Коммутационный аппарат защиты

и)752550 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистически кРеслублнкпо делам изооретеиий и открытий(54) КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ ЗАЩИТЫ Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным аппаратам зашиты 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 токо- ограничивающих 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 электро- динамический выключатель, в котором для 2обеспечения селективности параллельно главным контактам через дополнительные контакты подключен резистор, в цепи которого установлен электромагнитный расцепитель максимального тока 3.5Основной его недостаток - трудность вобеспечении селективности в многоступенчатой распределительной сети, поскольку место КЗ определяется по превышению тока в шунтирующем резисторе заранее определенного уровня - уставки расцепителя 1 О максимального тока.Кроме того, в такой системе отсутствуетрезервирование при отказе нижестоящего аппарата. Наиболее близким по технической стшности к предлагаемому является токоограничивающий выключатель, который имеет механизм свободного расцепления с независимым электромагнитным расцепителем и, размещенные в каждом полюсе, главные кон О такты с дугогасительной камерой, дополнительные контакты с дугогасительной камерой, включенные последовательно с главными контактами и зашунтированные резистором, и механизм для разведения дополни3тельных контактов при протекании аварийного тока 14.Известный выключатель имеет высокуюкоммутационную способность (до 250 кА)хорошее токоограничение и быстродействие,но не обеспечивает селективное действие защиты,Цель изобретения - обеспечение селективной защиты.Поставленная цель достигается тем, чтокаждый полюс аппарата снабжен механическим узлом задержки возврата в замкнутое состояние дополнительных контактов иполупроводниковым узлом задержки срабатывания независимого электромагнитногорасцепителя с обратно зависимой характеристикой срабатывания, вход которого подключен к резистору, шунтирующему дополнительные контакты, а выход - к катушкенезависимого расцепителя.Кроме того, с целью повышения 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 шунтирующем 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 б 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 )н (в зависимости от количества последовательно включенных аппаратов такого типа источника до места КЗ). 4При этом механический узел 7 задержки препятствует немедленному повторному замыканию контакта 4. Г 1 о истечении выдержки времени, создаваемой полупроводниковым узлом 8 задержки, происходит расцепление главных контактов, т, е. отключение поврежденного участка сети.Механизм разведения дополнительныхконтактов может быть выполнен различным способом. Это может быть электродинамическая петля тока, либо соленоид, катушка 10 которого включена в цепь тока, а шток механически связан с дОполнительными контакта ми.Механический узел задержки на возвратв замкнутое состояние дополнительных контактов может быть выполнен, например, в 15 виде храповичного 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-.20ния 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 шунтирующих резисторах последовательно включенных аппаратов такого типа тем больше, чем ближе аппарат находится к месту КЗ. (Предполагается, что аппарат, расположенный ближе к источнику энергии имеет больший номинальный ток, и, соответственно, меньшее сопротивление шунтирующего резистора, которое выбирает ся из условияр нОнК 9 нгде Ьи,) - номинальные напряжения иток аппарата;К - коэффициент, характеризующий, во сколько раз ток, огра ниченный резистором, превышает номинальный ток аппарата при непосредственном подключении к источнику).Поскольку полупроводниковый узел 8выдает команду на расцепление главных контактов с выдержкой времени, обратной зависимой от величины напряжения на резисторе 5, расцепление происходит только у аппарата, ближайшего к месту КЗ, а после завершения процесса дугогашения узлы 8 выЗ 0 шестоящих аппаратов прекратят отсчет выдержки времени и вернутся в исходное сос.тояние. Для того, чтобы процесс анализа места КЗ не нарушался повторным замыканием контактов 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; 1, - от момента5возникновения тока КЗ до погасания дуги на дополнительных контактах, 1- выдержки времени, создаваемой узлом 8 задержки;1- времени срабатывания механизма свободного расцепления и горения дуги на главных контактах.Таким образом, независимо от места КЗ отключение производится ближайшим к месту КЗ аппаратом с минимально возможным полным временем отключения, зависящим от величины тока, ограниченного суммарным числом введенных в контур шунтирующих1 О резисторов. Причем, чем ближе место КЗ к источнику энергии, тем меньше время отключения за счет уменьшения времениЕсли же ближайший к месту КЗ аппарат по какой-либо причине не произвел отключение поврежденного участка, защита сети обеспечивается вышестоящим аппаратом, имеющим соответственно большее время 1 2.При недостаточной коммутационной (включающей) способности главных контактов они могут быть снабжены узлом 9 отброса. Процесс отключения в этом случае2 О во многом аналогичен ранее рассмотренному за исключением появления паузы между исчезновением тока в главной цепи и повторным замыканием главных контактов при разомкнутых дополнительных контактах.Поскольку главные контакты и механизм свободного расцепления не имеют кинематических связей с дополнительными контактами, конструкция данного аппарата может быть выполнена блочной: из основного селективного или токоограничивающего выключа- зо теля и токоограничиваюшего блока, содержащего дополнитеЛьные контакты с узлами размыкания и задержки, шунтирующие резисторы и полупроводниковый узел задержки.35Предлагаемое устройство позволяет обес печить селективную защиту при сохранении токоограничения и быстродействия и тем самым повысить надежность и бесперебойность электроснабжения. 1. Коммутационный аппарат защиты, со. держащий 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 кор 1 тактами и зашунтированные резистором, и механизм для разведения дополнительных контактов при протекании аварийного тока, от,гичающийся тем, что, с целью обеспечения селективной защиты, каждый полюс 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, шунтируюшему дополнительные контакты, а выход - к катушке независимого электромагнитного расцепителя.2. Коммутационный аппарат по п. 1, от,гичающийся тем, что, с целью повышения коммутационной способности, главные контакты снабжены узлом отброса при протекании аварийного тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кузнецов Р. С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжениедо 1000 В. М.,Энергия, 1970, с. 177 - 83.2. Тгер 1 оъ, Быстродействуюгций выключатель фирмы АЕСг для токоограничиваюгцей селективной зашиты. Тесгп. М 111 АЕСгТеецп 1 сеп, 1968, 58,1, с. 36 - 38.3. Авторское свидетельство СССР471618, кл. Н 01 Н 771 О, 1972.4. Токоограничиваюший выключательфирмы 5 сцаге г.г. СО Еесг 1 са 1 Сопэгцс 11 оп ацс Мап 1 епапсе, 1976, у. 75,3,р. 1,5, р,