Устройство для защиты от сквозных токов короткого замыкания Советский патент 1983 года по МПК H01H71/43 

Изобретение относится к эпектротехнике, а имсиип к хпектрооборудоваиию низковольтны : ; ектроэиергетических сетей, и может быть использовано для. защиты 1 ускоЕюй и регулиру ющей аппаратуры. Известна и распространена в низковольтмых электроэнергетических сетях (нанример, судовых) защита электроо&.- рудования от вре.аного воздействия токов короткого- замы кания посредством быстрого отключения этих токой, нанример, автоматическим зь клюипелем, уСлнновленным между местом коротко го замыка ич и источниколч питания сети 11. Однако при таком устройстве защить по зл Т№Эс5о51У1ЧОБаниЮ; последовательно включенном V: J .в сеть j-fe:.;c. местом короткого замыкания и ясточ;а кол1 ,шя (;1аг;ример, пусковому или регулкруюгцему), в течение нолного времени пуключекия ьовреждекного участка автоматическим БЬ Ключа1ел&1М нртгекает сквозной ток короткого замыкании. Гюэтпму токоведущие части и контактньзе ccKAJnviH-L указанного злектрооборудования доллО ы быть выполнены с учетом кратковреveHiiO воздействия (динамического и тер;личес:-;О;о) Cii:;iO3Horo тока кор :пкого замьжания /га :;ii: кпк иначе связано с донопнительными затрат,-МИ элект ротехнических матерлалов при -Kiroioidne: i i злкктрооборудования. Banou.fier 5; 3KHiw ио технической сущности пт;едл;1Гйег.1Сму является устройство дая защи Tijj О: сКвозкьгх токов короткого замыкания, содсп к;: ;дее vioiiGpi-тный злектродк а мнчг:;л й : Н;мент, статически уравновешенный ofHOc-птепько оси вран;,ения, два токоно 1вод кектрическк соединен1Пз е с злек1роди:1 амически элементом, iho крайней мере один кз которых вьзнолнен петлеобразным и охватывает электрсдймамйческий з)емент и шунл-1рующие негЮДви KOsiiaKT и иодвю о ык контакт, закренленKbiv; :: одном «з нлеч новоротного электродииа Mt iecKoro 3JLeN-seHTa 2. CiULaKo такое устройство гфедназначени для зашктЬЕ то.аько отде.иья;.Х, наиболее нодвеижен-ных УЮБреждсииям элементов электр; 0борудова ния. Поэтому все остгшьнь е токове.дущне к кон так1ныс (размь каемые и нераз%№1каемые) элементы до.пжяьЕ бьПь рассчитаны и Быполнгень; с y4F;TOFvJ воздействи.ч скиозного Юка короткого зам4(кания. Нйнример, токоведущке части нускателя, управляющего сшектродвкгателем, должны выдерживать электродинамические и чгский воздействия сквозного -ока короткого замыка.ний к н.метЬ соответствующее сечекие, распопо.Хевке и крепление. Главные контакты контактора нускателя во избежание их свариванкя должны Иметъ достаточно большое контакт; ое нажатие, а это трейует иовыщенного тяговог ус1ШИя электромэгнйт;-;01О природа. В конечном: UTiirc i; конструкцню 1 ускн:еля кркходися закладь Н1.;ь больилое количество злектр-ч)технических материален, чем это требуется .пля его нормальных режимов работы. Кроме того, тепловые реле. екателк нос;;е Ефохо:кде1 ил lu) ним сквозных токоп KonoTKoio замычачмя гребуют, кзк минимум, юдрегулировкч, п н сл;Чаев новреждени 1 тенловых реле н;;ся1 столь значительный xapaKiep, что необходима их замен;; ь пускателе. В свяэи с рССтом з;:екгроз ер1е1нческих модностей сквозные|Токи короткогс) замьг( в ;iH3KOBOjHjiHbix злектозиергетичсских сетях ма)г;й 1 ро ЯЖСННости (нанркмео. СУДОВЫХ) уже сейч;1с досшгагот .аких З,чений,, при учете KOTijpbiX :5аП:олне 1Яе гу,;ко- ::сгу:;ирук)и1:1о электрооборудования -la ;;снове кзиестиых технических решений лзновмтся jKC};u;Mvi4ecки неприемлемым. LiCJH) изойретения ловьинение сЬфсктниtiocTH защиты , Указанная цель достигается тем, что устройство ;1Я защиты -vr :K803Hii X токон короткого зам.лкаикя, содержащее /-.вунлечий ново ooTHbsi з:;ектродинам:-;ческий злсмент, статически урайновещснньтй относ1-1тельно оси его вращения, дв:- токоподдода, электрически соеди1 енHbje с э}1ектрО1;,кнамксским 3J eMeHTOM, no кпгшней мере один из которьтх выпо/ню неглсобразным и охватьЕвает электродинамический элемент, к игунткру ощме ено; ЯИЖ11ыи контакт и 1одвиж ыт KOHTBKi, зак15е;1леннь Н на одном КЗ нлеч поворотного электродинамч«-гского , снабх;:сно 7peTh: i-.i тсжоподнодом, элек прически изо)1Ированнь М от электродинамкческого элемента, а не:ТОни Жг:ь:И шунтируюлдк:) контакт закреплен на третьем токон о диоде. С делыо нозъшденйЕ иадехаюсти контактирования .1иу ПКрующкх коитактоз третий гокоподк.од г|еглсобразным и охватывает плечо электиодин2мнческо1с элошнтв., ita хотором Зй среплсу подБИЖ1-1 1Й шунтирующий icoKraK. На ф;1, нредст влси;.. ;:;;нструк1;.у;, лредлагаел-;о1::: усгруйст ;.;: на . 2 ю же, в ьйдс отдельного блока. Устройство д;:я защиты злектрооскфудовиния от сквозн;-.Х VOKOB KOpoTKOio замглкания содержит ,фиг. j) двуплечий ловоротньш элек1род)- намкческий :}лсг:;с п 1, ут-аиовленный на оси 2 и злекфическч соед;Г1(;нньп5 лосредством гпбкюс соединений I и 4 с токот С,днодами 5 и б соотвстстзеитЕо, ТОКОПОДЕОД 7, зл.жтрггчески ;юлирорякный от токоподаодоь 5 и 6 и Oi 5С воротного элемена 1, и шунтируигдие конакты 8 и 9. КЗ KOiOnhix тюдзижный S укрепен на одном из длеч ноьорогнот;- элемента i, неподвижз Ьдй 9 - и;; ,10мо:;ннтель-;ом токоодводе 7,.

31

Поворотный элемент удерживается в исхпдном положении возвратной пружиной 10. Защищаемое пусковое или регулирующее электрооборудование 11 подключается к токоподводам 6 и 7, а само устройство включается в злектроэнергетическую сеть токоподводами 5 и 7, Устройство может быть выполнено в виде конструктивного узла данного защищаемого электрооборудования или представлять собой от-; дельный у тзерсалъный конструктивный блок с регулятором тока срабатывания.

При выполнении устройства в виде отдельного конструктивного блока (фиг. 2) все его элементы размещаются изоляш1он юги корпуса 12, причем ось 2 устанавливается в подщипниках корпуса 12 и его крышки (снята на фиг. 2) . Регулятор тока срабатывания представляет собой регулировочный винт 13, вворачиваемый в П-образную; металлическую скобу 14. в проушине которой кренится один из концов возвратной пружины 10. При повороте винта 13 происходит перемещение скобы 14 по направЛЯЮ1ШМ корпуса 12, в результате чего изменяется усилие, удерживающее новорот1 Ь Й элемент 1 в исходном положении. Величина этого усилия устанавливается при регулировке устройства такой, чтобы срабатывание и замыкание контактов 8 и 9 происходило при заданном токе (обычно равном или несколько меньшем, чем ток, предельно допустимый дли данного электрооборудования). Части токонодводов 5-7, выстунаюицие за предель корпуса 2, служат подсое динительными выводами устройства.

Устройство работает следующим образом.

При нормально возможных режимах работы электрооборудования протекаюищй по нему ток не превосходит предельно допустимый. Электродинамические усилия, создаваемые этим током, недостаточны для срабатывания устройства. В этом случае весь ток сети, поступающий на токоподвод 7, протекает по цепи, состоящей из последовательного соединения электрооборудовагшя 11, токоподвода 6, гибкого соединения 4, nvOBOpoTHoro элемента 1, гибкого соединения 3 и токоподвода 5.

При возникновении в электроэнергетической сети короткого замыкания по указа(ной цепи будет протекать быстро нарастающий сквозной ток. При этом момент, создаваемьгй электродинамическими силами относительно оси 2, превышает момент усилия пружины 10. Электродинамический элемент 1 повернется вокруг оси 2, к шунтирующие контакты 8 и 9 замкнутся, после чего основная доля тока короткого замь кания будет протекать от токоподвода 7 к токоподводу 5 через шунтируюише контакты 8 и 9, поворот} ый элемент 1 и соединение 3. Ток, протекающий но защищенному устройством электрооГ)Орудова}1ию, будет в

984

десятки раз MCii,nic. чем сквозной ток короткого замыкания. Поэтому за премя отключения тока короткого замыкания фидерным автоматическим выключателем повреждений электрооборудования происходит.

Конструкция токоподводов 6 н 7, изображенная на фиг. J обеспечивает повьппение злектролинамического усилия при срабатывании, так как вплоть до замыкания контактов 8 и 9 э текгродинамические воздействия на поворотный элемент 1 оказываются контурами тока обоих плеч. Однако после замыкания контактов 8 и 9 на контактирующее плечо элемента 1 не будет оказываться элeктpoдинa o чecкoгo воздействия, так. как при этом исключается из цепи тока петлевой контур токоподвода 6. Поэтому надежное контактированирование шунн тирующих контактов здесь будет иметь место только при быстром нарастании тока короткого замыкания за время срабатывания устройства (не более 0,002 с) до величины, достаточной для создания необходимого электродинамического усилия контуром тока неконтактирующего плеча поворотного элемента .

Конструкция токоподводов 6 и 7, представленная на фиг. 2, где изолированный токоподвод 7 выполнен в виде электродинамической петли, охватывающей контактирующее плечо поворотного элемента 1, обеспечивает более надежное контактирование птунтиругощих контактов 8 и 9, так как после их замыкания к ранее создаваемому электродинамическому усилию токоподвода 5, воздействующему на поворотнътй элемент 1, добавится электро динамическое усилие, создаваемое токоподво дом 7. Поэтому такая конструкция токоподводов может быть использована в устройствах, заи0|щающих электрооборудование как от сквозных токов короткого замыкания, так и от длительнь1Х недопустимых токов перегрузки (например, в вынужденных аварийной ситуа1Хисй режимах работы).

Для исключения ложного срабатывания поворотного электроди1-:амического элемента 1 при зксплуатащш устройства в условиях ударных с сотрясений и вибраций (например, на судах морского флота) он Б1,щолнен статически уравновепгенным относительно Х)си 2.

При использовании в электроэнергетической сети NtiroronojUQCHoro пуско-регулирующего злекгрооборудовиния предлагасмое устройство устанавливается ita каждом полюсе за1дищаемого электрооборудоваь:ия.

Применение панного устройства для защиты существующего чкзковолыного нуско-регулиру ющего электрооборудования делает возмох ным его ис ользование п мощных электроэнергетических сетях малой протяженности, в которых токи короткого замыкания достигают сотен килоампер. Применение этих устройств дая

вновь разрабатываемого sneKipooSopyflOBaffflH дает возможность выполнить его менее матеркалоемким.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СКВОЗНЫХ ТОКОВ КОГОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, Содержащее двуплечий г оворотньгй электродинамический элемент, статически уравновешенный относительно оси его вращения, два токогюдвода, электрически соединенные с электродинамическим элементом, по крайней мере один из которых выполнен петлеобразным и охватывает электродинамический элемент, и шунтирующие неподвижный контакт и подвижный контакт, закрепленный на одном из плеч новорютного электродинамического элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, оно снабжено третьим Т

fce/7K/

Фг/г. f ее/пс/

:/

/

се/пу

j

2

f