Способ защиты мощных цепей токоограничи-вающими выключателями

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 843017 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.05. 79 (21) 2766583/24-07 (51)M. Кл.

Н 01 Н 73/00 с присоединением заявки ¹â€”

Гасударственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано30 ° 06.81. Бюллетень № 24 оо делам изобретений н открытий (53) УД К 621. 316. .542(088.8),Ц.ата опубликования описания 30.06.81

К. К. Намитоков, Г. Ф. Мицкевич, А. С. Кобозев ° и В. М. Гайдаенко (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ МОЩНЫХ ЦЕПЕЙ ТОКООГРАНИЧИВА10ЩИМИ

ВЫКЛОЧАТЕЛЯМИ

Изобретение относится к защите низковольтных мощных цепей электрическими коммутационными аппаратами, в частности токоограничивающими выключателями.

Известны способы защиты мощных низковольтных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными то-. коограничивающими элементами, которые срабатывают под действием протекаю10 щего тока короткого замыкания(КЗ) и вводят в цепь электрическую дугу раньше, чем происходит размыкание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальных расцепителей тока.

При таком способе защиты вследствие того, что возмущающее воздействие напряжения дуги между контактами выключателя на цепь происходит до того, как ожидаемый ток цепи возрастет до своего максимального значения, происходит ограничение тока. В результате этого уменьшается, по сравнению со случаем защиты той же цепи нетокоограничивающим выключателем, термическое и электрическое воздействие пропускаемого (ограниченного) тока на защищаемый объект и всю цепь в целом, а также уменьшается действие тока и энергии дуги отключения на выключатель. Это позволяет существенно снизить требования к устойчивости защищаемых объектов к токам КЗ и обеспечить высокую предельную ком" мутационную способность выключателей при их малых габаритах. Такой способ защиты цепей токоограничивающими выключателями широко используется особенно при защите мощных низковольт" ных цепей Pl).

Однако, в ряде случаев, например при защите тиристорных преобразователей и другитс объектов с полупроводниковыми элементами, требования к снижению значения аварийных токов предъявляются более жесткие, чем мо17 4 при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обеснечивают металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателей раньше, чем начинают ограничение тока токоограничивающими элементами этих выключателей.

На фиг. 1 схематично показана защищаемая цепь; на фиг. 2 — вариант осуществления способа; на фиг. 3— эпюры токов через выключатель и нагрузку, Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Имеется цепь, например, постоянного тока с мощным источником тока (генератором), индуктивность и активное сопротивление которого вместе с подводящими питание к выключателю шинами имеет значение L u R и отводящую линию. Последняя может быть представлена в виде нескольких и участков с сосредоточенными значениями индуктивности и активного сопротивления, равным L u R . .На фиг. 1 представлено два таких участка.

При возникновении К3 на защищаемой токоограничивающим выключателем линии, например в точке А, ток в цепи начинает возрастать. После достижения током определенной величины, например двух или трехкратной по отношению к значению номинального тока (произН водится металлическое перемыкание отводящих зажимов выключателя, т.е, мес« то К3 переносится в точку В. Этим ограничивается поступление энергии в защищаемую цепь от источника тока и в защищаемой цепи с полупроводниковыми элементами или другими, чувствительными к амплитуде и импульсу тока, значение протекающего тока не возрастает. В то же время через выключатель ток начинает возрастать быстрее и при достижении им величи ны установки максимального тока расцепителя (7-10 1 )происходит расцепление механизма выключателя. При значении тока, равного току уставки токоограничивающего элемента, начинается расхождение контактов под действием развиваемых токоограннчивающим элементом сил, вводится в цепь электрическая дуга и происходит отключение цепи с ограничением тока КЗ, Так как энергия от источника после премыкания отводящих зажимов выключателя не поступает в индуктивность

3 8430 жет обеспечить известный способ. Труд" ности повьппения токоограничивающих свойств токоограничивающих выключателей заключаются в том, что после разведения токоограничивающим элементом . контактов и появления на них электрической дуги ток в цепи продолжает. возрастать до тех пор, пока дуга не выйдет иэ межконтактного промежутка в дугогасительную камеру. Величина 10 зазора, при котором дуга может выйти из межконтактного промежутка, составляет ие менее от 3 до 5 мм, а для прохождения расходящимися контактами такого пути требуется сравнительно боль- 15 шое время. В результате — максимальное значение пропускаемого тока при защите мощных цепей токоограничивающими выключателями в несколько раз превышает значение тока уставки токоограничивающего элемента. Заметно увеличить скорость расхождения контактов и снизить значение пропускаемого тока эа счет повышения мощности и размеров токоограничивающих 2S элементов, как показывает анализ, нельзя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ отключения токов КЗ выключате- 30 лями серии АЗ700 12) .

Однако при увеличении размеров взаимодействующих шин токоограничителей в 5 -6 раз, максимальное зна- . чение пропускаемого тока снижается лишь на 15-20Х. Кроме того, недос- . татками способа являются невозможность защиты объектов с низкой устойчивостью. к токам К3, снижение рересурса выключателей при отключении 40 непредельных токов КЗ.

Цель изобретения — повышение ресурсов токограничиваюцих выключателей и расширение их функциональных возможностей за счет снижения на- 45 грузок на защищаемый объект.

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными токоограничивающими эле ментамй, путем введения в цепь элекчь рической дуги за счет срабатывания токоограничивающих элементов под действием протекающего тока короткого замыкания раньше, чем производят размыкание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальных расцепителей тока, 843017 отводящей линии и нагрузка. не накапливается в ней и в дальнейшем не выделяется в дуге отключения, а резкое возрастание тока через выключатель приводит к быстрому срабатыванию его токоограничивающего элемента и эффективному ограничению тока, значение энергии отключения в выключателе сравнительно. невелико.

Указанное значение меньше, или, iO по крайней мере, не больше того значения, которое было бы при отключении выключателем цепи с первоначальным (до перемыкания отводящих зажимов выключателя) местом КЗ. Ток в цепи 15 между нагрузкой и перемкнутыми отводящими зажимами выключателя после отключения выключателем цепи от источника тока может некоторое время протекать, но величина этого тока не- 20 велика и поэтому не опасна для нагрузки (полупроводниковых элементов) °

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Имеется однофазный источник 1 пе- 25 ременного тока и токоограничивающий автоматический выключатель 2, подводящими зажимами подключенный к источнику тока. К отводящим зажимам выключателя подключены токовые катуш" 30 ки 3, в.которые. помещен составной стержень 4 из ферромагнитного и неферромагнитного материалов. Этот стержень удерживается пружиной 5 в таком положении, чтобы в исходном по- 35 ложении в каждую из катушек 3 входила только часть ферромагнитной вставки стержня 4 (они показаны заштрихованным). На стержне закреплен мостиковый контакт 6, против которого рас- 4о положены контакты 7, каждый из которых соединен с одной из шин отводящей линии. Индуктивность и омическое сопротивление линии представлены в виде сосредоточенных индуктивностей 8 и 45 резисторов 9. Нагрузкой является полупроводниковый выпрямитель 10 с отводящими зажимами 11.

При КЗ на отводящих зажимах 11 выпрямителя 10 через выпрямитель начинает протекать ток КЗ. При заданном значении тока. ферромагнитные части стержня 4 втягиваются в катушки 3 и замыкаются контакты 6 и 7. До замыкания этих контактов ток через выключатель и нагрузку протекает одинаковый (эпюры на фиг. 3). После замыкания контактов 6 и 7 ток, щзотекающий через выключатель, начинает резко возрастать, а ток через нагрузку - уменьшается. При этом мостиковый контакт 6, под действием электродинамических сил, обусловленных его взаимодействием с отводящими токонесущими. шинами (образуется П-образный контур), прижимается к контактам

7, чем и обеспечивается электродина= мическая устойчивость указанных контактов при протекании пропускаемого тока выключателем.

Под действием нарастающего протекаемого тока срабатывают максимальные расцепители тока выключателя, его токограничивающие элементы, в ре" зультате чего происходит ограничение тока и полное его отключение в цепи между источником тока и местом расположения контактов 6 и 7.

В короткозамкнутой цепи, включающей выпрямитель 10, сопротивление 9, индуктивность 8 и мостиковый контакт

6, затухание тока после замыкания контактов 6 и 7 определяется электромаг- ) нитной постоянной этой цепи. В момент времени, когда ток через выключатель снижается настолько, что сумма электродинамических (со стороны П-образного контура) и электромагнитных (co стороны катушек 3) сил на мостиковый контакт 6 стает меньше усилий пружины 5; контакты 6 и 7 расходятся и ток в нагрузке 10 прерван.

Формула изобретения

Способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными токоограничивающими элементами, путем введения в цепь электрической дуги sa счет срабатывания токоограничивающих элементов под действием протекающего тока короткого замыкания прежде, чем производят разI иыкание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальных расцепителей тока, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения ресурса выключателей и рас ширения их функциональных возможностей, при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обес,7" печивают металлическое короткое замы ание отводящих зажимов выключателей раньше, чем начинают ограничение то

843017

1 1

Aiл

gut.2

BHHHIIH Заказ 5139/71 Тираж 784 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

7 ка токоограничивающими элементами этих выключателей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

8 .1 Авторское свидетельство СССР

И 277915, кл. Н 01 H 77/10, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

У 296172, кл. Н 01 Н 73/38, 1969.