Устройство для защиты электроустановки Советский патент 1981 года по МПК H02H7/22 

I

Изобретение относится к устройствам для защиты электрооборудования, установленного на тяговых подстанциях, постах секционирования и пунктах параллельного соединения систем электроснабжения постоянного тока- электрифицированных железных дорог и т. п.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в распределительных сетях постоянного тока l.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты электроустановок с оперативным источником по- ,стоянного тока- для вторичных цепей, содержащее предохр(анители, внутренние и наружные заземляющие контуры, подключенные в рассечку между упомянутыми контурами реле тока, связанные с исполнительными органами, установленные на поджигающих предохранителях вторичных цепей роговые разрядники, одним алектроаом соединенные с плавкой вставкой, а другим - с внутренним заземляющим контуром, между отрицательным полюсом

оперативного источника постоянного тока и внутренним заземляющим контуром включенный диодный блок, последовательно с диодным блоком включенный дополнительно трансформатор тока, вторичная обмотка которого присоединена к исполнительному элементу (2j.

Известное устройство не может быть применено для защиты электроустановок (например тяговых подстанций), питание оперативных цепей постоянного тока которых выполнено с источником (аккумуляторной батареей), имеющим незначительную емкость. При этом от аккумуляторной батареи, присоединенной к шинам постоянного тока (полюс шин соединяется с полюсом батареи через разделительный диод с номинальным током 25 А), питаются только цепи защит и цепи отключевня коммутационной аппаратуры 6:110 кВ и т. п. Цепи (оперативные) автеянатов постоянного тока 3,3 кВ, цепи включения масляных выключателей и т. п. питаются от выпрямительных, с

использованием диодов, рассчитанных на большие токи, устройств, которые для данных цепей являются оперативными источниками постоянного тока. При попадании +3,3 кВ в плюс оперативных

цепей большой гок (более 50ОО А) протекает через разделительный диод, аккумуляторную батарею и с минуса ее через диодный блок во внутренний контур подстанции и далее, при этом разделитель- . ный диод и аккумуляторная батарея выйдут из строя, так как ток будет протекать через ник в течение 10-20 м/с.

Известное устройство не может быть применено также; и для защиты электроустановок, у которых аккумуляторная батарея отсутствует, а шины постоянного тока питаются от оперативного источника постоянного тока для вторичных цепей - выпрямительных устройств, содержащих в качестве выпрямительных эле ментов диоды (например, при попадании + 3,3 кВ в плюс оперативных цепей). Оно не может быть применено и для электрон установок, в которых оперативный источник постоянного тока вообще отсутствует Кроме того, известное устройство является дорогостоящим, так как имеющиеся в диодном блоке 7-10 диодов рассчитаны на работу при больших токах и напряжениях (ВЛ 250 и т. п.).

Таким образом, известное устройство не может выполнять свои функции и, следовательно, не Может резервировать существующую защиту, выполненную, например, с реле тока, а также обеспечивать при этом ее надежность.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем использования его в электроустанов- ках с маломощным источником оперативного тока на аккумуляторной батарее.

Поставленная цель достигается тем, НТО устройство для защиты электроустановки, содержащее оперативный источник для вторичных цепей, предохранители, внутренний и наружный контуры, подключенные в рассечку между упомянутыми контурами реле тока, связанные с исполнительными органами , установленные на поджигающих предохранителях вторичных цепей роговые разрядники, одним электродом соединенные с плавкой зставкой, а другим с внутренним заземляющим контуром, и элемент первоначального зажи- гания, включенный между минусовой шшю источника питания и внутренним заземляющим контуром, дополнительно снабжено вторым элементом первоначального

зажигания, включенным между внутренни заземлггющим контуром и плюсовой шиной оперативного источника питания, при это в качестве элементов первоначального зажигания использованы разрядники с разными характеристиками срабатывания.

Кроме того, с целью быстродействия и для обеспечения резервирования защиты последовательно с элементами первоначального зажигания, дополнительно включены трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены параллельно и присоединены к исполнительному органу

На фиг. 1 и 2 приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит оперативный источник постоянного тока 1 (выпрямительный диодный мост и маломощную аккумуляторную батарею с разделительным диодом в полюсе), вторичные цепи 2 электроустановки, внутренний 3 и наружный 4 заземляющие контуры и установленные в рассечках соединений 5 между заземляющими контурами реле тока 6, элементы первоначального зажигания 7 представляющие собой разрядники (например, Р-35 и т. п.), имеющие разные характеристики срабатывания. В плюсе, например, 35О В, в минусе - 39О или 7ОО В. Элементы первоначального зажигания установлены в разные полюсы с противоположной стороны от роговых разрядников относительно поджигающих предохранителей (например на шинах постоянного TDKai причем одним концом электрически соединены с поджигающими предокрацителями, а другим - с внутренним заземляющим контуром. Поджигающие предохранители 8 - обычные предохранители с плавкой вставкой. С одной стороны предохранителя высверливают отверстие. Напротив него на клемме, к которой присоединен провод вторичной цепи, закреплен один электрод рогового разрядника 9. Другой его электрод, расположенный на небольшом расстоянии от первого, соединен с внутренним заземляющим контуром 3. Роговые разрядники с поджигающими предохранителями установлены со етороны попадания во вторичные цепи высокого напряжения 3,3 кВ от силового источника 10. Устройство содержит исполнительные органы 11, с которыми связано реле тока 6 и цепь 12 напряжения 3,3 кВ.

Во втором варианте устройства (фиг. 2 последовательно с элементами первоначального зажигания 7 включены трансформаторы 13, вторичные обмотки кото5рых соецинены параллельно и npncoeamie ны к исполнительному органу 11, состо щему, например, из тиристора и других элементов. Кроме того, возможен вариант, когда источник оперативного тока выполнен на переменном токе, тогда элементы первоначального зажигания подключены к раз- нопалярным шинам источника питания. Устройство по первому варианту рабо тает следующим образом. При попадании напряжения +3,3 кВ от силового источника 10 во вторичные цепи 2 оно через поджигающий предохранитель 8, шину постоянного оперативного тока попадает на элемент первоначального зажигания 7, который за десятые цоли микросекунды пробивается и выравнивает потенциал жил вторичных цепей 2 и внутреннего заземляющего кон тура 3, образуя цепь для тока короткого замыкания, создает условия для отключения силового источника 10 по прямому току. С возрастанием тока во вторичных цеоях предохранители 8 горят и ионизированная плазма с большой скоростью вы рывается из предохранителя через отверстие, делая воздушный зазор между элек родами рогового разрядника 9 токопро- водящим. Между этими электродами возникает дуга и ток минует вторичные цепи после предохранителя 8, через роговой разрядник 9 к внутреннему заземляющем контуру 3 и через реле тока 6 к наружному заземляющему контуру 4. Поврежде ние локализуется и имеет малые размеры. Элемент первоначального зажигания 7 при этом токе не может разрушаться. После ликвидации повреждения он, как и поджигающий предохранитель, заменяется новым. Поэтому элемент 7 закрываетса кожухом. Применение одного элемента 7 для защиты вторичных цепей без элементов 8 и 9 не представляется возможным так как время отключения коммутационной аппаратуры составляет десятые доли секунды. Применение элементов 8 и 9 без диодного блока и элементов первоначального зажигания невозможно без пробоя изоляции элементов вторичных цепей (отсутствует путь тока, заставляющий гореть поджигающий предохранитель 8). Рабочие характеристики элементов 7 принимаются разными для того, чтобы предотвратить протекание тока через разделительный циод и маломощную аккумуляторную батарею, так как при попадании напряжения 3,3 кВ в плюс оперативных цепей может сработать в первую очередь 96 элемент первоначального зажигания, установленный в минусе оперативных цепей. Время срабатывания элемента первоначального зажигания, например разрядника Р-35, с напряжением пробоя 350 В гарантируется не более 3 мкс. При попадании 3,5 кВ время срабатывания разрядника будет приблизительно составлять О,3 МКС, т. е. пробоя изоляции вторичных цепей, испытываемой переменным напряжением 1ОО В в течение одной минуты, не будет происходить. Исключается возможность пробоя изоляции при недопустимых коммутационных напряжениях. Устройство по второму варианту работает следующим образЪм. При прохождении тока короткого замыкания через элементы 7, трансформаторы 13, индуцируемый во вторичных обмотках трансформаторов ток подается к исполнительному органу 11, который срабатывает и отключает электроустановку. Расширяются функциональные возможности устройства, так как оно может работать, как отмечено выше, и при отсутствии диодного блока, аккумуляторной батарея. Работает с оперативным источником, со держащим выпрямительные элементы (диоды), с маломощной аккумуляторной батареей, пвюс которой подсоединен к шинам пог ваянного тока через маломощный дйоа « т. д. Устройство по второму варианту обладает большой надежностью, позволяет резервировать защиту, выполненную на реле тока 6, отказ которой возможен при наличии шунтирования внутреннего 3 и наружного 4 контуров, например броней кабелей и т. п. Отказ защиты с реле тока 6 возможен и неисправ- . ности ее элементов. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет надежно защищать электроустановку с маломощным источником оперативного тока. Формула изобретения Устройство для защиты электроустановки, содержащее оперативный источник для вторичных цепей, предохранители, внутренний и наружный контуры, подключенные в рассечку между упомянутыми контурами реле тока, связанные с исполнительными органами, установленные на оджигаиощих предохранителях вторичных епей роговые разрядники, одним электодом соединенные с плавкой вставкой. 78 а другим с внутренним заземляющим контуром, и элемент первоначального зажигания, включенный между минусовой шиной источника питания и внутренним заземляющим контурсА, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем использования его в электроустановках с маломощным источником оперативного тока на аккумуляторной батарее, оно пополнительно снабжено вторым элементом первоначального зажигания, включенным между внутренним заземляющим 98 контуром и плюсовой шиной оперативного источника питания, при этом в качестве упомянутых элементов первоначального зажигания использованы разрядники с разными характеристиками срабатывания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 264516, кл. Н 02 Н 7/22, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2576207/24-О7, кл. Н 02 Н 7/22, 1978.