Способ защиты электрических распределительных щитов от дуговых коротких замыканий и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК H02H3/08 

разных мостов, в каждом реагируквдем органе катод первого тиристора сое-г динеи через конденсатор с первым входом двухвходового и первым входом трехвходового элементов И, а Катод второго тиристора соединен е. вторыг-5 входом двухвходового элемента И, к выходу которого присоецияен исполнительный элемент отключения первого распределительного щита соединенный через элемент за. держки с вторым входом трехвходового элемента И, третий вход которого соединен с катодом второго тиристора, а .к выходу трехвходового элемента И присоединен исполнительный элемент тушения возгорания,а аноды тиристоров соединены с плюсом питания.

1. Способ защиты электрических распределительных щитов от дуговых коротких замыканий, заключающийся в контроле физических параметров дугового столба, сравнении этих параметров и отключении распределительного щита в случае их изменения, отличающийся тем, что, .с целью повышения надежности путем исключения ложной работы и расширения функционсшьных возможностей путем обеспечения защиты от возгорания парных распределительных щитов, в качестве контролируемого параметра принимают световое излучение и температуру воздуха в каждом распределительном щите, причем попарно контролируют разности величин интенсивнрстей светового излучения в двух разных распределительных щитах и температур воздуха в этих щитах, сравнивают контролируемые разности между собой и в случавших одновременного отклонения от установленныхзначений подают команду на отключение одного из распределительных щитов, а именно - аварийного, в зависимости от направлений отклонений разностей контролируемых параметров, при этом сигнал на отключение в случае изменения разности температур воздуха выдерживают в течение отрезка времени, меньшего уставки или равного ей по времени срабатывания выключателя аварийного распределительного щита или собственного времени отключения этого выключателя. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что после отключения аварийного расп-ределительного щита подают через выдержку времени команду на тушение возгорания внутри аварийного щита, если не в.осстанавливаются установленные значения обеих разностей контролируе1 Ь1Х параметров. С 3.Устройство для защиты элекггрических распределительных щитов от дуговых коротких зг1мыканий, содержащее мосты из резисторов и фотодатчиков, одна диагональ которого подключена к шинам питания, а к другой подключен вход реагирующего органа, 4 00 1 отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены второй мост из резисторов и термосопротивлений, второй реагирующий элемент, при -этом О) одна диагональ второго моста подключена к шинам питания, а к другой диагонали подключен вход вновь введенного реагирукядего органа, причем фотодатчкки, как и теЕ осопротивления, включены последовательно и составляют два плеча одного из мостов, а внутри каждого из двух распределительных щитов помещен один фотодатчик и одно термосопротивление, а реагирующие органы выполнены каждый из двух тиристоров, цепи управления которых подсоединены через диоды к измерительным диагоналям .

f

Изобретение относится к электроехя.ике и может ,быть испольэовано ЛИ защиты придУговых коротких за- , ыкаииях (к.з) распределительных ИТОВ судовых электроэнергетических систем.

Известен способ защиты от дуговых коротких замыканий, основанный на контроле -степени ионизации возуха под действием плазмы электриеской дуги внутри распределительного щита и отключении его в случае выявления плазмы дуги fj ,

Недостатком такого способа является возможность ложного срабатыва15ния при отключении автоматическим выключателем защищаемого распредеительного щИта внешних к.з., когда п.паэма дуги отключения выходит за пределы дугогасительной камеры.

20

Кроме того, указанный способ имеет относительно невысокую, чувствительность, зависящую- от количества датчиков плазмь, устанавливаемых в пределах электрораспределительного

25 устройства.

Известен также способ защиты от дуговых коротких замыканий, основанный на контроле интенсивности светового излучения электрической

30 дуги в шинопроводах электроэнергетических систем, при котором в краску шин добавляют химические элементы, содержащие в спектре излучения дуги линии, характерные

35 только для соответствующего . ка, избирательно выделяют эти линий на каждом участке, и по величине выделенного сигнала определяют поврежденный участок, который отключают 2 .

40

Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности. Достаточно эффективно он может быть использован Только в случае дуговых . в щи45ногфоводах электроэнергетических систем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

способ защиты электрооборудования от дуговых К.З., основанный на контроле в пределах одного электрораспределительного щита ,(Щ) двух физических параметров -интенсивности светового излучения электрической дуги к.-з. и величины проводимости плазмы дуги отключения.в зоне ее выхлопа из дугогасительной камеры выключателя, сравнении этих параметро и отключении аварийного РЩ в случае их неодновременного изменения зЗ .

Известный способ позволяет в определенной мере исключить ложные срабатывания, однако имеет невысокую надежность и ограниченные функциональные возможности. Способ позвляет осуществлять защиту только в случае дуговых к.з. в шинопроводах коммутационного оборудования, при достаточном удалении автоматических выключателей от плазменИого облака. В случае мощных дуговых к.з. и дуговых к.з. в непосредственной близоти от выключателей, устройства по известному способу будут выдавать ложные запреты на отключение.

Кроме того, известньлй способ не позволяет осуществлять защиту в случае перерастания дуговых к.з. в возгорание и пожара, так как пожар сопровождается одновременно и световым излучением и ионизацией воздуха. Ионизация в пламени имеет своим источником химический процесс протекакядий в зоне горения. Наибольшая ионизация наблюдается как раз в углеводородном пламени (электроизоляционные материалы, изоляция проводов и кабелей).

Целью изобретения является повышение .надежности путем исключения ложной работы и расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты от возгорания парных распределительных щитов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электрических распределительных щитов от дуговых коротких замыканий

заключающемуся в контроле физических параметров дугового столба, сравнении этих параметров и отключении распределительного щита в случае их изменения, в качестве контролируемого параметра принимают интенсивность светового излучения и температуру воздуха в каждом распределительном щите, причем контролируют попарно разности величин интенсивностей светового излучения в двух разных распределительных щитах и . температур воздуха в этих щитах,сравнивают контролируемые разности между собой и в случае их одновременного отклонения от установленных значеНИИ в одном направлении (увеличение, уменьшение. ) подают команду на отключение одного из распределительных щитов, а именно - аварийного, в зависимости от направлений отклонеНИИ разностей контролируегФ1Х параметров, при этом сигнал на отключе1ние в сдучае изменения разности температур воздуха выдерживают в течени |отрезка времени, меньшего уставки или равного ей по времени срабатыва; ния выключателя аварийного распределительного щита или собственного времени отключения этого выключателя.

При этом после отключения аварийного распределительного щита подают через выдержку времени команду на тушение возгорания внутри аварийного щита, если не восстанавливаются установленные значения обеих разностей контролируемых параметров,

ь устройство для защиты электрических распределительных щитов от дуговых.коротких замыканий, содержащее мосты из резисторов и фотодатчиков, одна диагональ которого подключена к шинам питания, а к другой подключен вход реагирующего органа, дополнительно введены второй мост из резисторов и термосопротивлений, . второй реагирующий элемент, при этом одна диагональ второго моста подключена к шинам питания, а к другой диагонали подключен вход вновь введенного реагирующего органа, причем фотодатчики, как и термосопротивления, включены последовательно и составляют два плеча одного из мостов, а внутри каждого из двух распределительных щитов помещен один фотодатчи и одно термосопротивление, а реагирующие органы выполнены каждый из двух тиристоров, цепи управления коTopbjx подсоединены через диоды к измерительным диагоналям разных мостов, в каждом реагирующем органе катод первого тиристора соединен через конденсатор с первым входом двухвходового и первым входом трехвходового элементов И, а катод второго тиристора соединен с вторым входом

двухвходового элемента И, к выходу которого присоединен исполнительный элемент отключения первого распределительного щита, соединенный чере элемент задержки с втюрым входом трехвходового элемента И, третий вход которого .соединен с катодом второго тиристора, а к выходу трехвходового элемента И присоединен исполнительный элемент тушения возгорания, а аноды тиристоров соединены с плюсом питания.

На чертеже представлена схема устройства для защиты электрических распределительных щитов от дуговых коротких замыканий.

Устройство защиты от дуговых к.з содержит две мостовые схемы постоянного тока, составленные из резисторов 1-4 и 5-8. В качестве резисторов 3 и 4 двух плеч первого моста используют фотодатчики (фотосопроти ления, фотодиоды л т.п. ), ориентированные на световое излучение электрических дуг и размещенные в двух разных РЩ. Сопротивления фотодатчиков 3 и 4 угленьшаются с увеличением интенсивности светового излучения. В.качестве резисторов 5 и б двух плеч второго моста используют терг.юсопротивления, размещенные также в разных РЩ. При этом фотодатчик 3 и термосопротивление 5 размещены в одном РЩ, а фотодатчик 4 и термосопротивление б - в другом РШ. Термосопротивления, которые используют для контроля температуры воздуха в РЩ, имеют зависимость сопротиления от температуры экспоненциального вида. Однако этот их недостато в данном случае несущественен, так как они используются не для измерения температуры, а для контроля ее измеленин. Большая величина термосопротивлений позволяет п5ренебрегать сопротивлениями проводящих проводов. Они наиболее подходят в качестве резистивных датчиков в -схемах регулирования и контроля температуры, не требующих точного ее измерения.

В измерит.ельную диагональ первого моста включены цепь 9 управления тиристором, содержащая диод 10, а также цепь 11 управления тиристором, содержащая диод 12. В измери.тельную диагональ второго моста включены цепь 13 управления тиристором, содержащая диод 14, а также цепь 15 управления тиристора, содержащая диод 16. Устройство содержит также двухвходовые элементы И 17 и 18, линии 19 и 20 задержки, трехвходовые элементы И 21 и 22, конденсаторы 23 и 24, выходные клеммы 25Устройство защиты от дуго,вЬх к.э работает следующш образом. Одновреме1 ыо в двух РЩ ос ляествл ют постоянный контроль интемсивнос тей светового 1 злучения (фотодатчи ки 3 И 4) 1г тe mepaтypы воздуха (термосопротивления 5 и 6). Уравне ние равновесия первого моста, постоя нотЪ тока (резисторы 1-4} имеет вид 4 где RJ, R,) , й.,. с оп рот и вл е н ия резисторов 1-4 соответст веннОо Уравнение paBt CPiec .: второго мос Ry-Rg-R Ry-O, где R, Н. сопротизлен;-.;,; с ветствзнноо Величиньа Р-.Л , Р..2, к,, д резисторов 1, 2, 7 н 8 nocTOHHiiWj поэтому в уравнениях равновесия их заменить некоторыг-.-и коэффициентаГШ KI, К,;, К, Kg. Тогла уравнения равновескя обоих мостов примут вид , . В нсэмальном {нсаварийном ) состоянии рьспрещелктельных щитов мост уравновешиваются, уравновешенное состояние моста нарушается, если в нем уззеличится интенсивность СЕетов го излучения или теГЛпература воздуха. Таким образом контролируют рггэнести величиЕЗ кнтеисиэностей светового ;Mi,лучения Б двух Щ, а так;;и; тег/шерачур ьозду:- :а Б этих РЩ с точностью до ifiiicrTOyu:. гюстояннк- коэф фициептов, Устаиавлиузая рав-екство Kj - К. , а тагохе Ку Ко .получаем сле;лугощие уравнения зразнозесчя г-юстов ; В Bopbia./JbiiOM состоянии (отсутствие дуговых , ) эти равенства, выполняются. ПреДГ:ОЛОЖ1;г.5, ЧТО В ОДНОМ ИЗ ДЕуХ PЩf Например в том, внутри которого расположёны фотодатчик 3 и термосопротивление 5, nporfsoiiuio дуговое КбЗ. Тохда увел№1атая как интенсивность светового из.путения j так и температура воздуха, сопротивления датчиков 3 и 5 уменьшаются, (возрастут про.8ОДимости ). Оба. моста иэ равновесия, условия (1) и (2) выполняться не будут . В этом случае R - Rj О ; В измерительной диагонали первого моста возникает разность потенци лов, под действием которой протекае уравнительный ток через диод 10 по цепи 9 управления тиристором. ОдноBpet eHiio в измерительной диагонали аторого моста протекает уравнительный ток через диод 14 но цепи 13 управления тиристороь4. Тиристоры 9 и 13 отпираются и ироцускают сигна.лы ка отк.почение на входы схемы 1 17, Комде1-1датор 23 предназначен .для осуществления вьщержки сигнала на отключение,.зависящего от разности температур воздуха в течение отрезка нремени, меньшего или равного уставки по HiJtiMeHH срабатывания выключателя аварийного РЩ или собстv;e.-:;MOio врег.1ени отключения этого вы; ;;;о}.ат-би я.. Вг-ддержка зремени устанглзли.еается подбором постоянной времени заряда конденсатора 23 и зависит от места выключателя аварийного РЩ в цсэпн распределения электроэнергии. С выхода элемента И 17 снимается СНгнал ка от Л10чеиие аварийного РЩ (клемма ).. который одновременно г-одают на Бхс;д схемы 19 задержки. Элемент 15 задержки осуществляет задержку этого сихнала на время до ;;-ескольких десятков секунд. С выхода элег- ента 1.9 задержки сигнал пос-тупаат на. один из входов э.лемента И 21. после .выдержки, времени установjieKiT-ijo первоначальные значения обеих разностей контролируемых параметров не восса аназливаются, т.е, на два .Других входа э.пвмен а И 21 будут лэсгг- пать сигналы f злемент И 21 сработает, На выходе элемента И 21 иойзляется сигнал ( 26). По ко.-.;анде этого сигнала эсуществляют .|;уг.иение возгорания внутри аварийно-о РЩ. Если дуговое за1-1ыкание произошло3 другом РИ (датчики 4 6), разнос;:;; Bejn-гчик контролируег/ых параметров изменяются в Г ротивоположную ст орону , т ,. е . Кд - R и П S R j- - - R О . Отпираются т-ириоторы 11 и 15. Отключение второго ИД осуществляют при появлении игдпульса на клемме 27, г. туцезние возгорания - при появлении омпульса на .клег-иче 28. При отключении выгслючателем внешHi-5.x КоЗ., а также токов перегрузки предлагаемое ,, устройство защиты не срабатЕзШает, так как изменения температуры воздуха и интенсивиости светового излучения (если оно имеет место) происходятке одновременно. Световое излучение дуги отключения может появитьс.я только после выдержки времени срабатывания выключателя или же его собственного времени отклI-oчes ияПри отключении выключателем номинального тока, повышения температуры и интенсивности светового излучения {если они имеют место) незначительны, Уравнительнрлй ток в диа