Способ отключения цепи токоограничивающим выключателем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Сееетсмия Социалистических Республик(22) Заявлено 04,01,79 (21) 2706513/24-07 с присоединением заявки йо -)(э Н 01 Н 77/10 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621. 3. ,064.2(088.8) Дата опубликования описания 23,1180(54) СПОСОБ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПИ ТОКООГРАНИЧИВАОцИМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ1Изобретение относится к эксплуатации низковольтных электрических аппаратов и может быть использовано прй защите от токов короткого замыкания (КЗ) низковольтных цепей большой 5 мощности.Преимущество токоограничивающих выключателей при защите ими мощных низковольтных цепей заключается в том, что ограничивая ток КЗ, они сни О жают нагрузки как на защищаемую ими цепь, так и на свою дугогасительную систему и корпус. для токоограйичивающих выключателей энергия дуги отключения и обусловленное ее вЫделе ние давление в корпусе при коммутировании токов КЗ являются основными факторами, определяющими их предельную коммутационную способность, что должно учитываться при выборе как 2 О конструкции таких выключателей, так и способа защиты ими мощных цепей низкого напряжения,Снижение величины пропускаемого тока и энергии дуги отключения можно 25 обеспечить или за счет увеличения специальных устройств разведения контактов (электродинамических или электромагнитных) или за счет использования двух или нескольких разрывов в 30 полюсе. Анализ показывает, что для заметного снижения пропускаемого тока и энергии дуги отключения, особенно необходимого при отключении трехфазных цепей с надряжением свыше 380 В, требуется существенно увели" чивать размеры устройства для быстрого разведения контактов, что экономически нецелесообразно.Известен способ снижения пропускаемого тока и энергии отключения, заключающийся в использовании (пропускаемого тока и энергии отключения) контактной системы с двумя или более разрывами в полюсе. Такой способ часто находит применение в выключателях, предназначенных для защиты мощных цепей )1 и 2).Однако обеспечение надежного отключения аварийных токов всеми описанными выключателями цепей с равным напряжением приводит к тому, что все эти выключатели должны иметь неоправданные запасы по габаритам, а, следовательно, материалоемкости и стоимости при защите цепей с более низким напряжением.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу отключения цепей выключателем с после60 довательно включенными разрывами вполюсе, каждый из-которых выполненс возможностью токоограничения, является способ отключения цепи выключателем с тремя разрывами 133Два или три последовательных разрыва в указанных выключателях механически и конструктивно связаны междусобой в единую контактную систему,вследствие чего в процессе отключения всегда участвуют все разрывы.Способ осуществления защиты мощных цепей токодграничивающими выключателями с контактными системами,ймеющими несколько разрывов, являетсй предпочтительным при сравнительновысоких напряжениях низковольтныхцепей (свыше 380 В)Как следует из результатов исследований процессов отключения мощныхцепей с токами КЗ токоограничивающими выключателями, значение энергии,дуги отключения существенно зависитот напряжения цепи.Токоограничивающие выключатели врежиме коммутирования ими токов короткого замыкания, в первом приближении, работают следующим образом. 25При отключении цепи токоограничивающими выключателями происходит вынужденное гашение дуги, т.е. не в момент естественного прохождения переменного тока через нуль, В этом случае, как и при отключении цепи постоянного тока, в дуге должна выделить,ся запасенная в цепи электромагнитная энергия,пропорциональная квадрату наибольшей величины пропускаемого 35тока н и индуктивности цепихф(ч, -),2Если при одинаковых. значенияхожидаемрго тока и постоянной времени 40цепи индуктйвность цепи пропорциональна напряжению и значение пропускаемого токапри отключении токоограничивающими выключателями цепи сболее Вйсоким напряжением большее,то значение выделяемой в дуге элек "Трбмагнитнои энергии, запасаемой вцепы; изменяется в большей степени," чем увеличение напряжения.Цель изобретения = сохранейие ве- личины отключаемой токоограничивающими выключателями мощности короткого замыкания при разных значенияхноминального напряжения и обеспечениевозмбжности использования выключателейс меньшей материалоемкостью.55Эта- цель достигается тем, чтообеспечивают постоянство величиныэнергии дуги отключенияв главномразрыве, соответствующее значениюэнергии дуги отключения цепи с наименьшим номинальным напряжением, длячего последовательно с главным разры"вомЙключайт" койструктивно несвязан, ные между собой и главныМ разрывомвспомогательные разрывы и отбирают: 65соответствовать условию -Й-( в -"-,ЭКэъ зм где ь"м моменты инерции подвижных частей токоограничивающих элементов выключателя и модуля, соответственноКЗЬ г Кэм - электродинамическиекоэффициенты токоограничивающих элементов выключателя и модуля, связывающие действующие на подвижную частьтокоограничивающего элемента вращающие моменты М с квадратом величиныйротекающего тока(И=1 ),Выключателем с последовательновключенным модулем производят отключение цепи с напряжением 660 В и током в ГУ раза меньших, чем ток,предельной отключающей способности выключателя прй 380 В и измеряют энергию дуги отключения Яо, выделяющуюсяв выключатале (в главном разрыве).Если эта энергия дуги меньше, чемпри отключении выключателем предельного тока КЗ при 380 В, уменьшаютразмеры токоограничивающего элементамодуля, а тем самым и токоограничивающую способность модуля настолько,чтобы в выключателе (в главном разрыве) при совместном отключении нм имодулем цепи 660 В значение энергиидугК отклю ения было таким же, как и вспомогательными разрывами излишнююэнергию дуги отключения, выделяющуюся при отключении цепи с более высоким номинальным напряжением,На чертеже представлено схематически устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит электродинамический токоограничивающий элемент 1, обеспечивающийодин разрыв цепи в полюсе, опытнымпутем определяется ток предельнойотключающей способности в цепи с напряжением 380 В, 50 Гц. Измеряетсязначение энергии дуги Ч в его разох,рыве (главном разрыве) при отключении им найденного значения тока.Измеренное значение энергии дугиЮг является предельно-доп.стимымдля дугогасительных камер 2; дугогасительных рогов 3 и корпуса 4. Длявозможности отключения с помощьюэтого базового выключателя короткозамкнутой цепи такой же мощности(44Р, ), но. при напряжении 660 Впоследовательно к базовому выключателю подключается дополнительный разрыв, конструктивно выполненный в виде отдельного модуля, заключенного всвой корпус 5. Модуль имеет электродинамический токоограничивающий элемейт, выполненный в виде одинарнойэлектродинамической петли 6 с однимразрывом. При этом соотношение параметров токоограничивающих элементовбазового выключателя и модуля должнов цепи с напряжением 380 В. Для отключения цепи с напряжением 1140 Впоследовательно включают два модуляи обеспечивают таким же способомпостоянство энергии в главном разрыве. формула изобретенияСпособ отключения цепи токоограничивающим выключателем с последовательно включенными разрывами в полюсе, каждый иэ которых выполнен с возможностью токоограничения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюЯ .сохранения величины отключаемой мощности короткого замыкания при разныхноминальных напряжениях и обеспечения возможности использования менеематериалоемких выключателей, после довательно с главным разрывом вкюпочают конструктивно не связанные между собой и с главным разрывОм вспомогательные разрывы и отбирают указанными вспомогательными разрывамиизлишнюю энергию дуги отключения,"ф выделяющуюся при отключении цепи сноминальным напряжением, превышающим наименьшее номинальное напряжение, и таким образом обеспечиваютпостоянство величины энергии дуги25 отключения в главном разрыве, соот.ветствующее значению энергии дугиотключения цепи с наименьшим номинальным напряжением,Источники инФормации,ЗО принятые во внимание при экспертиэе1. Выключатель типа Т фирмыТегавс Япония.2, Выключатель типа АЕС-Те 1 еГцпМеп,ФРГ.З 5 3. Патент США Р 4031492,ф 33516, 1976,Определение наиболее рациональных соотношений между параметрами кон= тактно-дугогасительных систем выключателя (главного разрыва) и модулей (вспомогательных разрывов) производят расчетным путем, используя математическое моделирование процесса отключения цепей с токами КЗ токоограничивающими выключателями. При этом учитывается необходимое условие постоянства энергии дуги отключения в главном разрыве - в выключателе. Народно-хозяйственный эффект от применения предлагаемого технического решения образуется эа счет того, что базовый выключатель, предназначенный для работы в цепях с напряжением только 380 В, имеет на 15-20 меньше материалоемкость, габариты и стоимость по сравнению с выключателем, предназначенным для защиты цепей такой же мощности, но при напряжении как 380, так и 660 В, а потребность в выключателях для эащитц цепей 380 В составляет более 90 всего выпуска. Предварительные расчеты показали, что народно-хозяйственный эффект от применения предлагаемого способа составляет, в среднем 8,75 руб. н, каждый токоограничиваю" щий выключатель, что при ожидаемом объеме выпуска в 1985 г 870 тцс.шт.составит всего 6 млн. рублей.782017 157/65 Тираж 844 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5Зака илиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Е.СафоноваРедактор С.Патрушева Техред Е. Гаврилешко Корректор Л.Ив