Способ защиты мощных цепей токоограничи-ВАющиМи ВыКлючАТЕляМи Советский патент 1981 года по МПК H01H73/00 

Изобретение относится к защите ни ковольтных мощных цепей электрически ми коммутационными аппаратами, в час ности токоограничивающими выключателями. Известны способы запщты -мощных низковольтных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными тог коограничивающими элементами,которы срабатывают пхэд действием протекающего тока короткого замыкания(КЗ) и вводят в цепь электрическую дугу раньше, чем происходит размыкание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальньтх рас цепителей тока.. При таком способе защиты вследствие того, что возмущающее воздействи напряжения дуги между контактами выКлючателя на цепь происходит до того как ожидаемый ток цепи возрастет до своего максимального значения, происходит ограничение тока. Врезультате зтого уменьшается, по сравнению со случаем защиты той же цетги нетокоограничивающим выключателем, термическое и электрическое воздействие пропускаемого (ограниченного) тока на защищаемый объект и всю цепь в целом, а также уменьшается действие тока и энергии дуги отключения на выключатель. Это позволяет существенно снизить требования к устойчивости заищщаемых объектов к токам КЗ и обеспечить высокую предельную коммутационную способность выключателей при их малых габаритах. Такой спогсоб защиты цепей токоограничивающию выключателями широко используется особенно при. защите мощных низковольтных цепей jjlj. Однако, в ряде случаев, например при защите тиристорных преобразователей и други}с объектов с полупроводниковыми элементами, требования к снижению значения аварийных токов предъявляются более жесткие, чем может обеспечить известный способ. Трудности повышения токоограничивающих свойств токоограничивающих выключателей заключаются в том, что после разведения токоограничивающим элементом . контактов и появления на них электрической дуги ток в цепи продолжает-, возрастать до тех пор, пока дуга не выйдет из межконтактного промежутка в дугогасительную камеру. Величина зазора, при котором дуга может выйти из межконтактного промежутка, составляет не менее от 3 до 5 мм, а для прохождения расходящимися контактами .такого пути требуется сравнительно большое время. В результате - максимальное значе1ше пропускаемого- тока при защите мощных цепей токоограничивающими выключателями в несколько раз превышает значение тока уставки токоограничивающего элемента. Заметно увеличить скорость рас5 :ождения контактов и снизить значение пропускаемого тока за счет повьшения мощности и размеров токоограничивающих элементов, как показывает анализ, нельзя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ отключения токов КЗ выключателями серии A3700 1. , - ,/

Однако при увеличении размеров взаимодействующих шин токоограничителей в -6 раз, максимальное зна-, чение пропускаемого тока снижается лишь на 15-20%. Кроме того, недостатками способа являются невозможность защиты объектов с низкой усТОЙЧИВОСТЫР5 к токам КЗ, снижение рересурса выключателей при отключении непредельных токов КЗ.

Цель изобретения - повьшение ресурсов токограничиваю111 1х выключателей и расширение их функциональных возможностей за счет снижения нагрузок на защищаемый объект.

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты мощных цепей то ко о гр аничивающими выключат елями, снабженными токоогра1шчивающими элементами, путем введения в цепь элек-в рической дуги за счет срабатыва1-шя токоограничивающих элементов под действием протекающего тока короткого замыкания раньше, чем производят размыкание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальных расцепителей тока.

при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обеспечивают металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателей раньше, чем начинают ограничение тока токоограничивающими элементами этих выключателей.

На фиг. 1 схематично показана защищаемая цепь; на фиг. 2 - вариант

0 осуществления способа; на фиг. 3 эпюры токов через вьпслючатель и нагрузку.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

5 Имеется цепь, например, постоянного тока с мощным источником тока (генератором), индуктивность и активное сопротивление которого вместе с подводящими питание к выключателю шинами имеет значение L и R и отводящую линию. Последняя может быть представлена в виде нескольких п участков с сосредоточенными значениями индуктивности и активного сопротивления, равным L и R . На фиг. 1 представлено два таких участка. I

При возникновении КЗ на защищаемой токоограничивающим. выключателем линии, например в точке А, ток в цепи начинает возрастать. После достижения током определенной величины, например двух или трехкратной по отношению к значению номинального тока производится металлическое перемыкание отводящих зажимов выключателя, т.е. место КЗ переносится в точку В. Этим ограничивается поступление энергии в защищаемую цепь от источника тока и в защищаемой цепи с полулроводниковыми элементами или другими, чувствительными к амплитуде и импульсу тока, значение протекающего тока не возрастает. В то же время через вы, ключатель ток начинает возрастать

быстрее и при достижении им величины установки максимального тока расцепителя (7-10 1ц)происходит расцепление механизма выключателя. При значении тока, равного току уставки токоограничивакщего элемента, начинается расхождение контактЬв под действием развиваемых токоограничивающим элементом сил, вводится в цепь электрическая дуга и происходит отключение цепи с ограничением тока КЗ. так как энергия от источника после премыкания отводящих заж1{мов выключателя не поступает в индуктивность отводящей линии и нагрузка не накапливается в ней и в дальнейшем не выделяется в дуге отключения, а резкое возрастание тока через выключатель приводит к быстрому срабатыванию его токоограничивающего элемента и эффективному ограничению тока, зна чение энергии отключения в выключателе сравнительно, невелико. Указанное значение меньше, или, по крайней мере, не больше того значения, которое было бы при отключении выключателем цепи с первоначальным (до перемыкания отводящих зажимо выключателя) местом КЗ, Ток в цепи между нагрузкой и перемкнутыми отводящими зажимами выключателя после отключения выключателем цепи от источника тока может некоторое вре протекать, но величина этого тока не велика и поэтому не опасна для нагрузки (полупроводниковых элементов). Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Имеется однофазный источник 1 переменного тока и токоограничивающий автоматический выключатель 2, подводящими зажимами подключейньш к источнику тока. К отводящим зажимам вы ключателл подключены токовые катушки 3, в.которые-помещен составной стержень 4 из ферромагнитного и неферромагнитного материалов. Этот стержень удерживается пружиной 5 в таком положении, чтобы в исходном по ложении в каждую из катушек 3 входила только часть ферромагнитной встав ки стержня 4 (они показаны заштрнхованньм). На стержне закреплен мостиковый контакт 6, против которого рас положены контакты 7, каждый из которых соединен с одной из шин отводяще линии. Индуктивность и омическое сопротивление линии представлены в вид сосредоточенных индуктивностей 8 и резисторов 9. Нагрузкой является полупроводниковый выпрямитель 10 с отводящими зажимами 11. При КЗ на ОТВОДЯ1ДИХ зажимах 11 вы прямителя 10 через выпрямитель начинает протекать ток КЗ. При заданном значении тока ферромагнитные части стержня 4 втягиваются в катушки 3 и замыкаются контакты 6 и 7. До замыкания этих контактов ток через выключатель и нагрузку протекает одинаковый (эпюры на фиг. З). После замыкания контактов 6 и 7 ток, протекающий через выключатель, начинает резко возрастать, а ток через нагрузку - уменьшается. При этом мостиковый контакт 6, лод действием электродинамических сил, обусловленных его взаимодействием с отводящими токонесущими шинами (образуется П-образный контур), прижимается к контактам 7, чем и обеспечивается электродинамическая устойчивость указанных контактов при протекании пропускаемого тока выключателем. Под действием нарастающего протекаемого тока срабатывают максимальные расцепители тока выключателя, его тЬкограничивающие элементы, в результате чего происходит ограничение тока и полное его отключение в цепи между источником тока и местом расположения контактов6 и 7, В короткозамкнутой цепи, включающей выпрямит.ель 10, сопротивле ше 9, индуктивность 8 и мостиковый контакт 6, затухание тока после замыкания контактов 6 и 7 определяется электромаг- / нитной постоянной этой цепио В момент времени, когда ток через выключатель снижается настолько, что электродинамических (со стороны П-образногО контура) и электромагнитных (со стороны катушек З) сил на мостиковый контакт 6 стает меньше усилий пружины 5, контакты б и 7 расходятся и ток в нагрузке 10 прерван. Формула изобретения Способ защиты мощных цепей токо- ограничивающими выключателями, снабженными токоограничивамщими элементами, путем введения в цепь электрической дуги за счет срабатывания токоограничивающих элементов под действием протекающего тока короткого замыкания прежде, чем производят раз- р 1кание контактов выключателя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него максимальных расцепителей тока, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьш1ения ресурса вы1слючателей и рас ширения их функциональных возможностей, при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обеспечнвают металлическое короткое замы(сание отводящих зажимов выключателей раньше, чем начинают ограничение то-:,

78430178

ка токоограничивающими элементами 1, Авторскоесвидетельство СССР

этих выключателей, 277915, л. Н01 Н 77/10, 1968.

Источники информации, 2, Авторскоесвидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизе № 296172, кл. Н01 Н 73/38, 1969.

L

/

J

игЛ