отключение поврежденного участка сети.

Механизм разведения дополнительных контактов может быть выполнен различным способом. Это может быть электродинамическая петля тока, либо соленоид, катушка

10 которого включена в цепь тока, а шток механически связан с дОполнительными контакта ми.

Механический узел задержки на возврат в замкнутое состояние дополнительных контактов может быть выполнен, например, в виде храповичного механизма.

Полупроводниковый узел задержки может быть выполнен в виде простейшего конденсаторного реле времени, в котором время заряда зависит от входного напряжения, а выходной сигнал достаточен для управле-.

20 ния независимым расцепителем.

Селективность действия защиты достигается следующим образом.

Определение места КЗ в распределительной сети выполняется по величине падения напряжения на шунтирующем резисторе, которое при одинаковой величине тока, протекающего в шунтирующих резисторах последовательно включенных аппаратов такого типа тем больше, чем ближе аппарат находится к месту КЗ. (Предполагается, что аппарат, расположенный ближе к источнику энергии имеет больший номинальный ток, и, соответственно, меньшее сопротивление шунтирующего резистора, которое выбирает

3 ся из условия р н

Uí

К9н где Ь „и J„— номинальные напряжения и ток аппарата;

К вЂ” коэффициент, характеризующий, во сколько раз ток, огра40 ниченный резистором, превышает номинальный ток àïïàрата при непосредственном подключении к источнику).

Поскольку полупроводниковый узел 8 выдает команду на расцепление главных контактов с выдержкой времени, обратной зависимой от величины напряжения на резисторе 5, расцепление происходит только у аппарата, ближайшего к месту КЗ, а после завершения процесса дугогашения узлы 8 выS0 шестоящих аппаратов прекратят отсчет выдержки времени и вернутся в исходное состояние. Для того, чтобы процесс анализа места КЗ не нарушался повторным замыканием контакТов 4 механический узел 7 создает задержку на замыкание указанных контактов на время, требуемое для анализа аппаратом, наиболее удаленным от источника.

Полное время отключения такого àïïàрата состоит из времени: t — от момента

752550 ь

Формула изобретения

5 возникновения тока КЗ до погасания дуги на дополнительных контактах, t > — выдержки времени, создаваемой узлом 8 задержки;

1 — времени срабатывания механизма свободного расцепления и горения дуги на главных контактах.

Таким образом, независимо от места КЗ отключение производится ближайшим к месту КЗ аппаратом с минимально возможным полным временем отключения, зависящим от величины тока, ограниченного суммарным числом введенных в контур шунтируюгцих

1О резисторов. Причем, чем ближе место КЗ к источнику энергии, тем меньше время отключения за счет уменьшения времени

Если же ближайший к месту КЗ аппарат по какой-либо причине не произвел отключение поврежденного участка, защита сети обеспечивается вышестоящим аппаратом, имеющим соответственно большее время t p.

При недостаточной коммутационной (включающей) способности главных контактов они могут быть снабжены узлом 9 отброса. Процесс отключения в этом случае

20 во многом аналогичен ранее рассмотренному за исключением появления паузы между исчезновением тока в главной цепи и повторным замыканием главных контактов при разомкнутых дополнительных контактах.

Поскольку главные контакты и механизм свободного расцепления не имеют кинематических связей с дополнительными контактами, конструкция данного аппарата может быть выполнена блочной: из основного селективного или токоограничивающего выключа- згг теля и токоограничиваюшего блока, содержащего дополнитеЛьные контакты с узлами размыкания и задержки, шунтирующие резисторы и полупроводниковый узел задержки.

3S

Предлагаемое устройство позволяет обес печить селективную защиту при сохранении токоограничения и быстродействия и тем самым повысить надежность и бесперебойность электроснабжения.

1. Коммутационный аппарат защиты, содержаший механизм свободного расцепления с независимым электромагнитным расцепителем и, размещенные в каждом полюсе, главные контакты с дугогасительной камерой, дополнительные контакты с дугогасительной камерой, включенные последовательно с главными кор1тактами и зашунтированные резистором, и механизм для разведения дополнительных контактов при протекании аварийного тока, отличающийся тем, что, с целью обеспечения селективной защиты, каждый полюс снабжен механическим узлом задержки возврата в замкнутое состояние дополнительных контактов и полупроводниковым узлом задержки срабатывания независи»oro электромагнитного расцепителя с обратно зависимой характеристикой срабатывания, вход которого подключен к резистору, шунтируюшему дополнительные контакты, а выход — к катушке независимого электромагнитного расцепиТеля.

2. Коммутационный аппарат по п. 1, от,гичающийся тем, что, с целью повышения коммутационной способности, главные контакты снабжены узлом отброса прп протекании аварийного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов P. С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. М., «Энергия», 1970, с. 177 — !83.

2. Тгер1оъ . Быстродействующий выключатель фирмы AECi для токоограничиваюгцей селективной защиты. Techn. !Ni t t AEGTelefunken, 1968, 58, ¹ 1, с. 36 — 38.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 471618, кл. Н 01 Н 77il0, 1972.

4. Токоограничиваюгций выключатель фирмы Square D. СО «Е1ес1 ical Construction aud Maintenance», 1976, у. 75, № 3, р 1, № 5, р. 1.

ЦНИИПИ Заказ 4756/13 Тираж 844 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4