автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций
Классы МПК: | H02H5/04 реагирующие на отклонения от нормальной температуры H02H3/027 с автоматическим отключением по истечении заранее заданного времени |
Автор(ы): | Мокеев С.Ф., Вицинский С.А. |
Патентообладатель(и): | Мокеев Сергей Федорович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-11-29 публикация патента:
27.10.2002 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно к области релейной защиты электрооборудования. Технический результат заключается в повышении надежности и помехоустойчивости путем упрощения конструкции и достигается благодаря тому, что в автоматическом выключателе, содержащем контактную систему и измерительный орган с пороговым элементом, выход которого подключен к исполнительному элементу - независимому электромагнитному расщепителю - измерительный орган выполнен в виде датчика температуры, время действия которого соизмеримо со временем срабатывания токовой защиты от короткого замыкания, и установлен на токопроводящей жиле отходящего фидера, при этом температура уставки
1 порогового элемента выбрана из условия непревышения предельно допустимого значения температуры токопроводящей жилы при кратковременном воздействии токов короткого замыкания. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
Формула изобретения
1. Автоматический выключатель, содержащий контактную систему и измерительный орган с пороговым элементом, выход которого подключен к исполнительному элементу - независимому электромагнитному расщепителю, - отличающийся тем, что измерительный орган выполнен в виде датчика температуры, время действия которого соизмеримо со временем срабатывания токовой защиты от короткого замыкания, и установлен на токопроводящей жиле отходящего фидера, при этом температура уставки![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что пороговый и исполнительный элементы датчика температуры выполнены в виде механически связанного с датчиком электрического переключателя, например микропереключателя, а в качестве датчика температуры выбран элемент из легкоплавкого материала. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что исполнительный элемент датчика температуры дополнительно соединен с соответствующей токопроводящей жилой контролируемого отходящего фидера. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик температуры с пороговым элементом выполнен в виде делителя напряжения с терморезистором, например позистором в одном из плеч, причем один из выводов терморезистора соединен с контролируемой токопроводящей жилой. 6. Устройство по любому из пп.1, 3, 4, 5, отличающееся тем, что датчик температуры токопроводящей жилы отходящего фидера установлен в месте подключения к соответствующему выключателю, например в дополнительном кабельном наконечнике. 7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что в него дополнительно введен датчик тока отходящего фидера с пороговым и исполнительным элементами. 8. Устройство защиты электрических коммуникаций, преимущественно устройство резервирования в случае отказа выключателя, содержащее вводной и отходящие выключатели секции, измерительные органы, установленные на отходящих фидерах, с пороговыми и исполнительными элементами, выходы которых подключены к отходящим выключателям, и реле времени, отличающееся тем, что в качестве измерительного органа выбран датчик температуры токопроводящих жил с пороговым и исполнительным элементами, формирующими сигнал на отключение выключателей при превышении температуры уставки, время действия датчика соизмеримо со временем срабатывания токовой защиты от короткого замыкания, один из выходов исполнительного элемента датчика соединен с соответствующим выключателем отходящего фидера, а второй выход через реле времени подключен к вводному выключателю, при этом температура уставки
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что пороговый и исполнительный элементы датчика температуры выполнены в виде механически связанного с датчиком электрического переключателя, например микропереключателя, а в качестве датчика температуры выбран элемент из легкоплавкого материала. 11. Устройство по любому из пп.8, 9, 10, отличающееся тем, что исполнительный элемент датчика температуры дополнительно соединен с соответствующей токопроводящей жилой контролируемого отходящего фидера. 12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что датчик температуры с пороговым элементом выполнен в виде делителя напряжения с терморезистором, например позистором в одном из плеч, причем один из выводов терморезистора соединен с контролируемой токопроводящей жилой. 13. Устройство по любому из пп.8, 10, 11, 12, отличающееся тем, что датчик температуры токопроводящей жилы отходящего фидера установлен в месте подключения к соответствующему выключателю, например в дополнительном кабельном наконечнике. 14. Устройство по любому из пп.8, 9, 10, 11, 12, 13, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчики тока отходящих фидеров с пороговыми и исполнительными элементами.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области релейной защиты электрооборудования и может использоваться для защиты электрических коммуникаций при перегрузе и коротких замыканиях на электроустановках потребителей. Статистика показывает, что при автоматическом отключении повреждений отмечаются случаи отказа в действии релейной защиты или выключателей, приводящие к серьезным авариям, связанным с длительным прохождением токов короткого замыкания, снижением напряжения в сети и, как следствие, нарушением электроснабжения потребителей. Традиционно для выявления аварийных режимов электроустановок контролируются основные параметры электрической энергии: ток, напряжение, мощность, частота переменного тока, гармонический состав и т.д. Однако контроль указанных параметров не всегда гарантирует надежную защиту распределительной сети, в частности силовых кабелей, и основной массы потребителей. Наиболее опасным видом повреждений являются короткие замыкания. Значительное сокращение срока службы и выход из строя электрооборудования происходит также и при перегрузах недопустимой продолжительности. Известен автоматический выключатель для защиты электрооборудования (см. кн.: "Электротехнический справочник". Т.2. Электротехнические изделия и устройства/Под общ. ред. профессоров МЭИ. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г., с. 567-571), содержащий контактную и исполнительную систему с измерительным органом, фиксирующим количество тепла, выделяемого на известном сопротивлении при протекании тока присоединения, например, с использованием биметаллической пластины, нагреваемой теплом специального нагревателя, встроенного в автоматический выключатель. При нагревании биметаллическая пластина, изгибаясь, механически выбивает защелку расцепителя выключателя. Это устройство, достаточно простое по конструкции, нашло широкое применение в энергетике, но имеет следующие недостатки:- требуются индивидуальный расчет, выбор и настройка измерительного органа под характеристики каждого присоединения;
- такая защита не может быть быстродействующей, как, например, токовая защита на электромеханических реле, и применяется в настоящее время как защита присоединения от перегруза. Известны различные устройства защиты электрооборудования от перегруза и коротких замыканий электрокоммуникаций при повреждении электрооборудования отходящего фидера с отказом в отключении его выключателя: устройства максимальной токовой защиты, устройства максимальной токовой защиты с вольтметровыми блокировками, дистанционные защиты. Известно специальное устройство дальнего резервирования [см. Пат. Германии 19741662, МПК Н 02 Н 3/027, 3/26, публ. 12.3.98], содержащее вводной выключатель секции, узел двухступенчатой токовой защиты и устройство блокировки при самозапуске электродвигателей секции. Это устройство обеспечивает отключение секции не только при ее повреждении, но и при коротком замыкании на отходящих фидерах, осуществляя так называемое дальнее резервирование. Однако увеличение чувствительности защиты вводного выключателя секции не позволяет полностью решить проблему дальнего резервирования во всем возможном диапазоне токов короткого замыкания и, тем более, при перегрузе отходящих фидеров секции, так как эти токи могут быть меньше номинального тока вводного выключателя. Известен автоматический выключатель для защиты электрооборудования от коротких замыканий и перегруза, выбранный нами в качестве прототипа, (см. кн.: А.В. Беляева. "Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ". - Л.: Энергоатомиздат, 1988 г. , с.54-69), содержащий контактную систему и измерительный орган с пороговым элементом, выход которого подключен к независимому электромагнитному расцепителю. Измерительный орган автоматического выключателя фиксирует электрические параметры присоединения (ток, напряжение), логически обрабатывает их с учетом длительности воздействия и при достижении расчетной уставки формирует сигнал на отключение выключателя присоединения через независимый расцепитель. Это устройство недостаточно надежно из-за сложности в реализации, имеет невысокую помехоустойчивость и требует значительных материальных затрат, особенно при его комплектации полупроводниковой защитой. Все это затрудняет широкое использование данного устройства для защиты электрических коммуникаций. Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству защиты электрических коммуникаций является устройство резервирования при отказе выключателей - УРОВ [см. кн.: Н.В. Чернобровова и В.А. Семенова. "Релейная защита энергетических систем". - М.: Энергоатомиздат, 1998 г., с.773-775], содержащее вводной и отходящие выключатели секции, измерительные органы, установленные на отходящих фидерах, с пороговыми и исполнительными элементами, выходы которых подключены к отходящим выключателям и через реле времени - к вводному выключателю. Принцип действия УРОВ основан на отключении вводного выключателя с задержкой, большей времени отключения выключателя отходящего фидера секции, в случае работы защиты и наличия тока короткого замыкания в этом фидере. Схема УРОВ достаточно сложная и применяется, как правило, в установках высокого напряжения. Однако и это устройство имеет недостатки. Так, в случае отказа в работе собственной защиты фидера происходит отказ в работе УРОВ. В установках низкого напряжения (6 кВ и ниже), где особенно велика вероятность повреждений и отказов выключателей и защиты, эти устройства из-за их сложности и, как следствие, недостаточной надежности и помехоустойчивости не нашли широкого применения. Кроме того, и сама защита выключателя не охватывает все возможные аварийные режимы присоединения, в частности режим перегруза, "дальние" короткие замыкания и т.д. Технический эффект предложенной группы изобретений "Автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций" заключается в повышении надежности и помехоустойчивости путем упрощения конструкции, в частности путем резервирования отказа не только выключателя отходящего фидера, но и его защит во всем диапазоне токов короткого замыкания - токов большой кратности, которые могут привести к ускоренному старению и повреждению электрических коммуникаций, а также в удешевлении при реализации, что особенно важно для электрических сетей низкого напряжения, значительно преобладающих по объему среди всех электрических коммуникаций. Для достижения вышеназванного эффекта нами созданы:
- автоматический выключатель, содержащий контактную систему и измерительный орган с пороговым элементом, выход которого подключен к исполнительному элементу - независимому электромагнитному расцепителю. Новым в устройстве является то, что измерительный орган выполнен в виде датчика температуры, время действия которого соизмеримо со временем срабатывания токовой защиты от короткого замыкания, и установлен на токопроводящей жиле отходящего фидера, при этом температура уставки
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
- устройство защиты электрических коммуникаций, преимущественно устройство резервирования в случае отказа выключателя, содержащее вводной и отходящие выключатели секции, измерительные органы, установленные на отходящих фидерах, с пороговыми и исполнительными элементами, выходы которых подключены к отходящим выключателям, и реле времени. Новым в устройстве является то, что в качестве измерительного органа выбран датчик температуры токопроводящих жил с пороговым и исполнительным элементами, формирующими сигнал на отключение выключателей при превышении температуры уставки, время действия датчика соизмеримо со временем срабатывания токовой защиты от короткого замыкания, один из выходов исполнительного элемента датчика соединен с соответствующим выключателем отходящего фидера, а второй выход через реле времени подключен к вводному выключателю, при этом температура уставки
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
- радиационные термоэлементы, представляющие собой термопару, один из спаев которой нагревается падающим излучением;
- болометры, основанные на зависимости электрического сопротивления от температуры;
- приемники, основанные на пироэлектрическом эффекте, свойственном сегнетоэлектрикам. Датчиками, регистрирующими изменения температуры, могут служить оптические волноводы, одновременно выполняя пассивную роль каналов для передачи света, интенсивность которого модулируется датчиком, в котором проявляется термооптический эффект. Нами подробно рассмотрен пример выполнения заявленного устройства по п.8 и 12 Формулы изобретения, где датчик 2 температуры с пороговым элементом выполнен в виде делителя 9 напряжения с позистором 10 в одном из плеч. Температура уставки
![автоматический выключатель и устройство защиты электрических коммуникаций, патент № 2192086](/images/patents/278/2192026/920.gif)
Класс H02H5/04 реагирующие на отклонения от нормальной температуры
Класс H02H3/027 с автоматическим отключением по истечении заранее заданного времени