RU117237U1

RU117237U1 - COMBINED DEVICE FOR PROTECTING CONDENSER UNITS

Info

Publication number: RU117237U1
Application number: RU2012102951/08U
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Максаев; Валентин Васильевич Головинов; Семён Михайлович Кривчиков; Дмитрий Александрович Шевчук; Евгений Александрович Каплунов; Алексей Валерьевич Петухов; Михаил Валерьевич Петухов
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2012-06-20

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, предназначена для защиты конденсаторных установок от всех видов перенапряжений и высокочастотных помех в трехфазной электрической сети 0,38 кВ.The utility model relates to electrical engineering, designed to protect capacitor units from all types of overvoltage and high-frequency interference in a three-phase electrical network of 0.38 kV.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение срока службы конденсаторной установки и снижение потребления электроэнергии.The objective of the proposed utility model is to increase the service life of the capacitor unit and reduce energy consumption.

Комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок содержит дифференциальный автоматический выключатель, блок управления, контакт двустабильного реле, катушку двустабильного реле, катушку магнитного пускателя, группу силовых контактов магнитного пускателя, группу силовых контактов двустабильного реле, зарядные резисторы, причем дифференциальный автоматический выключатель подключен к фазам и нейтрали электрической сети. К нейтрали и любой фазе на выходе дифференциального автоматического выключателя первым и вторым входом подключен блок управления, второй и третий вход которого подключены к контакту двустабильного реле. А первый и второй выход блока управления подключен к катушке двустабильного реле. Третий и четвертый выход блока управления подсоединены к катушке магнитного пускателя, кроме того, параллельно каждому силовому контакту в группе контактов двустабильного реле подключена цепь, состоящая из последовательно соединенного зарядного резистора и силового контакта группы силовых контактов магнитного пускателя. The combined device for protecting capacitor units contains a differential circuit breaker, a control unit, a bi-stable relay contact, a bi-stable relay coil, a magnetic starter coil, a magnetic starter power contact group, a bi-stable relay power contact group, charging resistors, and the differential circuit breaker is connected to phases and neutrals electric network. The control unit is connected to the neutral and any phase at the output of the differential circuit breaker by the first and second input, the second and third input of which are connected to the contact of the bi-stable relay. And the first and second output of the control unit is connected to the coil of a bi-stable relay. The third and fourth outputs of the control unit are connected to the coil of the magnetic starter, in addition, a circuit consisting of a series-connected charging resistor and a power contact of the group of power contacts of the magnetic starter is connected in parallel to each power contact in the contact group of the bi-stable relay.

Description

Известно устройство компенсатор реактивной мощности, (RU 80712, опубл. 20.02.2009), содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор. Включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, входы которого подключены к выходам трехфазного конденсатора, а выход - к элементу управления контактора, выходы которого подключены к трехфазной электрической сети, причем, в него введен блок контроля напряжений, входы которого подключены к трехфазной электрической сети, а выход соединен с входом блока включения контактора. Блок контроля напряжений содержит три компаратора, схему ИЛИ, исполнительное реле, при этом входы компараторов через последовательно соединенные нагрузочные резисторы и диоды, а также параллельно подключенные конденсаторы подключены к трехфазной электрической сети. Выходы компараторов соединены с входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к катушке исполнительного реле, первый вывод замкнутого контакта которого подключен к одному из входов питания блока контроля напряжений, а второй вывод замкнутого контакта реле - к входу блока включения контактора.A device for reactive power compensator, (RU 80712, publ. 02.20.2009), comprising a cosine three-phase capacitor, a contactor. Including contacts and their control element, a contactor switching unit, the inputs of which are connected to the outputs of a three-phase capacitor, and the output to a contactor control element, the outputs of which are connected to a three-phase electric network, and a voltage control unit is inserted into it, the inputs of which are connected to a three-phase electric network, and the output is connected to the input of the switching unit of the contactor. The voltage control unit contains three comparators, an OR circuit, an executive relay, while the comparator inputs are connected via series-connected load resistors and diodes, as well as parallel-connected capacitors connected to a three-phase electrical network. The outputs of the comparators are connected to the inputs of the OR circuit, the output of which is connected to the coil of the executive relay, the first output of the closed contact of which is connected to one of the power supply inputs of the voltage control unit, and the second output of the closed relay contact is connected to the input of the contactor switching unit.

Существенным недостатком этого устройства является высокое потребление электроэнергии.A significant disadvantage of this device is its high power consumption.

За прототип принимается наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок, (RU 109931, опубл. 27.10.2011) содержащее в каждом фазном проводе дроссель, к концу которого подключен конец конденсатора соответственно, другие концы которых объединены. Дополнительно в устройство ведены варисторы, TVS симметричные диоды, разрядные резисторы, предохранители, разрядник, причем, предохранители подключены своими первыми выводами к трем фазам на входе устройства А, В, С соответственно, а вторые выводы предохранителей подключены к варисторам соединенным по схеме "треугольник", кроме того, параллельно треугольнику из варисторов подключены три варистора соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником, причем RC цепи подключены пофазно и соединены по схеме "звезда", состоят из конденсаторов включенного параллельно резисторам, общая точка которых соединена с нейтральным проводником, далее в разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей соответственно, кроме того, вторые выводы предохранителей подключены к трем симметричным стабилитронам, включенным по схеме "треугольник", а между нейтральным проводником N, и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник, имеющий в своей конструкции искровой промежуток.A combined device for the protection of capacitor units, which is closest in technical essence to the proposed utility model, is taken as a prototype (RU 109931, publ. 10.27.2011) containing a choke in each phase wire, to the end of which a capacitor end is connected, respectively, the other ends of which are combined. Additionally, varistors, TVS symmetric diodes, discharge resistors, fuses, arrester are introduced into the device, and the fuses are connected with their first terminals to the three phases at the input of the device A, B, C, respectively, and the second terminals of the fuses are connected to the varistors connected according to the "triangle" circuit In addition, in parallel with the triangle of varistors, three varistors are connected connected according to the "star" circuit, the common point of which is connected to the neutral conductor, and the RC circuits are connected in phase and connected according to the "z" circuit entry, ”consist of capacitors connected in parallel with resistors, the common point of which is connected to a neutral conductor, then the inductors of phases A, B, C are connected to each phase with their first output, respectively, and the second terminals of the inductors are connected to the output of the device and to the first terminals of the fuses accordingly, in addition, the second fuse leads are connected to three symmetrical zener diodes connected in a "triangle" circuit, and a bit is connected between the neutral conductor N and the protective earth conductor PE a core with a spark gap in its design.

Недостатками данного устройства является низкий срок службы конденсаторной установки.The disadvantages of this device is the low life of the capacitor unit.

Для достижения поставленной задачи комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок содержит дифференциальный автоматический выключатель, блок управления, контакт двустабильного реле, катушку двустабильного реле, катушку магнитного пускателя, группу силовых контактов магнитного пускателя, группу силовых контактов двустабильного реле, зарядные резисторы, причем дифференциальный автоматический выключатель подключен к фазам и нейтрали электрической сети. К нейтрали и любой фазе на выходе дифференциального автоматического выключателя первым и вторым входом подключен блок управления, второй и третий вход которого подключены к контакту двустабильного реле. А первый и второй выход блока управления подключен к катушке двустабильного реле. Третий и четвертый выход блока управления подсоединены к катушке магнитного пускателя, кроме того, параллельно каждому силовому контакту, в группе силовых контактов двустабильного реле, подключена цепь, состоящая из последовательно соединенного зарядного резистора и силового контакта магнитного пускателя. Предохранители подключенные первыми выводами к трем выходам группы силовых контактов двустабильного реле, к фазам А, В, С соответственно. Вторые выводы предохранителей подключены к варисторам соединенным по схеме "треугольник", к которому параллельно подключены три варистора соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником. Пофазно подключены RC цепи, которые соединенные по схеме "звезда" состоящих из конденсаторов включенного параллельно резисторам, общая точка которых соединена с нейтральным проводником. В разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей соответственно. Кроме того, вторые выводы предохранителей подключены к трем симметричным TVS диодам, включенным по схеме "треугольник". Между нейтральным проводником N и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник, имеющий в своей конструкции искровой промежуток.To achieve the task, a combined device for protecting capacitor units contains a differential circuit breaker, a control unit, a bi-stable relay contact, a bi-stable relay coil, a magnetic starter coil, a magnetic starter power contact group, a bi-stable relay power contact group, charging resistors, and a differential circuit breaker is connected to phases and neutrals of an electric network. The control unit is connected to the neutral and any phase at the output of the differential circuit breaker by the first and second input, the second and third input of which are connected to the contact of the bi-stable relay. And the first and second output of the control unit is connected to the coil of a bi-stable relay. The third and fourth outputs of the control unit are connected to the coil of the magnetic starter, in addition, a circuit consisting of a series-connected charging resistor and the power contact of the magnetic starter is connected in parallel to each power contact in the group of power contacts of the bi-stable relay. Fuses connected by the first outputs to the three outputs of the group of power contacts of a bi-stable relay, to phases A, B, C, respectively. The second terminals of the fuses are connected to varistors connected according to the "triangle" circuit, to which three varistors connected according to the "star" circuit are connected in parallel, the common point of which is connected to the neutral conductor. RC circuits are connected in phase, which are connected according to the "star" circuit consisting of capacitors connected in parallel with resistors, the common point of which is connected to a neutral conductor. The inductors of each phase are connected with their first output inductors to phases A, B, C, respectively, and the second inductors of the inductors are connected to the output of the device and to the first outputs of the fuses, respectively. In addition, the second fuse leads are connected to three symmetrical TVS diodes connected in a delta pattern. Between the neutral conductor N and the protective earth conductor PE, a spark gap is connected having a spark gap in its construction.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок, а на фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема блока управления.The proposed utility model is illustrated by drawings. Figure 1 presents a circuit diagram of a combined device for protecting capacitor units, and figure 2 shows a circuit diagram of a control unit.

Комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок состоит из (фиг.1) дифференциального автоматического выключателя 1, который подключен к фазам и нейтрали электрической сети. К нейтрали и любой фазе на выходе дифференциального автоматического выключателя 1 первым и вторым входом подключен блок управления 2, второй и третий вход которого подключены к контакту двустабильного реле 3. А первый и второй выход блока управления 2 подключен к катушке двустабильного реле 4. Третий и четвертый выход блока управления подсоединены к катушке магнитного пускателя 5, кроме того, параллельно каждому силовому контакту двустабильного реле 6 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенного силового контакта магнитного пускателя 7 и зарядного резистора 8-10. Предохранители 11, 12, 13 подключенные первыми выводами к трем выходам группы силовых контактов двустабильного реле, к фазам А, В, С соответственно. Вторые выводы предохранителей 11, 12, 13 подключены к варисторам 14, 15, 16 соединенным по схеме "треугольник", к которому параллельно подключены три варистора 17, 18, 19 соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником. Пофазно подключены RC цепи, которые соединенные по схеме "звезда" состоящих из резисторов 20, 21, 22 включенного параллельно конденсаторам 23, 24, 25, общая точка которых соединена с нейтральным проводником. Между нейтральным проводником N, и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник 26 имеющий в своей конструкции искровой промежуток. В разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели 27, 28, 29 на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей 27, 28, 29 соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей 30, 31, 31 соответственно. Кроме того, вторые выводы предохранителей 30, 31, 31 подключены к трем симметричным TVS диодам 33, 34, 35, включенным по схеме "треугольник".A combined device for protecting capacitor units consists of (Fig. 1) a differential circuit breaker 1, which is connected to the phases and neutrals of the electrical network. The control unit 2 is connected to the neutral and any phase at the output of the differential circuit breaker 1 by the first and second input, the second and third input of which are connected to the contact of the unstable relay 3. And the first and second output of the control unit 2 is connected to the coil of the unstable relay 4. The third and fourth the control unit output is connected to the coil of the magnetic starter 5, in addition, a circuit consisting of a series-connected magnetic power contact is connected in parallel to each power contact of the bi-stable relay 6 starter 7 and charging resistor 8-10. Fuses 11, 12, 13 connected by the first conclusions to the three outputs of the group of power contacts of a bi-stable relay, to phases A, B, C, respectively. The second terminals of the fuses 11, 12, 13 are connected to the varistors 14, 15, 16 connected according to the "triangle" circuit, to which three varistors 17, 18, 19 are connected in parallel connected according to the "star" circuit, the common point of which is connected to the neutral conductor. RC circuits are connected in phase, which are connected according to the "star" circuit consisting of resistors 20, 21, 22 connected in parallel with capacitors 23, 24, 25, the common point of which is connected to a neutral conductor. Between the neutral conductor N and the protective earth conductor PE, a spark gap 26 having a spark gap in its construction is connected. In the gap of each phase are included with their first output inductors 27, 28, 29 into phases A, B, C, respectively, and the second outputs of the inductors 27, 28, 29 are connected to the output of the device and to the first outputs of the fuses 30, 31, 31, respectively. In addition, the second terminals of the fuses 30, 31, 31 are connected to three symmetrical TVS diodes 33, 34, 35, connected according to the "triangle".

Данное устройство работает следующим образомThis device operates as follows

Вход комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок фиг.1, подключается к трем фазам и нейтрали электрической сети. К выходу устройства подключается конденсаторная установка.The input of the combined device for protecting the capacitor units of FIG. 1 is connected to three phases and the neutral of the electrical network. A capacitor unit is connected to the output of the device.

Защита от бросков зарядных токов выполняется следующим образом, при включении устройства путем замыкания тумблера S1 фиг.2 или в случае подачи питания, после его исчезновения, электрический ток через дифференциальный автоматический выключатель 1 поступает на вход блока управления 2, далее, блок управления проверяет, в каком положении находится контакт двустабильного реле 3, блок управления подает напряжение на катушку магнитного пускателя 5, далее, с задержкой по времени, необходимой для завершения переходного процесса заряда конденсаторной батарее подает кратковременный прямоугольный импульс, длительностью 1 сек. на катушку двустабильного реле, что вызывает замыкание группы силовых контактов двустабильного реле 6. После чего блок управления 2 снова проверяет состояние контакта двустабильного реле, если положение изменилось, то блок управления 2 перестает подавать напряжение на катушку магнитного пускателя 5, что ведет к размыканию группы силовых контактов магнитного пускателя 7. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4. Далее устройство находится в этом режиме продолжительное время, потребляя минимум электроэнергии для обеспечения своих функций. Минимальное потребление элетктроэнергии вызвано заменой магнитного пускателя двустабильным реле.Protection against surges of charging currents is performed as follows, when the device is turned on by closing the switch S1 of Fig. 2 or in the case of power supply, after it disappears, the electric current through the differential circuit breaker 1 is fed to the input of the control unit 2, then the control unit checks to what position is the contact of the bi-stable relay 3, the control unit supplies voltage to the coil of the magnetic starter 5, then, with a time delay required to complete the transient charge process capacitor th battery delivers the short rectangular pulse duration of 1 sec. to the coil of a bi-stable relay, which causes the closure of the group of power contacts of the bi-stable relay 6. After that, the control unit 2 again checks the contact status of the bi-stable relay, if the position has changed, the control unit 2 ceases to supply voltage to the coil of the magnetic starter 5, which leads to the opening of the group of power contacts of the magnetic starter 7. If the contact of the bi-stable relay 3 has not changed its state, then the control unit 2 again supplies a rectangular pulse to the winding of the bi-stable relay 4. Next, the device ahoditsya in this mode for a long time, consuming a minimum of power for its functions. The minimum power consumption is caused by replacing the magnetic starter with a bistable relay.

В случае аварийного или любого другого прекращения питания, блок управления 2, некоторое время, питается от двух электролитических конденсаторов С3 и С4 большой емкости (порядка 10000 мкФ), за это время блок управления 2 перевод группу силовых контактов двустороннего реле в отключенное положение, путем подачи прямоугольного импульса на обмотку двустабильного реле 4, после чего, снова проверяет состояние контакта двустабильного реле 3, если он поменял свое состояние, то на этом работа блока управления 2 заканчивается, до следующего включения. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4.In the event of an emergency or any other power interruption, the control unit 2, for some time, is powered by two large capacity electrolytic capacitors C3 and C4 (of the order of 10,000 μF), during which time the control unit 2 transfers the group of power contacts of the two-sided relay to the off position by feeding a rectangular pulse to the winding of the bi-stable relay 4, after which, it again checks the contact status of the bi-stable relay 3, if it has changed its state, then the operation of the control unit 2 ends, until the next turn on. If the contact of the bi-stable relay 3 has not changed its state, then the control unit 2 again supplies a rectangular pulse to the winding of the bi-stable relay 4.

В случае если разомкнут тумблер S1, Фиг.2 то блок управления подает импульс на обмотку двустабильного реле 4, после чего после чего, снова проверяет состояние контакта двустабильного реле 3, если он поменял свое состояние, то на этом работа блока управления 2 заканчивается, до следующего включения. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4. Если размыкание тумблера S1, Фиг.2 произошло в то время, когда замкнута группа силовых контактов магнитного пускателя 5, то блок управления, одновременно, без задержки по времени подает прямоугольный импульс на катушку двустабильного реле 4, что вызывает размыкание группы силовых контактов двустабильного реле 6, а также, перестает подавать напряжение, на катушку магнитного пускателя 5, что вызывает размыкание группы силовых контактов магнитного пускателя 7.If the toggle switch S1 is open, Figure 2, the control unit supplies a pulse to the winding of the bi-stable relay 4, after which it again checks the contact status of the bi-stable relay 3, if it has changed its state, then the operation of the control unit 2 ends, until next inclusion. If the contact of the bi-stable relay 3 has not changed its state, then the control unit 2 again supplies a rectangular pulse to the winding of the bi-stable relay 4. If the toggle switch S1, Fig. 2 opens while the group of power contacts of the magnetic starter 5 is closed, then the control unit, at the same time, without a time delay, it supplies a rectangular pulse to the coil of the bi-stable relay 4, which causes the group of power contacts of the bi-stable relay 6 to open, and also stops supplying voltage to the coil of the magnetic starter 5, which causes the opening of the group of power contacts of the magnetic starter 7.

Защита от перенапряжений и помех выполняются следующим образом, когда в электрической сети 0,38 кВ, возникает импульс перенапряжения, то он, минуя предохранители 11-13 защищающие варисторы от длительного протекания токов короткого замыкания, поступает на варисторы 14-19, где происходит снижение его амплитуды. Причем, варисторы 14, 15, 16 снижают амплитуду перенапряжения между фазами, а варисторы 17, 18, 19 снижают амплитуду перенапряжения между фазами и нейтралью. Далее импульс перенапряжения проходит через фильтр низких частот, образованный конденсаторами 23-25, резисторами 20-22 и дросселями 27-29, где происходит дальнейшее снижение его амплитуды. Разрядник 26, включенный между нейтралью N и проводником защитного заземления РЕ срабатывает в случае проникновения перенапряжения по нейтрали N. Кроме того, наличие дросселей 27-29 в схеме комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок, задерживает фронт перенапряжения и позволяет согласовать совместную работу варисторов 14-19 с симметричными TVS диодами 33-35. Если амплитуда перенапряжения не превышает напряжение срабатывание варисторов, то амплитуда снижается фильтром низких частот, образованный конденсаторами 23-25, резисторами 20-22 дросселями 27-29. Далее импульс перенапряжения пройдя предохранители 30-32 снижает свою амплитуду на симметричные TVS диодах 33-35. Резисторы 20-22 разряжают конденсаторы 23-25 при отключении от электрической сети 0,38 кВ комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок.Protection against overvoltage and interference is carried out as follows, when an overvoltage pulse occurs in the 0.38 kV electric network, then, bypassing the fuses 11-13 protecting the varistors from the long flow of short-circuit currents, it goes to varistors 14-19, where it decreases amplitudes. Moreover, the varistors 14, 15, 16 reduce the amplitude of the overvoltage between the phases, and the varistors 17, 18, 19 reduce the amplitude of the overvoltage between the phases and the neutral. Next, the overvoltage pulse passes through a low-pass filter formed by capacitors 23-25, resistors 20-22 and inductors 27-29, where its amplitude is further reduced. The arrester 26 connected between the neutral N and the protective earth conductor PE is triggered in the event of an overvoltage on neutral N. In addition, the presence of reactors 27-29 in the circuit of a combined device for protecting capacitor units delays the overvoltage front and allows coordination of the joint operation of varistors 14-19 with balanced TVS diodes 33-35. If the amplitude of the overvoltage does not exceed the response voltage of the varistors, then the amplitude is reduced by a low-pass filter formed by capacitors 23-25, resistors 20-22 by inductors 27-29. Further, the overvoltage pulse passing fuses 30-32 reduces its amplitude to the symmetrical TVS diodes 33-35. Resistors 20-22 discharge capacitors 23-25 when disconnected from the mains 0.38 kV combined device to protect capacitor units.

Claims

A combined device for the protection of capacitor units, containing varistors, TVS symmetrical diodes, discharge resistors, fuses, a surge arrester, the fuses being connected to the varistors by the second terminals connected to the "triangle" circuit, in addition, three varistors connected by the star circuit to the triangle from the varistors are connected ", the common point of which is connected to the neutral conductor, and the RC circuits are connected in phase and connected in the" star "circuit, consist of capacitors connected in parallel with a resistor frames, the common point of which is connected to the neutral conductor, then the inductors of phases A, B, C, respectively, are included in the gap of each phase, and the second terminals of the inductors are connected to the output of the device and to the first terminals of the fuses, respectively, in addition, the second terminals of the fuses connected to three symmetrical zener diodes connected according to the "triangle" circuit, and between the neutral conductor N and the protective earth conductor PE there is a spark gap having a spark gap in its design, distinguishing it further comprises a differential circuit breaker, a control unit, a contact of a bi-stable relay, a coil of a bi-stable relay, a coil of a magnetic starter, a group of power contacts of a magnetic starter, a group of power contacts of a bi-stable relay, charging resistors, the differential circuit breaker being connected to the phases and neutral of the electric mains, to the neutral and any phase at the output of the differential circuit breaker, the control unit is connected to the first and second input, the second the first and third inputs of which are connected to the contact of the bi-stable relay, the first and second outputs of the control unit are connected to the coil of the bi-stable relay, and the third and fourth outputs of the control unit are connected to the coil of the magnetic starter, in addition, a circuit is connected parallel to each power contact of the group of power contacts of the bi-stable relay , consisting of a series-connected charging resistor and power contact of the group of power contacts of the magnetic starter.