УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H02H3/06 H02H7/04 H01H47/10 

Изобретение относится к автоматизации энергосистем и может быть использовано в защите устройств электроснабжения от токов КЗ. Известно устройство, содержащее электромагнитное реле, резистор, нагрузку в виде трансформатора (см. а.с. 1471241, кл. Н 02 Н 7/04, 9/02, 1989 г.).

Недостатком известного устройства является отсутствие повторного включения нагрузки из-за перегорания предохранителя при коротком замыкании.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство автоматического повторного включения, включающее автоматический выключатель, нагрузку, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с автоматическим выключателем, а второй вывод соединен с нагрузкой (см. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту устройств электроснабжения СЦБ/ Министерство путей сообщения. Главное управление электрификации и энергетического хозяйства. М.: Транспорт, 1988, с.12, рис. 7 на с.15) и принятое за прототип.

Недостатком известного устройства является то, что в нем автоматический выключатель не обеспечивает защиту трансформатора при КЗ на линии при использовании автоматического выключения нагрузки, так как при прерывистом действии автоматического выключателя происходит нагрев трансформатора токами КЗ по экспоненциальному закону до температуры, достаточной для пробоя изоляции провода вторичной обмотки (см., например, Давыдов В.Ф. К вопросу о расчете тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры, работающей в импульсном режиме// Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1970, вып. 3, с. 44-50).

Сущность изобретения заключается в следующем. Электроснабжение распределительных шкафов устройств автоблокировки, размещенных по всей длине железной дороги, обеспечивают понижающие линейные трансформаторы. Чтобы обеспечить безопасность движения, необходима непрерывная работа устройств автоблокировки. В случае КЗ в распределительном шкафу или на линии от шкафа до трансформатора, срабатывает автоматический выключатель АВМ, представляющий собой контактное устройство с биметаллической пластиной. Если короткое замыкание самоустраняется, то устройство автоблокировки продолжает работать дальше. В случае, если самоустранение КЗ не происходит, то на участок железной дороги отправляется ремонтная бригада. Ввиду отдаленности размещения трансформаторов, время до устранения КЗ может достигать более десяти часов. За это время трансформатор продолжает разогреваться импульсами тока КЗ при периодическом замыкании контактов автоматического выключателя и температура трансформатора достигает, особенно быстро в летнее время, предельно допустимой температуры для изоляционного покрытия обмоточного провода, при которой происходит пробой изоляции и выгорание трансформатора. Введение дополнительной защиты от устойчивого КЗ позволяет сохранить работоспособность трансформатора, если КЗ самоустранится через несколько часов, то автоматически включится цепь питания устройства автоблокировки, обеспечивая безопасность движения на железнодорожном транспорте.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражен в защите трансформатора при КЗ в линии или в нагрузке и в восстановлении работоспособности трансформатора с нагрузкой в случае самоустранения короткого замыкания.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известное устройство, содержащее автоматический выключатель, нагрузку, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с автоматическим выключателем, а второй вывод - с нагрузкой, согласно изобретению дополнительно введены электромагнитное реле и резистор, причем нормально замкнутые контакты электромагнитного реле соединены с автоматическим выключателем и с нагрузкой, электромагнитное реле включено параллельно резистору и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора с одной стороны и с нагрузкой в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами реле с другой стороны, а автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов, которые при разогреве проходящим по ним электрическим током короткого замыкания разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков, перечисленных выше из формулы изобретения, и вышеизложенным техническим результатом заключается в следующем. Защита трансформатора от токов КЗ дополняется резистором R и электромагнитным реле. Автоматический выключатель обеспечивает первую очередь защиты. В дальнейшем защитную функцию берет на себя электромагнитное реле, которое своими контактами разъединяет линию. Обратно, при самоустранении короткого замыкания необходимо, чтобы электромагнитное реле отключилось. Это возможно только в том случае, если ток I₄ через электромагнитное реле, определенный из эквивалентной схемы, содержащей последовательно включенные сопротивление нагрузки R_H и резистор R, будет
(1)
где I_отп - ток отпускания электромагнитного реле;
I_R - ток через резистор R в режиме повторного включения нагрузки;
I - суммарный ток через электромагнитное реле и резистор R в режиме повторного включения;
U_paб - рабочее напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

Подбором сопротивления R добиваемся выполнения условия (1) при заданных характеристиках электромагнитного реле.

На чертеже изображена схема устройства автоматического повторного включения.

Устройство содержит трансформатор 1 с вторичной обмоткой, автоматический выключатель 2, резистор 3 с сопротивлением R, электромагнитное реле 4 с нормально замкнутыми контактами 5 и сопротивление нагрузки R_H 6.

Автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов 2, которые при разогреве проходящим по ним током КЗ разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания.

Первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с нормально замкнутыми контактами 2 автоматического выключателя, а второй вывод - с нагрузкой 6. Нормально замкнутые контакты 5 реле 4 соединены с автоматическим выключателем 2 и с нагрузкой, а реле 4 включено параллельно резистору 3, и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 с одной стороны и с нагрузкой 6 в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами реле 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При возникновении КЗ в сопротивлении нагрузки 6 по цепи протекает ток КЗ. Проходя через контакты автоматического выключателя 2, ток разогревает их и они разъединяются через несколько секунд. Ток КЗ, проходя через резистор 3, создает на нем падение напряжения, равное рабочему напряжению U_раб, достаточное для срабатывания электромагнитного реле 4. Реле 4 своими нормально замкнутыми контактами 5 самоблокируется и при возвращении нормально замкнутых контактов 2 автоматического выключателя в замкнутое состояние после остывания будет оставаться под напряжением U_раб. Таким образом, трансформатор будет работать на резистор 3. Если по каким-либо причинам произошло самоустранение КЗ в нагрузке 6, то ток в цепи, пройдя через последовательно соединенные резистор 3 и сопротивление нагрузки 6, создаст падение напряжения на резисторе 3 U_R<U_раб. Произойдет выключение электромагнитного реле 4, и ток нагрузки потечет через нормально замкнутые контакты 2 автоматического выключателя и реле 5.

Использование: в автоматизации энергосистем, в защите устройств электроснабжения от токов (короткого замыкания - КЗ). Технический результат заключается в защите трансформатора при КЗ в линии или в нагрузке и в восстановлении работоспособности трансформатора с нагрузкой в случае самоустранения КЗ. Устройство содержит трансформатор. Первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с автоматическим включателем, а второй вывод - с нагрузкой. Нормально замкнутые контакты электромагнитного реле соединены с автоматическим выключателем и нагрузкой. Электромагнитное реле включено параллельно резистору и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора с одной стороны и с нагрузкой в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами электромагнитного реле с другой стороны. Автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов, которые при разогреве проходящим по ним электрическим током КЗ разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания. 1 ил.

Устройство автоматического повторного включения, содержащее автоматический выключатель, нагрузку, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с автоматическим выключателем, а второй вывод - с нагрузкой, отличающееся тем, что в него дополнительно введены электромагнитное реле и резистор, причем нормально замкнутые контакты электромагнитного реле соединены с автоматическим выключателем и с нагрузкой, электромагнитное реле включено параллельно резистору и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора с одной стороны и с нагрузкой в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами электромагнитного реле с другой стороны, а автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов, которые при разогреве проходящим по ним электрическим током короткого замыкания разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания.