Распределительное устройство Советский патент 1992 года по МПК H02B7/00 H02H7/26 

Изобретение относится к низковольтным устройствам распределения электроэнергии, в частности к распределительным устройствам (РУ), предназначенным для распределения электроэнергии между несколькими фидерами и защиты от токов короткого замыкания (КЗ).

Известны РУ 1, в которых имеются . вводной выключатель и несколько фидерных выключателей, защищающих каждый свой фидер как от КЗ, так и от токов перегрузки.

Основным недостатком таких РУ является следующее, Так как вводной и фидерный выключатели в РУ находятся рядом, требования к их предельной коммутационной способности (ПКС) должны быть одинаковы. А это значит, что фидерные аппараты должны иметь достаточно высокую ПКС, а

следовательно, сравнительно большие мас- согабаритные показатели.

В качестве фидерных выключателей в известных РУ применяются выключатели в изоляционных корпусах, которые имеют ограниченный ресурс (срок службы) при отключении токов КЗ, что является одним из основных недостатков. Эти выключатели, предназначенные для защиты фидеров, не имеют дистанционного привода. Вследствие этого подобные выключатели предназначены для нечастого оперативного включения или отключения потребителя, но чаще применяются для включения без тока. Поэтому подобные РУ не могут применяться дня оперативного управления потребителями.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является

Ч

ч

о

00

ел

со

распределительный пункт 2, содержащий вводной выключатель, снабженный расце- пителями мгновенного действия, сборные шины, подключенные к отводящим зажимам вводного выключателя, к которым подключены фидера, фидерные аппараты на каждом из фидеров, выполненные с дистанционным управлением, содержащие в каждом полюсе главные подвижные и неподвижные контакты, датчики тока, общий для всех полюсов механизм управления с дистанционным приводом, реле управления, общий электронный блок обработки информации, поступающей отдатчиков и внешних элементов управления, включенных на входы электронного блока, выходы которого включены на входы расце- пителей вводного выключателя и на входы реле управления фидерных аппаратов.

В этом распределительном пункте, благодаря применению общего электронного блока, производящего обработку информации, функции защиты между аппаратами распределены следующим образом.

Защиту от токов КЗ во всех случаях осуществляет вводной выключатель. Защита от токов перегрузки, утечки, а также подключение и отключение фидеров осуществляется фидерными аппаратами.

Однако эти аппараты имеют невысокий срок службы и поэтому подобный распределительный пункт не может быть применен для оперативного управления потребителями.

Цель изобретения - повышение срока службы заявляемого устройства и расширение области его использования.

Достигается поставленная цель в известном устройстве, содержащем вводной вы- ключатель с количеством полюсов, соответствующим числу фаз защищаемой цепи, снабженный расцепителями мгновенного действия, сборные шины, подключенные к отводящим зажимам вводного выключателя, к которым подключены по меньшей мере два фидера, столько же фидерных аппаратов, выполненных с дистанционным управлением, содержащих в каждом полюсе главные подвижные и неподвижные контакты, общий для всех полюсов механизм управления с дистанционным приводом, реле управления, датчики тока, общий электронный блок обработки информации, поступающей от датчиков и внешних элементов управления, включенных на входы электронного блока, выходы которого включены на входы расцепителей вводного выключателя и на входы реле управления фидерных аппаратов, тем, что,

оно снабжено силовыми полупроводниковыми модулями, число которых равно числу фаз защищаемой цепи, и вспомогательными коммутационными аппаратами, число

которых равно числу фидерных аппаратов, причем каждый из вспомогательных коммутационных аппаратов имеет число полюсов, равное числу полюсов соответствующего фидерного аппарата, при этом один из сило0 вых выводов каждого полупроводникового модуля соединен электрически с главными неподвижными контактами одного полюса каждого из фидерных аппаратов, а второй силовой вывод этого полупроводникового

5 модуля через контакты соответствующих вспомогательных коммутационных аппаратов соединен с главными подвижными контактами этого же полюса фидерных аппаратов, а система управления силовых

0 полупроводниковых модулей и системы управления вспомогательных коммутационных аппаратов включены на выход общего электронного блока обработки информации.

5 Именно за счет того, что заявляемое устройство снабжено силовыми полупроводниковыми модулями, число которых равно числу фаз защищаемой цепи, и вспомогательными коммутационными ап0 паратами, число которых равно числу фидерных аппаратов, причем каждый из вспомогательных коммутационных аппаратов имеет число полюсов, равное числу полюсов соответствующего фидерного

5 аппарата, при этом один из силовых выводов каждого полупроводникового модуля соединен электрически с главными неподвижными контактами одного полюса каждого из фидерных аппаратов, а второй силовой

0 вывод этого полупроводникового модуля через контакты соответствующих вспомогательных коммутационных аппаратов соединен с главными подвижными контактами этого же полюса фидерных аппаратов,

5 а система управления силовых полупроводниковых модулей и системы управления вспомогательных коммутационных аппаратов включены на выход общего электронного блока обработки информации,

0 достигается повышение срока службы заявляемого устройства, т.к. при этом главные контакты фидерных аппаратов коммутируют цепи без электрической дуги, а контакты вспомогательных коммута5 ционных аппаратов коммутируют цепи без тока. Повышение срока службы аппаратов позволяет использовать заявляемое РУ для оперативного управления потребителями, что существенно расширяет область ис- пользования подобных устройств.

Главные неподвижные контакты всех фидерных аппаратов, с целью уменьшения габаритов, могут быть выполнены в виде одной общей для данной фазы шины, соединенной электрически с соответствующей сборной шиной и с силовым выводом одного из полупроводниковых модулей.

Фидерные аппараты в заявляемом РУ могут быть выполнены в виде автоматических выключателей, а вспомогательные коммутационные аппараты выполнены электромагнитными.

Фидерные аппараты и вспомогательные коммутационные аппараты могут быть выполнены в заявляемом РУ с-лектромаг- нитными.

На фиг. 1 показана принципиальная схема заявляемого РУ, выполненного в соответствии с п.1 формулы; на фиг. 2 - принципиальная схема заявляемого РУ, выполненного в соответствии с п.2 формулы; на фиг. 3 - вариант возможного конструктивного исполнения заявляемого РУ в соответствии с п. 2 формулы.

РУ (фиг.1) содержит вводной выключатель 1 с расцепителями 2 мгновенного действия, общий электрический блок 3 обработки информации, один из выходов 4 которого соединен с расцепителями 2 вводного выключателя 1. К отводящим зажимам 5 вводного в.ыключателя 1 подключены сборные шины 6, с которыми соединены главные неподвижные контакты 7, установленные в каждом из полюсов фидерных аппаратов 8, выполненных с дистанционным управлением также главные подвижные контакты 9, общий для всех полюсов механизм управления 10 с дистанционным приводом, реле управления 11, датчики тока 12, установленные на выводных зажимах 13 для передачи информации на входы электронного блока 3.

На входы электронного блока 3 включены также внешние элементы управления 14. Выходы электронного блока 3 включены на входы реле управления 11 фидерных аппаратов 8. Главные подвижные контакты 9 фидерных аппаратов 8 соединены с фидерами 15. РУ снабжено силовыми полупроводниковыми модулями 16, число которых равно числу фаз защищаемой цепи, и вспомогательными коммутационными аппаратами 17, число которых равно числу фидерных аппаратов 8. Каждый из вспомогательных коммутационных аппаратов 17 имеет число полюсов, равное числу полюсов соответствующего фидерного аппарата 8. Один из силовых выводов 18 каждого полупроводникового модуля 16 соединен электрически с главными неподвижными контактами 7 одного полюса каждого из фидерных аппаратов 8 через сборную шину 6. Второй силовой вывод 19 полупроводникового модуля 16 через контакты 20 соответствующих вспо- 5 могательных коммутационных аппаратов 17 соединен с главными подвижными контактами 9 этого же полюса фидерного аппарата 8. Системы управления 21 силовых полупроводниковых модулей 16 и системы 10 управления, в частности, дистанционных приводов 22 вспомогательных коммутационных аппаратов 17 включены на выход общего электронного блока 3 обработки информации.

15 Главные неподвижные контакты 7 одной фазы всех фидерных аппаратов 8 могут быть выполнены в виде одной общей шины 23 (см.фиг.2 и 3), которая соединена с соответствующей сборной шиной бис силовым 0 выводом полупроводникового модуля 16. Шина 23 выполняется из металла с высокой электропроводностью, например, из меди. Главные подвижные контакты 9 (фиг. 3) каждого фидерного аппарата 8 механически со- 5 единены между собой и снабжены общим для всех полюсов механизмом управления 10 с дистанционным приводом.

Один силовой вывод 18 полупроводникового модуля 16 соединен с шиной 23, а 0 другой силовой вывод 19 гибким соединением 24 соединен с одним из контактов 20 одного из вспомогательных коммутационных аппаратов 17, соответствующий ему неподвижный контакт 25 соединен гибким 5 соединением 26 с соответствующим главным подвижным контактом 9 фидерного аппарата 8. На этом гибком соединении 26 установлены датчики тока 12.

Все подвижные контакты 20 соответсг- 0 вующего вспомогательного коммутационного аппарата 17 механически соединены между собой и снабжены дистанционным приводом 22.

Полупроводниковый модуль 16 включа- 5 ет силовую часть, выполненную, например, з соответствии с 3, и систему управления, в частности, в соответствии с 4,

В качестве вспомогательных коммутационных аппаратов 17 могут быть примене- 0 ны контакторы типа КМ 15 5.

Напряжение на РУ подают от сети, для чего включают вводный выключатель 1, который может быть выполнен как с дистанционным приводом, так и без него. Фидерные 5 аппараты 8 включаются после того, как на их механизм управления 10 с дистанционным приводом подают сигнал от электронного блока 3 обработки информации. Потребитель получает питание от фиде- ров 15.

В устройстве (фиг.2 и 3) после включения вводного выключателя 1 главный подвижный контакт 9 и главный неподвижный контакт 7 фидерного аппарата 8 замыкаются под воздействием общего для всех полюсов механизма управления 10 с дистанционным приводом, который получает сигнал от электронного блока 3 обработки информации. Программа включения фидерных аппаратов 8 может быть заложена в электронном блоке 3 обработки информации, но должна быть предусмотрена возможность непосредственного управления этими фидерными аппаратами 8 через электронный блок 3 обработки информации.

При возникновении тока КЗ в одном из фидеров 15 после достижения током уставки срабатывания соответствующего фидерного аппарата 8 электронный блок 3 обработки, на вход которого поступил соответствующий сигнал от датчика тока 12, формирует управляющий сигнал, который через один из выходов 4 указанного электронного блока 3 подается на расцепитель 2 мгновенного действия вводного выключателя 1, в результате чего он отключается. После отключения вводного выключателя 1 электронный блок обработки информации формирует управляющий сигнал для того фидерного аппарата 8, в фидере которого возникло повреждение. Управляющий сигнал с электронного блока 3 обработки информации поступает на вход общего для всех полюсов механизма управления Юэто- го фидерного аппарата 8, в результате чего он отключается. После этого электронный блок 3 включает вводной выключатель 1, если последний имеет дистанционное управление, или подает сигнал на пульт управления (на черт, не показан) о необходимости включения вводного выключателя 1.

В случае подачи внешнего сигнала, например, от внешних элементов 14 управления на электронный блок 3 обработки информации с целью отключения соответствующего фидера 15 система работает следу- ющим образом. Электронный блок 3 формирует сигнал на включение вспомогательного коммутационного аппарата 17, для чего подает импульс на дистанционный привод 22. В результате этого к главным контактам 7 и 9 соответствующего фидерного аппарата 8 подключается силовой полупроводниковый модуль 16 и шунтирует указанные контакты,-затем с электронного блока 3 на каждый силовой полупроводниковый модуль 16 подаются сигналы на управляющие электроды тиристоров (симисторов), в результате чего они открываются. Затеку

электронный блок 3 подает сигнал на общий для всех полюсов механизм управления 10 с дистанционным приводом на размыкание главного подвижного контакта 9 и главного

неподвижного контакта 7 фидерного аппарата 8 и происходит бездуговое отключение фидера 15.

При прохождении тока через нуль тиристоры (симисторы) силовых полупроводниковых модулей 16 запираются и тем самым обесточивают фидер 15, который должен быть отключен. Затем происходит отключение вспомогательного коммутационного аппарата 17 (снятие напряжения с дистэнционного привода 22 при электромагнитном приводе или подаче сигнала на отключение).

При подаче внешнего управляющего сигнала на электронный блок 3 на подключение фидерного аппарата 8, указанный блок формирует сигнал, который подается на общий для всех полюсов механизм управления 10 и фидерный аппарат 8 замыкает главный подвижный контакт 9 и главный

неподвижный контакт 7, чем подают напряжение на соответствующий фидер 15.

Следует отметить, что при одновременной подаче сигнала в электронный блок 3 на включение нескольких фидерных аппаратов

8 все они включаются одновременно; при подаче сигнала на отключение нескольких фидерных аппаратов 8, находящихся под нагрузкой, электронный блок 3 подает сигнал на включение соответствующего вспомогательного коммутационного аппарата 17 И проведение необходимых операций с силовым полупроводниковым модулем 16 последовательно в соответствии с заложенной программой.

Таким образом, заявляемое техниче- ское решение, по сравнению с прототипом 2, позволяет повысить срок службы заявляемого устройства за счет того, что главные контакты фидерных аппаратов коммутируют цепи без электрической дуги, а контакты вспомогательных коммутационных аппаратов коммутируют цепи без тока, что, в свою очередь, позволяет существенно расширить область использования заявляе0 мыхРУ.

Формула изобретения 1, Распределительное устройство, содержащее вводный выключатель с количест- 5 вом полюсов, соответствующим числу фаз защищаемой цепи, снабженный расцепите- лями мгновенного действия, сборные шины, подключенные к отводящим зажимам вводного выключателя, к которым подключены по меньшей мере два фидера, столько же

фидерных аппаратов, выполненных с дистанционным управлением, содержащих в каждом полюсе главные подвижные и неподвижные контакты, общий для всех полюсов механизм управления с дистанционным приводом, реле управления, датчики тока, общий электронный блок обработки информации, поступающей отдатчиков и внешних элементов управления, включенных на входы электронного блока, выходы которого включены на входы расцепителей вводного выключателя и на входы реле управления фидерных аппаратов, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы и расширения области использова- ния, он снабжен силовыми полупроводниковыми модулями, число которых равно числу фаз защищаемой цепи, и вспомогательными коммутационными аппаратами, число которых равно числу фидерных аппа- ратов, причем каждый из вспомогательных коммутационных аппаратов имеет число полюсов, равное числу полюсов соответствующего фидерного аппарата, при этом один из силовых выводов каждого полу- проводникового модуля соединен электрически с главными неподвижными контактами одного полюса каждого из фи3

/I -ILJ N

/

Фиг/

дерных аппаратов, а второй силовой вывод этого полупроводникового модуля через контакты соответствующих вспомогательных коммутационных аппаратов соединен с главными подвижными контактами этого же полюса фидерных аппаратов, а система управления силовых полупроводниковых модулей и система управления вспомогательных коммутационных аппаратов включены на выход общего электронного блока обработки информации.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, главные неподвижные контакты всех фидерных аппаратов выполнены в виде одной общей для данной фазы шины, соединенной электрически с соответствующей сборной шиной и с силовым выводом одного из полупроводниковых модулей.

3.Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что фидерные аппараты выполнены в виде автоматических выключателей, а вспомогательные коммутационные аппараты выполнены электромагнитными.

4.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что фидерные и вспомогательные коммутационные аппараты выполнены электромагнитными.

К приводам {О

J гГ

) К приВодан 22

ш.

19

-Г5

i I 1 U I I i.

Ч т Г

t i t t i i i i f

к приводам

Фиь.г

Xv X7Q 7