Коммутационный аппарат защиты Советский патент 1980 года по МПК H01H77/10 H01H71/43 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным аппаратам защиты и распределения электроэнергии.

Известны коммутационные аппараты защиты - селективные выключатели, в которых для обеспечения селективности применяются распределители с принудительной выдержкой времени, независимой от величины аварийного тока 1.

В связи с тем, что такие аппараты в течение определенного достаточно длительного времени (на последней ступени защиты до 0,4-1 с) должны выдерживать воздействие сверхтока, они имеют недостаточную коммутационную способность.

Известна селективная защита из токоограничивающих аппаратов, выполненная путем многократных повторных включений или осуществлением проводной связи между аппаратами для целей управления.

Это не всегда приемлемо с точки зрения либо быстродействия и бесперебойности электроснабжения (в первом случае), либо простоты и надежности (во втором).

Известен токоограничивающий электродинамический выключатель, в котором для

обеспечения селективности параллельно главным контактам через дополнительные контакты подключен резистор, в цепи которого установлен электромагнитный расцепитель максимального тока 3.

Основной его недостаток - трудность в обеспечении селективности в многоступенчатой распределительной сети, поскольку место КЗ определяется по превыщению тока в щунтирующем резисторе заранее определенного уровня - уставки расцепителя 10 максимального тока.

Кроме того, в такой системе отсутствует резервирование при отказе нижестоящего аппарата.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является токоограничивающий выключатель, который имеет механизм свободного расцепления с независимым электромагнитным расцепителем и, размещенные в каждом полюсе, главные контакты с дугогасительной камерой, дополнительные контакты с дугогасительной камерой, включенные последовательно с главными контактами и зашунтированные резистором, и механизм для разведения дополнительных контактов при протекании аварийного тока 4. Известный выключатель имеет высокую коммутационную способность (до 250 кА) хорошее токоограничение и быстродействие, но не обеспечивает селективное действие защиты. Цель изобретения - обеспечение селективной защиты. Поставленная цель достигается тем, что каждый полюс аппарата снабжен механическим узлом задержки возврата в замкнутое состояние дополнительных контактов и полупроводниковым узлом задержки срабатывания независимого электромагнитного расцепителя с обратно зависимой характеристикой срабатывания, вход которого подключен к резистору, щунтирующему дополнительные контакты, а выход - к катущке независимого расцепителя. Кроме того, с целью повыщения коммутационной способности, главные контакты могут быть снабжены узлом отброса при протекании аварийного тока. Такое устройство позволяет обеспечить селективное действие защиты при сохранении токоограничения и быстродействия за счет управления моментом расцепления главных контактов в обратной зависимости от падения напряжения на щунтирующем резисторе. На чертеже представлена принципиальная схема конструкции устройства в однополюсном варианте. Коммутационный аппарат защиты имеет главные контакты 1 с дугогасительной камерой, механизм 2 свободного расцепления главных контактов с независимым электромагнитным расцепителем 3. Последовательно с главными контактами 1 расположены размыкающие дополнительные контакты 4, ограничивающие ток и зашунтированные резистором 5. Контакты 4 кинематически связаны с механизмом 6 для разведения дополнительных контактов при протекании аварийного тока и узлом 7 задержки на возврат в замкнутое состояние. Параллельно шунтирующему резистору 5 подключен вход полупроводникового узла 8 задержки, выход которого подключен к катушке независимого расцепителя 3. Узел 9 отброса необходим при недостаточной коммутационной способности. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии контакты 1 и 4 замкнуты. При возникновении аварийного тока механизм б размыкает контакты 4, в контур вводится дуга, ограничивающая ток. После погасания дуги ток переводится в резистор 5, который также ограничивает ток на уровне 5-20 JH (в зависимости от количества последовательно включенных аппаратов такого типа источника до места КЗ). При этом механический узел 7 задержки препятствует немедленному повторному замыканию контакта 4. До истечении выдержки времени, создаваемой полупроводниковым УЗЛОМ 8 задержки, происходит расцепление главных контактов, т. е. отключение поврежденного участка сети. Механизм разведения дополнительных контактов может быть выполнен различным способом. Это может быть электродинамическая петля тока, либо соленоид, катущка которого включена в цепь тока, а шток механически связан с дополнительными контакта ми. Механический узел задержки на возврат в замкнутое состояние дополнительных контактов может быть выполнен, например, в виде храповйчного механизма. Полупроводниковый узел задержки может быть выполнен в виде простейшего конденсаторного реле времени, в котором время заряда зависит от входного напряжения, а выходной сигнал достаточен для управле-. ния независимым расцепителем. Селективность действия защиты достигается следующим образом. Определение места КЗ в распределительной сети выполняется по величине падения напряжения на шунтирующем резисторе, которое при одинаковой величине тока, протекающего в щунтирующих резисторах последовательно включенных аппаратов такого типа тем больще, чем ближе аппарат находится к месту КЗ. (Предполагается, что аппарат, расположенный ближе к источнику энергии имеет больщий номинальный ток, и, соответственно, меньщее сопротивление шунтирующего резистора, которое выбирает ся из условия р - Ци тгт КУн гдеинИОн - номинальные напряжения и ток аппарата; К - коэффициент, характеризующий, во сколько раз ток, ограниченный -резистором, превышает номинальный ток аппарата при непосредственном подключении к источнику). Поскольку полупроводниковый узел 8 выдает команду на расцепление главных контактов с выдержкой времени, обратной зависимой от величины напряжения на резисторе 5, расцепление происходит только у аппарата, ближайщего к месту КЗ, а после завершения процесса дугогащения узлы 8 вышестоящих аппаратов прекратят отсчет выдержки времени и вернутся в исходное состояние. Для того, чтобы працесс анализа места КЗ не нарущался повторным замыканием KOHTaKfoB 4 механический узел 7 создает задержку на замыкание указанных контактов на время, требуемое для анализа аппаратом, наиболее удаленным от источника. Полное время отключения такого аппарата состоит из времени; 11 - от момента