Способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями

(Я)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР1 . 2 (21) 4764293/07 .,(57) Использование. в схемах защиты мощ- (22) 04,12,89 , ных низковольгных цепей токоограничива-(46) 07,01.93. Бюл.М 1ющими выключателями, Сущность (71) Всесоюзный научно-исследователь- . изобретения: в способе защиты мощных цеский, проектно-конструкторский и техноло- пей токоограничивающими выключателями;гический институт низковольтного . при котором обеспечивают металлическое аппаратостроения, . короткое замыкание отводящих зажимов (72) А.С,Кобозев, Г,Ф,Мицкевич, С,Г,Мицке- выключателей раньше, чем начинают огравич и И,Н.Недайвода ., ничение тока токоограничивающими эле- . (56).Авторское свидетельство СССР . ментами этих выключателей, М 843017, кл. Н 01 Н 73/ОО, 1981, короткозамыкатель, осуществляющий ме.таллическое короткое замыкание отводя- (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ МОЩНЫХ ЦЕПЕЙ щих зажимов выключателя, подключают к ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИМИ ВЫКЛЮЧА- последним через управляющие токовые ТЕЛЯМИ:, ., ., - пи токоограничивающих элементов выклю. чателя. 4 ил. цеИзобретение относится к защите низко- . нается ограничение тока токоограничиваю-, вольтных мощных цепей электрическимищимиэлементамиэтихвыключателей.коммутационными аппаратами, в частности В данном способе нагрузки на защища-, токоограничивающими выключателями, и емый объект от тока КЗ снижается, но на-является дополнительным по отношению к , грузка на источник тока и сам основному авторскому свидетельству СССР токоограничивающий выключатель увеличи М 843017. вается, Причем снизить указан ную нагрузку 00В основном изобретении описан способот тока КЗ за счет повышения эффективно защиты мощных цепей токоограничиваю- . сти работы токоограничивающегоэлемента (Я щими выключателями, снабженными токо- " практически невозможно. Это обусловлено) ограничивающими элементами, путем тем, что при увеличении длины активной введения в цепь электрической дуги за счет " части токоограничивающих элементов пасрабатывания токоотраничивающих зле-раллельйо с увеличением электродинамичементов под действием протекающего токаских сил возрастает и масса подвижной короткого замыкания (КЗ) прежде, чем про- части .токоограничивающего элемента, пе- ф изводят размыкание контактов выключате-, ремещающей контакт-деталь в сторону отля под действием механизма свободного . ключения. Уменьшить же сечение расцепления при воздействии на него мак- подвижной части токоограничивающего симальных расцепителей тока, при возник- элемента и тем саь,ым снизить его массу, а новении на защищаемом объекте КЗ значит и инерционность срабатывания обеспечивают металлическое КЗ отводящихнельзя, так как сечение выбирается исходя зажимов выключателей раньше, чем начи- из условий протекания номинального тока20 25 30 по токоведущим частям токоограничивающего элемента.Цель изобретения - повышение быстродействия защиты и уменьшение вредного воздействия тока КЗ на токоограничиваю щий выключатель и источник питания защищаемой цепи.Поставленная цель достигается в способе защиты мощныхцепей токоограничивающими выключателями по а.с. М 843017 10 тем, что короткозамыкатеЛь, осуществляю- "- щий металлическое КЗ отводящих зажимов выключателя цепи, подключают к последним через управляющие токовые цепитокоограничивающих элементов выключателя. 15Именно то, что короткозамыкатель, осуществляющий металлическое КЗ отводящих зажимов выключателя цепи, подключают к последнймчерез управляющие токовые цепи токоограничивающих элементов выключателя, повышает быстродействие защиты и обеспечивает уменьшение вредного воздействия тока КЗ на сам токоограничивающий выключатель и источник питания защищаемой цепи. Действительно, так как токоограничивающие элементы в нормальном режиме не обтекаются номинальйым током, а подключаются в цепь только при КЗ после перемы кания короткоэамыкателя отводящих зажимов; сечение их активных частей (взаимодействующих шин) может быть выбрано в несколько раз меньшим, В результате этого уменьшаются расстояниямежду осями взаимодействующих шин и их .масса, влияющие на быстродействие, 35 Сущность изобретения представлена на фиг,1-4.На фиг.1 показана схема питания потребителя с необходимыми элементами для осуществления защиты по 1 ребителя в соответствиис заявляемым способом врежиме перегрузок; на фиг.2 - схема по фиг.1 при осуществлении защиты потребителя в соответствии с заявляемым способом при возникновении у потребителя КЗ; на фиг,3. -. один из возможных"вариантов токоограничивающего автбматического выключателя для осуществленйя заявляемого способа в процессе отключения тока КЗ (один полюс) во включенном положении с дополнительной токовой цепью, при помощи которой осуществляется металлическое короткое замыкание отводящих зажимов; на фиг.4 - тот же вариант (по фиг.3) токоограничивающего выключателя, когда токоограничивающий элемент включен короткозамыкателем в цепь, с помощью которой осуществляетсяКЗ отводящих зажимов. В исходном положении (фиг.1) источникэлектроэнергии 1 соединен с нагрузкой 2 токопроводом 3 с помощью выключателя 4, который имеет комплект неподвижных контактов 5 и подвижных контактов 6. причем последние кинематически соединены с механизмом свободного расцепления 7, включающем расцепители максимального тока. При этом каждый подвижный контакт 6 полюса соединен с токоограничивающим элементом 8 этого же полюса только кинематически, Электрически же каждый токобграничивающий элемент 8 своим подводящим зажимом 9 подключен к отводящему зажиму 10 выключателя 4, а своим отводящим зажимом 11 токоограничивающий элемент подключен к неподвижному контакту 12 второго комплекта контактов, с помощью которого токоограничиващие элементы 8 замыкаются с подвижным контактом 13 короткозамыкателя 14, установленным на металлической пластине 15, являющейся одновременно подвижной частью индукционно-динамического механизма короткозамыкателя 14. Из подводящего зажима 9, отводящего зажима 11, неподвижных контактов 12 и подвижных контактов 13 короткозамыкателя 14 и складывается управляющая токовая цепь токо- ограничивающего элемента 8.Катушка 16 короткозамыкателя 14 включена через тиристор 17 на конденсатор 18, который имеет свою систему питания (на чертеже не показана), Система управления тиристором 17 включена на выход блока 19 управления. Выходы датчиков 20 тока включены на входы расцепителя максимального тока механизма свободного расцепления 7. и на входы блока 19 управления,Индукционно-динамический механизм короткозамыкателя 14 включает металлическую пластину 15 и катушку 16.В одном из возможных вариантов токоОгранйчивавщего выключателя для осуществления заявляемого способа (фиг,3) подвижные контакты 6 выполнены в виде мостиков, закрепленных в траверсе 21, и прижаты к неподвижным контактам 5 контактными пружинами 22.Траверса 21 соединена с механизмом свободйого расцепления 7 звеном 23, Токо- ограничивающий элемент 8 полюса выполйен в виде двух параллельно расположенных токоведущих шин 24 и 25, соединенных между собой гибким соединением 26.Одна из шин 24 соединена гибким соединением 27 с шиной 28, которая подключена к одному из отводящих зажимов 10 выключателя 4 (на чертеже зажим не показан). Вторая шина 25 токоограничиващего элемента 8 с помощью пружины 29 установ 1"86529лена на упоре 30, На шине 25 установлен контакт 12. Напротив него установлен подвижный контакт 13, закрепленный на металлической пластине 15 индукционно-динамического механизма, Катушка 16 установлена на основании 31, Шток 32 механически укреплен на металлической пластине 15 и снабжен возвратной пружиной 33. Между шинами 24 и 25 установлена изоляционная прокладка 34. В отверстии корпуса выключателя установлен шток 35, скрепленный с диском 36, установленным с возможностью воздействия на него шины 24. Второй конец штока 35 введен в отверстие 37 и траверСе 21 с возможностью воздействия его при движении на по 15 движные контакты 6. Между шиной 24 икорпусом выключателя установлена воз-вратная пружина 38. 20 Осуществление предлагаемого способапроизводится следующим образом (фиг.2). При КЗ в нагрузке 2 ток в цепи начинает возрастать, При достижении током КЗ величины уставки срабатывания механизма свободного расцепления 7 Происходит расцепление указанного механизма.Так как механизм свободного расцепления 7 при воздействии на него максимальных расцепителей тока имеет собственное 30 время срабатывания, равное для разных выключателей примерно 5 - 10 мс, подвижные контакты 6 даже после достижения током КЗ величины тока уставки механизма сво-. бодного расцепления 7 остаются некоторов время в исходном. положении "замкнуто" с неподвижными контакгами 5.Параллельно происходит процесс срабатывания блока 19 управления металлическим КЗ, Когда величина тока КЗ достигает 17. При разряде конденсатора 1.8 через катушку 16 протекает мощный импульс тока. В результате подвижная металлическая пластина 15 индукционно-динамического механизма короткозамыкателя 14 быстро через доли миллисекунды) перемыкает контакты 12 контактами 13, Происходит металлическое КЗ отводящих зажимов 10 выключателя 4. Именно с этого момента начинает протекать ток КЗ через токоограничивающий элемент 8, который и осуществляет разведение подвижйых 6 и неподвижных контактов 5 выключателя 4(фиг,2), Так как при протекании номиналь. ного тока через контакты 5 и 6 ток через токоограничивающий элемент 8 не протекает, то сечения его активных т.е. взаимодействующих) частей выбраны значительно значения тока срабатывания блока 19 управления, происходит открытие тиристора меньшими, чем необходимо для обеспечения протекания номинального тока.Далее описана реализация заявляемогоспособа на примере работы изображенногона фиг.З и 4 одного из возможных вариантовавтоматического выключателя для его осуществления,При возникновении цепи тока КЗфиг.4) на катушку 16 индукционно-динамического механизма короткозамыкателя 14подается через тиристор 17 от конденсатора 18 импульс тока, который вызывает отброс от катушки 16 металлической пластины 15. Подвижные кбнтакты 13, установлейныена металлической пластине 15; замыкаютсяс контактами 12, установленными на одномконце шинЬ 25, которая прижата к упору 30пружиной 29, Ток, протекающий через, токо- ведущие щинй 24 и 25 вызывает отброс шины 24, которая свободным концом воздействует на диск 36. При движении диска 36 шток 35, скрепленный с ним воздействует на подвижный контакт 6 в сторонуего размыкания с нейодвйжным койтактом 5, чем вводит в цепь ограничивающую ток КЗ электрическую дугу, Дальнейшее перемещение подвижного контакта 6 происходитпод действием механизма свободного расцепления 7. Связанная звеном 23 с механизмом свободного-расцепления 7 траверса21 движется в направлении, Совпадающем с перемещением контакта 6 под действиемтокоограничивающего элемента 8, После прохождения траверсой 21 пути, на который перед зтйм был отброшен контакт 6 поддействием токоограничивающего элемента,.8, траверса 21 подхватывает контакт 6 иобеспечивает его дальнейшее перемещение в сторону размыкания до полного рас- . твораПосле исчезновения тока в цепи возвратная пружина 33 возвращает металлическую пластину 15 в исходное положение, .пружины 29 и 28 возвращают висходное положение шины 24 и 25, после чего возвращается в исходное положение шток 35 с диском 36.То, чтоток протекает через шины 24 и25 только при КЗ, позволяет существенно уменьшить их сечения, а значит и массу, Уменьшение сечения, в свою очередь, по-зволяет уменьшить расстояние между их осями, что повышает электродинамические усилил, возникающие между шинами 24 и 25, и усилие, прикладываемое со стороны шины 24, воздействующей на подвижный контакт 6 через диск 36 и шток 35.Таким образом заявляемый способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями обеспечиваетповышение быстродействий защиты иуменьшение вредного воздействия тока КЗна токоограничивающий выключатель и источник питания защищаемой цени. формула изобретения Способ защиты мощных цепей токоограничивающими выключателями, снабженными токоограничивающими элементами, при котором вводят в цепь электрическую дугу за счет срабатывания токоограничивающих элементов под действием протекаю-. щего тока короткого замыкания прежде, чем производят размыкание контактов вйключатеЛя под действием механизма свободного расцепления при воздействии на него .максимальных расцепителей тока, причем7 при возникновении на защищаемом объекте короткого замыкания обеспечивают ме-.таллическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателей раньше, 5 чем начинают ограничение тока токоограничивающими элементами этих выключателей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышейия бйстродействия защиты и уменьшения вредного воздействия тока ко роткого замыканйя на токоограничивающийвыключатель и источник питания защищаемой цепи, короткозамыкатель, осуществляющий металлическое короткое замыкание отводящих зажимов выключателя, подклю чают к последним через управляющие токовые цепи токоограничивающих элементов выключателя,1786529Составитель И, Недайвода едактор Техред М.Моргентал Корректор С. Пекар аказ 250 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина; 10