Способ защиты потребителей электроэнергии от токов короткого замыкания Советский патент 1992 года по МПК H02H3/00 

сл

с

Использование: изобретение может использоваться для защиты потребителей электроэнергии от повреждений при дуговых коротких замыканиях в сильноточных цепях постоянного и переменного тока. Сущность изобретения заключается во введении второй шунтирующей цепи при помощи дуги, разделении дуги на четыре части.и повышения напряжения на дуге выключателя шунтирующей цепи до влажности, не превышающей электрическую прочность обесточенного дугогасительного промежутка силового выключателя. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания, защиты потребителей электроэнергии от повреждений при дуговых коротких замыканиях в сильноточных цепях постоянного и переменного тока.

Известен способ, применяемый в устройстве для гашения магнитного поля синхронных машин, заключающийся в обесточивании нагрузки путем подключения с помощью дуги, возникающей на контактах силового выключателя, шунтирующей электрической цепи, параллельно защищаемой нагрузке и отключение питающей линии этим же сило вым выключателем.

Основным недостатком способа, используемого в данном устройстве, является снижение отключающей способности защитного выключателя. Обусловлено это тем, что после образования дуги и ее выброса и дугогасительную камеру в цепи источника питания оказывается только часть дугогасительной решетки выключателя, напряжение на которой определяет токоограничиваю- щую и отключающую способность. Уменьшение ее величины приводит к уменьшению напряжения на дуге отключения, а следовательно, к снижению токоограничивающей и отключающей способности устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты потребителей электроэнергии от токов короткого замыкания, при котором производят обесточивание нагрузки путем подключения с помощью дуги, возникающей на контактах силового выключателя, шунтирующей электрической , параллельно защищаемой нагрузке, повышение напряжения на ней до величины, не превышающей электрическую прочность обесточенного дугогасительного промежутка силового выключателя и отключение питающей линяй этим же выключателем.

XJ N о ± сл сл

Недостатком указанного способа является то, что при обесточивании высокоиндуктивной цепи с большой запасенной энергией переходный процесс обесточива- ния нагрузки протекает длительно и до момента срабатывания коммутационного элемента шунтирующей цепи ток в цепи питания успевает значительно возрасти, что усложняет отключение и увеличивает длительность короткого замыкания, А длительное протекание большого тока короткого замыкания в части дугогасительной системы силового выключателя может привести к выходу его из строя.

Целью изобретения является повышение быстродействия защиты потребителей электроэнергии с большой запасенной энергией.

Указанная цель достигается тем, что согласно защиты потребителей электроэнергии от гоков короткого замыкания, при котором размыкают последовательно соединенные размыкающие контакты силового выключателя, расщепляют первую возникшую дугу на две части, подключают первую шунтирующую цепь при помощи первой дуги,- размыкают размыкающий контакт выключателя первой шунтирующей цепи и повышают напряжение на возникшей дуге указанного выключателя до величины, не превышающей электрической прочности первого обесточенного дугогасительного промежутка силового выключателя, дополнительно расщепляет вторую дугу на две части, подключают вторую шунтирующую цепь при помощи второй дуги, размыкают размыкающий контакт выключателя второй шунтирующей цепи и повышают напряжение на возникшей дуге указанного выключателя до величины, не превышающей электрическую прочность второго обесточенного дугогасительного промежутка силового выключателя.

В результате подключения с помощью второй дуги силового выключателя одновременно второй шунтирующей цепи и повышения на них напряжения после погасания дуги силового выключателя, включенного между ними, уменьшилось время от момента начала короткого замыкания до момента повышения напряжения на подключенных шунтирующих цепях. Суммарный эффект выражается в повышении быстродействия.

На фиг. 1 изображена электрическая схема, реализующая предлагаемый способ защиты; на фиг.2 - то же, в момент срабатывания силового выключателя и подключения дугой шунтирующих цепей: на фиг.3 -то же, в момент срабатывания коммутационных

элементов; на фиг.4 - осциллограмма процесса отключения короткого замыкания,

Схема содержит силовой защитный выключатель 1, имеющий два последовательно

включенных разрывных контакта 2 и 3, дуго- гасительные рога 6 и 7, электрически соединенные между собой, но не имеющие электрического соединения с токопроводом выключателя, расположенные в дугогаси0 тельных камерах 8 и 9, в которых также установлены промежуточные электроды 10 и 11, шунтирующие электрические цепи 12 и 13, соединенные с промежуточными электродами, и включенные в них коммутацион5 ные элементы 14 и 15, защищаемую нагрузку 16 и источник 17 питания.

Способ осуществляют следующим образом.

Первую шунтирующую цепь 12 подклю0 чают с помощью первой дуги аз, а вторую шунтирующую цепь 13 - с помощью дуги аг, возникающих на контактах 2 и 3 силового выключателя 1 при его срабатывании (фиг.2). В результате подключения шунтиру5 ющих цепей источник 17 питания оказывается замкнут через дугу аб на цепь 13, а защищаемая нагрузка 16 через дугу жз оказывается закороченной на цепь 12.

Дуги вг и де оказываются зашунти0 рованными низкоомными активными сопротивлениями (величина которых определяется, в основном, сопротивлением замкнутых контактных переходов коммутационных элементов 14 и 15) электрических

5 цепей 12 и 3. Это создает условия для мгновенного погасания дуг вг и де, включенных между подключенными шунтирующими цепями 12 и 13 и являющимися частями первой и второй дуг дг и дз. Погасание дуг

0 вг и де приводит к электрическому отделению токоведущего контура источника питания от короткозамкнутого контура нагрузки. После этого повышают напряжение на шунтирующих цепях с помощью ком5 мутационных элементов 14 и 15(фиг.З). Это обеспечивает быстрое затухание тока в контуре нагрузки и отключение питающей цепи.

На фиг.4 приведена осциллограмма

0 процесса отключения короткого замыкания по предлагаемому способу защиты.

В продолжительном режиме работы контакты 2 и 3 силового выключателя 1 замкнуты и рабочий ток протекает по нагрузке,

5 а электрические цепи 12 и 13 обесточены. При возникновении короткого замыкания в момент to в цепи появляется нарастающий ток. Силовой выключатель срабатывает и в момент времени tk его контакты размыкают ся.

Дуги, появляющиеся на контактах, выбрасываются в дугогасительные камеры 8 и 9, где приходят в соприкосновение с проме- жуточнымм электродами 10 и 11. Образование опорных точек дуги на промежуточных электродах означает подключение шунтирующих цепей в момент времени tui- Возможная нёодновременность подключения шунтирующих цепей практически не окажет влияния на работу.

С момента tm подключения шунтирующих цепей начинается резкий спад тока дуг вг и де, в результате чего они гаснут в момент времени 1д. Начиная в момента времени tuu ток в нагрузке определяется параметрами контура, образованного цепью нагрузки и шунтирующей цепью 12, а также запасенной в контуре энергией.

После погасания дуг вг и де в момент времени tcp.n и tcp.H срабатывают ком- мутацио-нные элементы 14 и 15. Их срабатывание приводит к резкому повышению напряжения Umn и l/шн на шунтирующих цепях, что обеспечивает резкое совпадание токов и обесточивание нагрузки в момент времени t06.

Из приведенной осциллограммы видно, что благодаря быстрому обесточиванию дуг, включенных между шунтирующими цепями, появилась возможность повысить напряжение на шунтирующих цепях значительно раньше момента обесточивания нагрузки, а значит, повысить быстродействие.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения определяется повышением технических параметров защитного выключателя, и сокращением размеров повреждения от дуговых коротких замыканий в результате уменьшения величины и длительности протекания тока по поврежденному участку.

Анализ существующих экспериментальных данных показывает, что за счет быстрого подключения дугой шунтирующей цепи (при экспериментальных исследованиях оно составило 0,5 - 0,6 мс) наибольший пропускаемый ток быстродействующих выключателей АБЭ25 при использовании

предлагаемого способа защиты уменьшится на 20%.

Поскольку при предлагаемом способе токоограничение достигается не за счет вве- 5 дения в отключаемую цепь сопротивления дуги, как это имеет место в известных токо- ограничивающих выключателях, а в результате перераспределения тока из цепи нагрузки в шунтирующую цепь и быстрого

0 отделения контуров источника питания и разряда индуктивности нагрузки, предлагаемый способ позволяет добиться эффекта токоограничения при высоком напряжении, где введение в цепь дуги не влияет на величиг

5 ну тока, и за счет высокой коммутационной способности коммутационного элемента, включенного в шунтирующую цепь контура источника питания, значительно повысить напряжение выключателя.

0 Формулаизобретения

Способ защиты потребителей электроэнергии от токов короткого замыкания, заключающийся в том, что размыкают последовательно соединенные размыкаю5 щие контакты силового выключателя, расщепляют первую возникшую дугу на две части, подключают первую шунтирующую цепь при помощи первой дуги, размыкают размыкающий контакт выключателя первой

0 шунтирующей цепи и повышают напряжение на возникшей дуге указанного выключателя, не превышающее электрической прочности первого обесточенного дугогаси- тельного промежутка силового выключате5 ля, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, дополнительно расщепляют вторую дугу на две части, подключают вторую шунтирующую цепь при помощи второй дуги и одновременно с размыканием размыкающих кон0 тактов выключателя первой шунтирующей цепи размыкают размыкающий контакт выключателя второй шунтирующей цепи и повышают напряжение на возникшей дуге указанного выключателя, не превышающее

5 электрической прочности второго обесточенного дугогасительного промежутка силового выключателя.

-id

La

fz) Ј

-

fv х

i

и

I

О

IH

Фиг,2

io Mufy ioS t

0/nf/t.

Uwn Уши

k