Токоограничивающее устройство Советский патент 1991 года по МПК H01F38/02 

С1

сг

О 00 -N 00

ч

Изобретение относится к электротехнике и энергетике, а именно к токоограничива- ющим устройствам трансформаторного типа, и может применяться для ограничения сверхтоков и токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением до 1 кВ и выше.

Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение области применения и повышение надежности устройства.

На фиг.1 изображена однолинейная схема включения предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - схемы замещения устройства для разных режимов работы.

Рабочая обмотка 1 включается последо- вательно в первичную цепь нагрузки и размещена на одном из стержней магнитопровода. На этом же стержне располагается вторичная размагничивающая обмотка 2, а третичная размагничивающая обмотка 3 размещена на другом стержне магнитопровода 4. Коммутирующий аппарат 5 замыкает цепь вторичной размагничивающей обмотки. Магнитопровод не имеет немагнитных зазоров и выполняется поана- логии с магнитопроводом однофазного трансформатора.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном эксплуатационном режи- ме, когда по первичной цепи и по рабочей обмотке 1 устройства протекает ток нагрузки, обе размагничивающие обмотки замкнуты накоротко. Схема замещения устройства для этого случая показана на фиг.2, где ука- заны параллельно друг другу индуктивности короткого замыкания пар обмоток: первичной-вторичной и первичной-третичной. Индуктивное сопротивление первой пары обмоток (xk.1-2) значительно меньше индук- тивного сопротивления второй пары (х,1-з). Поэтому результирующее сопротивление устройства в нормальном режиме первичной цепи будет меньше меньшего сопротивления xk,i-2 (фиг.З а) и его сопротивление определяется правилом параллельного сложения параллельных цепей. При возникновении в первичной цепи сверхтока нагрузки или тока к.з. сверх тока срабатывания коммутирующего аппарата 5, последний разры- вает цепь вторичной размагничивающей обмотки. Это равнозначно разрыву цепи xit,i-2 в схеме замещения (фиг.2) и результирующее сопротивление устройства автоматически возрастает до значения xk 1-3 (фиг.З б).

Теоретической основой изложенного выше принципа действия предлагаемого устройства является известная из теории трансформаторов зависимость индуктивности короткого замыкания пар обмоток от расстояния между ними, среднего диаметра обмоток и т.д.

1,256 л Dcp

Ц

- кг8

При расположении вторичной обмотки на одном стержне с первичной расстояние 5i-2 между ними мало. Соответственно и Lk,i-2 имеет небольшую величину. Чем меньше (5i-2, тем меньше Ц.1-2. При расположении первичной и третичной обмоток на разных стержнях и увеличении расстояния между ними 6S-з пропорционально возрастает и индуктивность короткого замыкания U.1-3.

Благодаря размагничивающему действию вторичной и третичной обмоток магни- топровод находится в ненасыщенном состоянии как в нормальном эксплуатационном режиме, так и при коротком замыкании в цепи нагрузки. Этим обеспечивается синусоидальность формы кривой тока нормального режима и режима к.з. первичной цепи нагрузки. Это же обстоятельство позволит уменьшить расход электротехнической стали на изготовление магнитопровода предлагаемого токоограничивающего устройства по сравнению с расходом стали си- лового трансформатора одинаковой пропускной способности. При к.з. в цепи нагрузки сопротивление устройства автоматически и безынерционно возрастает почти в 10 раз. Это позволяет устройству ограничить не только периодическую слагающую тока к.з., но и начальное значение апериодической слагающей тока к.з. В результате ударный ток к.з. в цепи нагрузки может оцениваться по известной методике по периодической слагающей тока к.з.

До к.з. ток в цепи третичной обмотки равен нулю (I3 0), так как эта обмотка шунтирована вторичной обмоткой. Во вторичной обмотке течет ток так же как и по рабочей обмотке. Так как общее сопротивление устройства мало, то потери напряжения также малы. В момент к.з. никаких опасных бросков тока и напряжения не наблюдается как при а О, так и с: - 90° и других углах включения. Исключение составляет ток во вторичной обмотке (12), который затем затухает до нуля практически за 1,5-2 периода.

После отключения к.з. устройство оста-, ется подключенным к сети и выполняет роль нагрузки. Это промежуточное состояние устройства. Для приведения его в рабочее со- стояние необходимо включить коммутирующий аппарат.

Предлагаемое устройство обладает высокой токоограничивающей способностью. Это позволит снизить требования к электрическим аппаратам по отключающей способности, по условиям электродинамической и термической стойкости, а также устанавливать более легкие и менее габаритные электрические аппараты. Формула изобретения Токоограничивающее устройство, содержащее замкнутый магнитопровод, первичную обмотку, размагничивающие обмотки, расположенные на разных стер

жнях магнитопровода, коммутирующее устройство, подключенное к одной из размагничивающих обмоток, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения области применения и повышения надежности устройства путем сниже- ния его сопротивления в нормальном режиме работы, магнитопровод выполнен замкнутым, первичная обмотка и первая размагничивающая обмотка с коммутирующим устройством размещены на одном стержне магнитопровода, а вторая размагничивающая обмотка замкнута накоротко.

Изобретение относится к электротехнике и энергетике, а именно к токоограничива- ющим устройствам трансформаторного типа, и может применяться для ограничения сверхтоков и токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением до 1 кВ и выше. Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение области применения и повышение надежности устройства за счет снижения сопротивления в нормальном режиме работы. Токоограничивающее устройство (ТУ) содержит первичную обмотку 1, включаемую последовательно в цепь нагрузки, две размагничивающие обмотки 2 и 3, магнитопровод 4 и коммутатор 5. В нормальном эксплуатационном режиме нагрузки ТУ обладает небольшим сопротивлением за счет небольшого зазора ( (51-2) между первичной обмоткой и короткозамк- нутой вторичной размагничивающей обмоткой. Это обуславливает и небольшое падение напряжения в линии. При возникновении к.з. в цепи нагрузки, вторичная обмотка разрывается коммутатором 5 и сопротивление ТУ автоматически и безынерционно во много раз возрастает благодаря размещению третичной размагничивающей обмотки на другом стержне. Наступает глубокое ограничение тока к.з. не только установившегося, но и ударного. 3 ил. Ј

& К, 1-2.

фиг. 2

Г#,1-2

Фиг.з