PL203035B1 - Sposób eliminacji łuku elektrycznego i układ do eliminacji łuku elektrycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminacji łuku elektrycznego i układ do eliminacji łuku elektrycznego w szczególności łuku zakłóceniowego gazowego, zwłaszcza powietrznego, który występuje podczas zwarć łukowych w urządzeniach elektroenergetycznych. Zwarcie łukowe jest specyficznym rodzajem zwarcia występującym wskutek pojawienia się otwartego łuku elektrycznego pomiędzy przewodami, znajdującymi się na różnych potencjałach podczas normalnej pracy sieci. Łuk taki jest zjawiskiem wysoce niepożądanym w urządzeniach elektroenergetycznych, przede wszystkim w rozdzielnicach, gdzie sporadycznie dochodzi do takich zwarć na szynach zbiorczych. Ł uk elektryczny zakłóceniowy, ze względu na swoją wysoką energię powoduje znaczne straty materialne, zwykle zniszczenie całego pola rozdzielnicy, jak również stanowi poważne zagrożenie dla życia i zdrowia personelu obsługującego urządzenia. W skutecznej eliminacji łuku zakłóceniowego istotnym czynnikiem jest czas, po jakim zostanie on wyłączony od momentu wystąpienia zwarcia. Badania wykazały, że zgaszenie łuku w czasie do ok. 3-4 ms od chwili wystąpienia zwarcia może w zasadniczy sposób przyczynić się do eliminacji negatywnych skutków łuku zakłóceniowego.

Znany ze stosowania sposób eliminacji łuku elektrycznego polega na tym, że wykonuje się dostatecznie wytrzymałą mechanicznie konstrukcję rozdzielnicy tak, aby nie nastąpiła eksplozja gazów poza jej obręb, a strefa działania łuku elektrycznego była ograniczona do możliwie niewielkiego przedziału rozdzielnicy. W tym celu instaluje się klapy bezpieczeństwa, które pozwalają na ukierunkowane, bezpieczne ujście nadmiaru gorącego gazu na zewnątrz rozdzielnicy. Zakłada się przy tym, że zwarcie łukowe wyłącza się tak jak zwarcie metaliczne, czyli wskutek zadziałania odpowiednich zabezpieczeń nadprądowych obwodu, w zwykłym czasie ich działania. Czas ten jest sumą czasu identyfikacji zakłócenia i czasu włączenia wyłącznika i zawiera się w zakresie od około 20 ms do około 60 ms lub więcej, zarówno w sieciach niskiego jak i średniego napięcia. Zmniejszenie czasu wyłączenia zwarcia łukowego elektrycznego często uzyskuje się poprzez instalowanie układów do szybkiej identyfikacji łuku zakłóceniowego, reagujących zwykle na światło łuku elektrycznego i/lub na dużą wartość prądu zwarciowego. Układy te generują impuls wyłączający podawany następnie na układ wyłączający prądy zwarciowe w analizowanym obwodzie. Całkowity czas wyłączenia zwarcia łukowego wynosi od 20 do 60 ms.

Znany jest również sposób eliminacji łuku elektrycznego polegający na tym, że układ do szybkiej identyfikacji łuku zakłóceniowego, reagujący na światło łuku elektrycznego i/lub na dużą wartość prądu zwarciowego rozpoznaje i identyfikuje łuk elektryczny zakłóceniowy, po czym uruchamia się urządzenie powodujące metaliczne zwarcie szyn zbiorczych w rozdzielnicy dotkniętej zwarciem łukowym. Zwarcie metaliczne gasi elektryczny łuk zakłóceniowy, przy pomocy zwykłego zabezpieczenia nadprądowego obwodu. W sposobie tym, czas identyfikacji łuku i spowodowania zwarcia metalicznego jest na tyle krótki, że powstały łuk elektryczny nie dokona jeszcze zniszczeń rozdzielnicy ani nie zagraża bezpieczeństwu ludzi. Trwające dalej zwarcie metaliczne, aż do chwili wyłączenia go przez urządzenia zabezpieczające, nie stwarza już takich zagrożeń. Zasadniczym problemem technicznokonstrukcyjnym w tym systemie, jest budowa urządzenia powodującego szybkie zwarcie metaliczne. Ograniczenia techniczne sprawiają, że urządzenia takie pracują w zakresie napięć znamionowych do 1000 V a czasy eliminacji elektrycznego łuku zakłóceniowego jest rzędu 4 ms, co zapewnia dostateczną ochronę przed skutkami zwarcia łukowego.

Znany ze stosowania układ do eliminacji łuku elektrycznego ma trzy przewody układu elektrycznego podłączone do wyłącznika, który jest sterowany układem logicznym. Do układu logicznego podłączony jest układ czujników wzrostu prądu i/lub zespół czujników błysku oraz urządzenie zwierające metalicznie przewody.

Istota sposobu polega na tym, że po rozpoznaniu oraz identyfikacji łuku zakłóceniowego, generuje się impuls wysokiego napięcia i zapala się łuk pomocniczy, od łuku pomocniczego zapala się łuk próżniowy, który bocznikuje i wygasza łuk zakłóceniowy. Łuk próżniowy gaśnie w chwili przejścia prądu przez zero.

Korzystnie łuk zakłóceniowy bocznikuje się za pomocą iskiernikowej komory próżniowej, przy czym impuls wysokiego napięcia z układu generacji impulsu wysokiego napięcia, zapala łuk pomocniczy pomiędzy elektrodą iskiernikową a stykiem odniesienia, który to łuk pomocniczy zapala łuk próżniowy pomiędzy stykami komory.

Istota układu polega na tym, że pomiędzy przewód fazowy i przewód neutralny jest włączona iskiernikowa komora próżniowa, przy czym styk główny iskiernikowej komory próżniowej podłączony jest do przewodu fazowego a styk odniesienia do przewodu neutralnego. Elektroda iskiernikowa koPL 203 035 B1 mory próżniowej jest połączona z układem generacji impulsu wysokiego napięcia. Do układu generacji impulsu wysokiego napięcia jest podłączony, co najmniej jeden czujnik błysku i/lub, co najmniej jeden czujnik prądu zwarciowego.

Korzyścią techniczną układu do eliminacji łuku elektrycznego według wynalazku jest to, że zwarcie łukowe jest wyłączane w czasie na tyle krótkim, że zarówno zagrożenie dla życia i zdrowia ludzkiego jak i straty materialne powodowane zwarciem łukowym są niemal całkowicie wyeliminowane. W chwili pojawienia się łuku zakłóceniowego następuje jego identyfikacja przez układ generacji impulsu i podanie impulsu wysokiego napięcia pomiędzy styk odniesienia a elektrodę iskiernikową. Przebicie przerwy izolacyjnej w próżni pomiędzy elektrodą iskiernikową a stykiem odniesienia powoduje zapłon łuku elektrycznego próżniowego pomiędzy stykami iskiernikowej komory próżniowej. W tej sytuacji łuk zakłóceniowy jest zbocznikowany łukiem próżniowym. Ze względu na odmienne parametry fizyczne łuku próżniowego, przede wszystkim ze względu na znacznie mniejsze jego napięcie i energię w porównaniu z parametrami łuku gazowego, łuk zakłóceniowy gaśnie z chwilą zapłonu łuku próżniowego. Łuk próżniowy pali się dalej podtrzymując zwarcie, do chwili naturalnego przejścia prądu przez zero, gdy gaśnie zgodnie z zasadami gaszenia łuku próżniowego. Kontynuacja zwarcia poprzez hak próżniowy nie jest jednak groźna dla otoczenia, gdyż jest on całkowicie od otoczenia odseparowany. Zaletą układu jest również bardzo krótki czas upływający od chwili powstania zwarcia łukowego do chwili zgaszenia łuku zakłóceniowego. Ten krótki czas jest istotnym parametrem układu, gdyż pozwala na eliminację negatywnych skutków łuku zakłóceniowego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ do eliminacji łuku elektrycznego a fig. 2 - układ do eliminacji łuku elektrycznego wyposażony w dwa czujniki błysku i czujnik prądu zwarciowego.

P r z y k ł a d 1.

Sposób eliminacji łuku zakłóceniowego polega na tym, że odczytuje się światło łuku elektrycznego i wartość prądu zwarciowego, następnie po rozpoznaniu oraz identyfikacji łuku zakłóceniowego, generuje się impuls wysokiego napięcia i zapala się łuk pomocniczy, od którego zapala się łuk próżniowy, który bocznikuje i wygasza łuk zakłóceniowy. Łuk próżniowy wygasza się w chwili przejścia prądu przez zero. Łuk zakłóceniowy bocznikuje się za pomocą iskiernikowej komory próżniowej IKP, przy czym impuls wysokiego napięcia z układu generacji impulsu wysokiego napięcia UGI, zapala łuk pomocniczy pomiędzy elektrodą iskiernikową El a stykiem odniesienia SO, który to łuk pomocniczy zapala łuk próżniowy pomiędzy stykiem odniesienia SO a stykiem głównym SG.

P r z y k ł a d 2.

Układ do eliminacji łuku zakłóceniowego ma włączoną pomiędzy przewód fazowy L i przewód neutralny N, iskiernikową komorę próżniową IKP, przy czym styk główny SG iskiernikowej komory próżniowej IKP podłączony jest do przewodu fazowego L a styk odniesienia SO do przewodu neutralnego N, natomiast elektroda iskiernikowa El iskiernikowej komory próżniowej jest połączona z układem generacji impulsu wysokiego napięcia UGI. Do układu generacji impulsu wysokiego napięcia UGI jest podłączony czujnik prądu zwarciowego I>.

P r z y k ł a d 3.

Układ do eliminacji łuku zakłóceniowego wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że do układu generacji impulsu wysokiego napięcia UGI są podłączone dwa czujniki błysku S i jeden czujnik prądu zwarciowego I>.

Claims (5)

1. Sposób eliminacji łuku zakłóceniowego polegający na tym, że odczytuje się światło łuku elektrycznego i/lub wartość prądu zwarciowego, następnie rozpoznaje się i identyfikuje łuk zakłóceniowy, po czym gasi się go, znamienny tym, że po rozpoznaniu oraz identyfikacji łuku zakłóceniowego, generuje się impuls wysokiego napięcia i zapala się łuk pomocniczy, od którego zapala się łuk próżniowy, który bocznikuje i wygasza łuk zakłóceniowy, przy czym łuk próżniowy wygasza się w chwili przejścia prądu przez zero.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że łuk zakłóceniowy bocznikuje się za pomocą iskiernikowej komory próżniowej (IKP), przy czym impuls wysokiego napięcia z układu generacji impulsu wysokiego napięcia (UGI). zapala łuk pomocniczy pomiędzy elektrodą iskiernikową (El) a sty4

PL 203 035 B1 kiem odniesienia (SO). który to łuk pomocniczy zapala łuk próżniowy pomiędzy stykiem odniesienia (SO) a stykiem głównym (SG).

3. Układ do eliminacji łuku zakłóceniowego wyposażony w czujniki błysku i/lub czujnik prądu zwarciowego, znamienny tym, że pomiędzy przewód fazowy (L) i przewód neutralny (N) jest włączona iskiernikowa komora próżniowa (IKP), przy czym styk główny (SG) iskiernikowej komory próżniowej (IKP) podłączony jest do przewodu fazowego (L) a styk odniesienia (SO) do przewodu neutralnego (N), natomiast elektroda iskiernikowa (El) iskiernikowej komory próżniowej jest połączona z układem generacji impulsu wysokiego napięcia (UGI).

4. Układ, według zastrz. 3, znamienny tym, że do układu generacji impulsu wysokiego napięcia (UGI) jest podłączony, co najmniej jeden czujnik błysku (S).

5. Układ, według zastrz. 3, znamienny tym, że do układu generacji impulsu wysokiego napięcia (UGI) jest podłączony, co najmniej jeden czujnik prądu zwarciowego (I>).