Быстродействующий коммутационный аппарат Советский патент 1982 года по МПК H01H33/62 

() БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к коммутационным аппаратам, предназначенным для защиты силовых электрических сетей, содержащих элементы, чувствительные к коммутационным перенапряжениям и токовым перегрузкам, например полупроводниковые устройства. Известны коммутационные аппараты, содержащие плавкие предохранители для отключения нагрузки l. Такие аппараты обеспечивают достаточно быстрое отключение без дополнительных коммутационных перенапряжений, но не могут обеспечить надежную защиту полупроводниковых приборов в связи с большим диапазоном изменения рабочих токов, что вызывает существенные затруднения в достижении соответствия защитных интервалов предохранителей и полупроводниковых приборов. Известны также коммутационные апг. параты, содержащие короткозамыкатели и позволяющие защитить поврежденную сеть без дополнительных коммута- ционных перенапряжений (2.. Ограниченное распространение короткозамыкателей связано с тем,что они не могут применяться самостоятельно и используются только в комплекте с автоматическими выключателями сравнительно большой мощности и быстродействия. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является быстродействующий коммутационный аппарат , содержащий разъединитель, подключенный к входным зажимам автоматического выключателя, блок защиты, вход которого соединен с клеммой для подкгйочения нагрузки, а выход - к входу блока управления, один выход которого через независимый расцепитель соединен с автоматическим выключателем, а другой выход подключен к входу быстродействующего коротителя. В данном аппарате при перегрузках 3Э первым срабатывает автоматический выключатель, а через промежуток времени, достаточный для образования электрической дуги между размыкающим контактами, срабатывает быстродействующий коротитель, при этом ток короткого замыкания ограничивается сопротивлением дуги, а гашение дуги ускоряется за счет увеличения тока отключения. .Применение известного аппарата позволяет быстро размыкать электрическую цепь (до 10 мс) без значительных коммутационных перенапряжений зЗОднако ускорение гашения электрической дуги за счет увеличения тока отключения до величины, близкой к току трехфазного короткого замыкания, увеличивает мощность электричес кой дуги размыкания, что оказывает отрицательное воздействие на силрвые контакты, а также может привести к появлению токопроаодящих мостиков в изоляции дугогасительной системы аппарата. Учитывая, что для достижения максимальной скорости размыкания кон такты выполняются обле1 ченной конструкции. Это обстоятельство приводит к их обгоранию и сокращению срока службы отключающей системы, отказ ко торой влечет за собери отказ коммутационного аппарата в целом из-за меха нической блокировки отключающей и короткозамыкающей систем. Целью изобретения является повыше ние надежности работы аппарата. Указанная цель достигается тем, что аппарат, содержащий разъединитель, подключенный к входным зажимам автоматического выключателя, блок защиты, вход которого соединен с клеммой для подключения нагрузки, а выход подключен к входу блока управления , один выход которого через независимый расцепитель соединен с автоматическим выключателем, а другой выход подключен к входу быстродействующего коротителя , снабжен быстродействующим прерывателем, быстродействующий коротитель выполнен с управ ляемым полупроводниковым вентилем, выходы быстродействующего коротителя подключены к входным зажимам автоматического выключателя,а в цепь управляемого полупроводникового вентиля быстродействующего коротителя включен быстродействующий прерыватель. В качестве быстродействующего прерывателя может быть использован плавкий предохранитель или же он может быть выполнен в виде конденсатора, включенного последовательно с ограничительным резистором и параллельно с разрядным резистором. На чертеже изображена структурная схема быстродействующего коммутационного аппарата. Предлагаемый аппарат содержит разъединитель 1 и автоматический выключатель 2, предназначенный для включения и выключения электрической сети, питающей полупроводниковую установку, блоки защиты 3 и управления k, независимый расцепитель 5К входным зажимам автоматического выключателя 2 подключен полупроводниковый быстродействующий коротитель 6, срабатывание которого осуществляется при помощи тиристора 7Последовательно с тиристором 7 включен быстродействующий прерыватель 8. Принцип работы устройства с полупроводниковым коротителем заключается в следующем. I .-В начальный период короткого замыкания или перегрузки сети срабатывает блок защиты 3, при этом блок управления k воздействует на независимый расцепитель 5 и открывает тиристор 7. Тиристор 7 открывается практически мгновенно и осуществляет кратковременное трехфазное короткое замыканиена входе отключающей системы автоматического выключателя 2, которое отключается быстродействующим прерывателем 8. Описанная последовательность действия элементов обеспечивает получение бестоковой паузы в цепи силовых контактов автоматического выключателя длительностью 1-10 мс (от момента открывания тиристора 7 до момента разрыва цепи быстродействующим прерывателем 8). В течение этой паузы под действием независимого расцепителя 5 начинается размыкание силовых контактов автоматического выключателя 2,что обеспечивает отключение без дополнительных коммутационных перенапряжений при значительно сниженной энергии электрической дуги. В рабочем режиме сети полупроводниковый коротитель 6 находится в закрытом состоянии и токами нагрузки не обтекается. 59 В качестве независимого расцепите ля 5 может быть использован электродинамический расцепитель известной конструкции, например, применяемый в аппаратуре системы опережающего от ключения. В качестве быстродействующего пре рывателя 8 может быть использован бы стродействующим плавкий предохранитель типа ПНБ. При использовании в качестве быстродействующего прерывате ля емкости с резисторами длительност бестоковой паузы на контактах автома тического выключателя определяется временем заряда емкости, которое может регулироваться ограничительным резистором, включенным последователь но. Для возврата схемы после срабаты вания защиты используется разрядный резистор, включенный параллельно. При срабатывании быстродействующего коммутационного аппарата защита поврежденной полупроводниковой установки начинается с энергетической изоляции ее от источника питания и определяется практически временем открывания тиристора 6. Последующее отключение от источника питания автоматическим выключателем 2 осуществляется при снижении выделяемой энергии на его контактах за счет создания бестоковой паузы, при этом полное время отключения источника питания быстродействующим коммутационным |аппаратом не превышает 10 мс. Отключение силовых контактов автоматического выключателя 2 в бестоковую паузу, создаваемую полупроводниковым коротителем 6 до срабатывания быстродействующего прерывателя 8, поз воляет повысить срок службы и надежность работы аппарата за счет уменьшения обгорания силовых контактов под воздействием электрической дуги размыкания. 5 Формула изобретения 1. Быстродействующий коммутационный аппарат, содержащий разъединитель, подключенный к входным зажимам автоматического выключателя, блок защиты, вход которого соединен с клеммой для подключения нагрузки, а выход подключен к входу блока управления, один выход которого через независимый расцепитель соединен с автоматическим выключателем, а другой выход подключен к входу быстродействующего коротителя, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности работы аппарата, он снабжен быстродействующим прерывателем, быстродействующий коротитель выполнен с управляемым полупроводниковым вентилем , выходы быстродействукнцего коротителя подключены к входн1 1м зажимам автоматического выключателя, а в цепь управляемого полупроводникового вентиля быстродействующего коротителя включен быстродействующий прерыватель. 2. Аппарат по п. 1,отличающ и и с ятем, что в качестве быстро действующего прерывателя использован быстродействующий плавкий предохранитель. 3- Аппарат по п. 1,отличающ и и с я тем, что быстродействующий прерыватель выполнен в виде конденсатора, включенного последова;гел--но с ограничительным резистором ипараллельно с разрядным резистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Намитоков К.К. и др. Плавкие предохранители. М., Энергия, 1979 с. 176. 2.Глух Е.М. и др. Защита полупроводниковых преобразователей. М., Энергия, 1970, с. 152. 3.Авторское свидетельство СССР № 119908, кл. Н 01 Н 33/1, 1958.