RU1780058C

RU1780058C - Short-circuit detector

Info

Publication number: RU1780058C
Application number: SU904884428A
Authority: RU
Inventors: Владимир Игоревич Гуревич
Original assignee: Gurevich Vladimir
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Использование: касаетс электроизмерений и предназначено дл установки на подстанци х, преимущественно в кабельных сет х 6-10 кВ дл обнаружени и фиксации токов междуфазного короткого замыкани . Сущность изобретени : устройство содержит воспринимающий орган, выполненный в виде двух идентичных узлов, устанавливаемых на двух токоведущих шинах. Каждый из этих узлов содержит изол тор в виде стакана 2 с обмоткой катушки 3 на ферромагнитном сердечнике, два лимба и исполнительный блок, выполненный на высоковольтном высокомегаомном резисторе 10, стабилитроне 11; выпр мительном мосту 12, динисторе 13, тиристоре 14, двух- обмоточном двустабильном термическом реле 15, тиристорах 16, 17 и 18, диоде 19, светодиоде 20, кнопке 21, переменном резисторе 22 и умножителе 23 напр жени . 1 з,п.ф-лы, 2 ил.Usage: relates to electrical measurements and is intended for installation in substations, mainly in 6-10 kV cable networks, for detecting and fixing currents of interphase short circuit. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises a sensing organ made in the form of two identical units mounted on two live busbars. Each of these nodes contains an insulator in the form of a cup 2 with a winding of a coil 3 on a ferromagnetic core, two limbs and an executive unit made on a high voltage high megaohm resistor 10, a zener diode 11; rectifier bridge 12, dinistor 13, thyristor 14, bi-winding bi-stable thermal relay 15, thyristors 16, 17 and 18, diode 19, LED 20, button 21, variable resistor 22 and voltage multiplier 23. 1 s, par. F-ly, 2 ill.

Description

0000

о о ел соo o eat with

te/te /

Изобретение касаетс электроизмерений , конкретно устройств обнаружени и фиксации протекани токов междуфазного короткого замыкани по шинам в сет х 6-35 кВ, и предназначено дл установки на подстанци х , преимущественно, в городских сет х.The invention relates to electrical measurements, in particular, devices for detecting and detecting the flow of interphase short circuit currents on buses in 6-35 kV networks, and is intended for installation in substations, mainly in urban networks.

Известен указатель коротких замыканий , содержащий воспринимающий орган, выполненный в виде подпружиненного поворотного флажка, установленного на шине , и исполнительный орган с индикатором срабатывани , выполненный на базе блинкера указательного реле РУ-21. Поворотный флажок, прит гивающийс к шине при прохождении через нее тока короткого замыкани , св зан с исполнительным органом с помощью диэлектрической нити.A short-circuit indicator is known, comprising a sensing element made in the form of a spring-loaded rotary flag mounted on the bus, and an actuating element with a trip indicator made on the basis of the indicator relay RU-21 blinker. A pivoting flag which is attracted to the bus when a short circuit current passes through it is connected to the actuator by means of a dielectric thread.

Недостатком известного устройства вл ютс недостаточна надежность работы .A disadvantage of the known device is the lack of reliability.

Известен указатель коротких замыканий с самовозвратом, содержащий два воспринимающих органа, установленных на шинах и выполненных каждый в виде геркона , укрепленного на одном конце диэлектрической пластиН длиной 90 мм, другой конец которой закреплен на шине. Исполнительный орган содержит индикатор срабатывани , двустабильное двухпозиционное электромагнитное реле и источник питани . Индикатор срабатывани выполнен в виде флажка, установленного на коре реле. Одна из обмоток этого реле подключена к источнику питани через свой контакт и геркон, а друга - через свой второй контакт и полупроводниковый ключевой элемент .A self-resetting short-circuit indicator is known, containing two sensing bodies mounted on the tires and each made in the form of a reed switch mounted on one end of a dielectric plate 90 mm long, the other end of which is mounted on the bus. The actuator comprises a trip indicator, a bi-stable on-off electromagnetic relay and a power source. The operation indicator is made in the form of a flag mounted on the relay cortex. One of the windings of this relay is connected to a power source through its contact and a reed switch, and the other through its second contact and a semiconductor key element.

Недостатком этого устройства вл етс низка надежность, а также узка область применени .The disadvantage of this device is low reliability, as well as a narrow scope.

Недостаточна надежность устройства обусловлена р дом принципиальных недостатков: при коммутации герконом индуктивной нагрузки (обмотки реле) на посто нном токе велика опасность сваривани контактов геркона. Эта опасность многократно возрастает в известном устройстве из-за вибрации геркона в переменном магнитном поле шин с частотой 100 Гц; низка .надежность срабатывани реле через вибрирующий геркон и соответственно велика опасность зависани реле в промежуточном положении; при. использовании диэлектрической пластины на креплени герконов на фиксированном рассто нии от шины изол ционные рассто ни между ними и шиной быть значительно увеличены по сравнению с допустимыми рассто ни ми между токоведущими элементами на воздухе, что резко снижает чувствительность указател к токам короткого замыкани .The lack of reliability of the device is due to a number of fundamental disadvantages: when switching an inductive load (relay winding) with a reed switch, there is a great danger of welding the contacts of the reed switch. This danger increases many times in the known device due to the vibration of the reed switch in the alternating magnetic field of the bus with a frequency of 100 Hz; the reliability of relay operation through a vibrating reed switch is low and, accordingly, there is a high risk of the relay hanging in an intermediate position; at. the use of a dielectric plate on the mountings of the reed switches at a fixed distance from the busbar, the insulating distance between them and the busbar will be significantly increased in comparison with the permissible distance between the current-carrying elements in air, which sharply reduces the sensitivity of the indicator to short-circuit currents.

Узка область применени устройстваNarrow scope of application

обусловлена невозможностью работы при токах в шине менее 2000 А из-за необходимости установки геркона на значительном рассто нии от шины.due to the inability to work with currents in the bus less than 2000 A due to the need to install the reed switch at a considerable distance from the bus.

Наиболее близким к предлагаемому ел етс указатель коротких замыканий, содержащий два воспринимающих органа установленных на шинах и выполненных каждый в виде пластмассового с-акана с герконом на дне. Наружна поверхностьClosest to the present invention is a short circuit indicator comprising two sensing organs mounted on tires and each made in the form of a plastic c-acan with a reed switch at the bottom. Outer surface

стакана переходит в болт креплени , t асположенный по оси стакана. Исполнительный орган содержит индикатор срабатывани в виде неоновой лампочки; двухстабильное двхобмоточное герметичное электрома.cup goes into the mounting bolt t located along the axis of the cup. The actuator comprises a trip indicator in the form of a neon bulb; two-stable two-winding tight electrode.

нитноо реле, в цепь первой обмотки которого включен динистор, а в цепь второй тиристор; четыре диода; четыре накопительных конденсатора. Геркон воспринимающего органа включен последовательно сa nitro relay, in the circuit of the first winding of which a dynistor is connected, and in the circuit of a second thyristor; four diodes; four storage capacitors. Reed switch of the perceiving organ is connected in series with

резистором между управл ющим электродом и анодом тиристора. Исполнительнь й орган питаетс от оперативного нэп р же ни , которое должно пропадать при замыкании в линии.a resistor between the control electrode and the thyristor anode. The actuator is powered by operational NEP, which should disappear when a line is shorted.

Недостатками этого устройства вл ютс необходимость наличи в месте установки указател оперативного напр жени . которое исчезло бы при коротких замыкани х , недостаточна длительность сохранени The disadvantages of this device are the need for an operational voltage indicator at the installation site. which would disappear with short circuits, insufficient storage

информации о коротком замыкании, обусловленна тем, что дл питани неоновой лампочки требуетс напр жение не ниже 85 В (после дальнейшего снижени напр жени она погасает). А скорость разр да накопительного конденсатора максимальна как раз при высоких напр жени х. С другой стороны проста замена неоновой лампочки любым другим светоизлучающим элементом невозможна из-за значительной более высокого потребл емого тока; недостаточна надежность фиксации заданного тока срабатывани из-за непредусмотренных проворотов стакана с герконом вокруг своей оси в процессеinformation about a short circuit due to the fact that a voltage of at least 85 V is required to power a neon bulb (after a further decrease in voltage, it goes out). And the discharge rate of the storage capacitor is maximum just at high voltages. On the other hand, simply replacing a neon bulb with any other light emitting element is not possible due to the significantly higher current consumption; insufficient reliability of fixing a given operating current due to unforeseen rotations of the glass with a reed switch around its axis in the process

эксплуатации (при ремонтных работах, протирке , при нагреве от шины и т.п.). В результате этого нарушаетс настройка указател на заданный ток и он перестает выполн ть свои функции. С другой стороны, в известной конструкции указател стакан об зательно должен обеспечивать поворот вокруг своей оси дл правильной ориентации геркона , расположенного внутри, при установке и настройке указател . Недостаточна operation (during repair work, wiping, when heated from a tire, etc.). As a result, the pointer is set to a predetermined current and it ceases to fulfill its functions. On the other hand, in the known design of the pointer, the glass must necessarily provide rotation around its axis for the correct orientation of the reed switch located inside when installing and setting the pointer. Not enough

у тоайсчзй а5услоолгк u toischzy a5usloolgk

4V5C;T;i,4V5C; T; i,

ограниченной чувствительностью к магнитному полю геркона. Самые чувствительные герконы обеспечивают срабатывание указателем при токах более 300-400 А, что в р де случаев оказываетс недостаточным, В сет х некоторых промышленных предпри тий , железных дорог токи К.З. меньше указанных значений напор док.limited sensitivity to the magnetic field of the reed switch. The most sensitive reed switches provide the indicator with triggering at currents of more than 300-400 A, which in some cases is insufficient. In some networks of industrial enterprises, railways, K.Z. less than the specified pressure head doc.

Цель изобретени - расширение области применени и повышение надежности.The purpose of the invention is to expand the scope and increase reliability.

Эта цель достигаетс тем, что в указатель коротких замыканий, содержащий два воспринимающих органа, установленных на шинах и выполненных каждый в виде диэлектрического стакана с датчиком магнитного пол на дне, и исполненный орган, включающий индикатор срабатывани , двустабильное двухобмоточное герметичное электромагнитное реле, в цепь первой обмотки которого включен динистор, а в цепь второй - тиристор: а также диод, три конденсатора , дополнительно введены высоковольтный высокомегаомный резистор, стабилитрон, выпр мительный мост, умножитель напр жени , кнопка, усилитель с релейной характеристикой, переменный резистор, в качестве датчика магнитного пол использована катушка с ферромагнитным сердечником, продольна ось которого перпендикул рна продольной оси шины, а в качестве индикатора срабатывани светодиод , подключенный к первому накопительному конденсатору через кнопку и первый переключающий контакт упом нутого реле, причем высокомегаомный высоковольтный резистор включен последовательно со стабилитроном между одной из фаз и землей, вход выпр мительного моста включен параллельно стабилитрону , а к положительному выводу подключен через второй переключающий контакт реле аноды упом нутых динистора, тиристора и диода, между анодами динистора и тиристора включены два последовательно включенных конденсатора,обща точка соединени которых подключена к отрицательному выводу выпр мительного моста вместо с обьединенными свободными выводами обмоток реле, выход усилител с релейной характеристикой включен между анодом и управл ющим электродом тиристора, а его вход зашунтирован переменным резистором и подключен к выходу умножител напр жени , на вход которого включена упом нута катушка с ферромагнитным сердечником.This goal is achieved by the fact that in the short circuit indicator, containing two sensing bodies mounted on the tires and each made in the form of a dielectric cup with a magnetic field sensor at the bottom, and an executed body, including a trip indicator, a bi-stable bi-winding sealed electromagnetic relay, in the first circuit windings of which include a dynistor, and a thyristor is included in the second circuit: as well as a diode, three capacitors, an additional high-voltage high-megaohm resistor, a zener diode, a rectifier bridge are additionally introduced, voltage multiplier, button, relay amplifier, variable resistor, a ferromagnetic core coil whose longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axis of the bus is used as a magnetic field sensor, and an LED connected to the first storage capacitor via the button and the first is used as a trip indicator a switching contact of said relay, wherein a high-resistance high-voltage resistor is connected in series with a zener diode between one of the phases and ground, the input is a rectifier of the bridge is connected in parallel to the zener diode, and the anodes of the above-mentioned dynistor, thyristor and diode are connected through the second relay switching contact, between the anodes of the dynistor and thyristor two series-connected capacitors are connected, the common connection point of which is connected to the negative terminal of the rectifier bridge instead of those connected free outputs of the relay windings, the output of the amplifier with a relay characteristic is connected between the anode and the control electrode of the thyristor, and its input is bridged by a resistor and is connected to the output of a voltage multiplier, the input of which is connected to the mentioned coil with a ferromagnetic core.

Кроме того, диэлектрический стакан снабжен дополнительно двум лимбами в нижней части, один из которых меньшего диаметра расположен на внешней поверхности дна стакана, а другой, большего диаметра , расположен выше уровн дна, причем в лимбе меньшего диаметра имеютс вырезы под крепежные болты, причем на 5 шине стакан размещаетс так, чтобы ось, проход ща через вырезы, располагалась вдоль продольной оси шины, а между шиной и лимбом малого диаметра размещена прокладка из листового теплостойкого матери0 ала с малой теплопроводностью.In addition, the dielectric cup is additionally equipped with two limbs in the lower part, one of which is of a smaller diameter located on the outer surface of the bottom of the cup, and the other, of a larger diameter, is located above the bottom, and in the limb of the smaller diameter there are cutouts for fixing bolts, and by 5 The glass is placed on the tire so that the axis passing through the cutouts is located along the longitudinal axis of the tire, and a gasket of heat-resistant sheet material with low thermal conductivity is placed between the tire and the dial of small diameter.

Достижение поставленной цели стало возможным благодар : исключению из устройства источника оперативного напр жени : применению светодиода с кнопкойAchieving this goal became possible thanks to: exclusion of the operational voltage source from the device: use of an LED with a button

5 вместо неоновой лампочки, что позволило, во-первых, значительно увеличить продолжительность пам ти о коротком замыкании , во-вторых, значительно снизить массогабаритные показатели накопительного конденсатора (примерно в 10-15 раз): применение катушки с ферромагнитным сердечником, включенной на вход усилител через умножитель напр жени , вместо геркона, при этом чувствительность5 instead of a neon bulb, which allowed, firstly, to significantly increase the duration of short-circuit memory, and secondly, to significantly reduce the overall dimensions of the storage capacitor (about 10-15 times): the use of a coil with a ferromagnetic core connected to the amplifier input through a voltage multiplier, instead of a reed switch, with sensitivity

5 устройства удалось повысить на пор док. Кроме того, эти же признаки, вместе с переменным резистором, включенным на вход усилител позволили обеспечить настройку указател на заданный ток срабатывани без поворота воспринимающих органов на шине вокруг своей оси, что позволило изменить- конструкцию воспринимающих органов, обеспечивающую надежную их фиксацию.5 devices could be increased by dock. In addition, these same signs, together with a variable resistor connected to the amplifier input, made it possible to set the pointer to a given operating current without turning the sensing organs on the bus around its axis, which made it possible to change the design of the sensing organs, ensuring their reliable fixation.

5На фиг.1 изображена принципиальна 5 Fig. 1 shows a principal

электрическа схема указател коротких замыканий: на фиг.2 - конструкци воспринимающего органа.circuit diagram of the short circuit indicator: Fig. 2 shows the structure of the receiving organ.

Указатель коротких замыканий содержит воспринимающий орган 1, установленный на токоведущей шине и выполненный в виде диэлектрического стакана 2 с датчиком магнитного пол в виде катушки 3 с ферромагнитным сердечником. Стакан снабженThe short circuit indicator contains a sensing organ 1 mounted on a busbar and made in the form of a dielectric cup 2 with a magnetic field sensor in the form of a coil 3 with a ferromagnetic core. The glass is equipped

5 малым лимбом 4 и большим лимбом 5. В малом лимбе имеютс вырезы 6 под болты 7. Между шиной 8 и малым лимбом 4 установлена прокладка 9 из асбестовой бумаги или другого материала с низкой теплопроводностью. Болты 7 могут быть дополнительно теплоизолированы шайбами или втулками с низкой теплопроводностью, например текстолитовыми.5 with a small limb 4 and a large limb 5. In the small limb there are notches 6 for bolts 7. Between the tire 8 and the small limb 4 there is a gasket 9 made of asbestos paper or other material with low thermal conductivity. The bolts 7 can be additionally insulated with washers or bushings with low thermal conductivity, for example textolite.

Исполнительный орган содержит высоковольтный высокомегаомный резистор 10, образованный, например, двум последовательно соединенными резисторами типа КЭВ-5 сопротивлением по 5 МОм каждый. При таком сопротивлении ток через эти резисторы не превышает 1 мА при напр жеНИИ 10 кВ. Такой ток не вл етс опасным дл жизни человека даже в случае обрыва цепи заземлени .The executive body contains a high-voltage high-resistance resistor 10, formed, for example, by two series-connected resistors of the KEV-5 type with a resistance of 5 MΩ each. With this resistance, the current through these resistors does not exceed 1 mA at a voltage of 10 kV. Such a current is not life threatening even in the event of an open ground circuit.

Исполнительный орган содержит также стабилитрон 11, выпр мительный мост 12, динистор 13, тиристор 14, двухобмоточное двустабильное герметичное реле 15, конденсаторы 16-18, диод 19, светодиод 20, кнопку 21, а также переменный резистор 22 и умножитель 23 напр жени , выполненный , например, в виде выпр мител с удвоением напр жени .The executive body also contains a zener diode 11, a rectifier bridge 12, a dynistor 13, a thyristor 14, a bi-winding bi-stable bi-stable relay 15, capacitors 16-18, a diode 19, an LED 20, a button 21, and a variable resistor 22 and a voltage multiplier 23 made for example, as a rectifier with a doubling voltage.

Между управл ющим электродом тиристора 14 и его анодом включена выходна цепь усилител 24 с релейной характеристикой .Between the control electrode of the thyristor 14 and its anode, an output circuit of an amplifier 24 with a relay characteristic is connected.

Работает устройство следующим образом ,The device operates as follows,

В нормальном режиме работы через резистор 10 протекает ток пор дка 1 мА, создающий на стабилитроне 11 падение напр жени величиной около 25 В. Это напр жение выпр мл етс выпр мительным мостом 12 и через контакт 15.2 поступает н конденсатор 17, а через контакт 15.3 и диод 19 - на конденсатор 18. Эти конденсаторы зар жаютс до напр жени около 25 В. Устройство находитс в ждущем режиме.In normal operation, a current of about 1 mA flows through resistor 10, creating a voltage drop of about 25 V on zener diode 11. This voltage is rectified by rectifier bridge 12 and through capacitor 15.2 it goes to capacitor 17, and through contact 15.3 and diode 19 to a capacitor 18. These capacitors are charged to a voltage of about 25 V. The device is in standby mode.

При прохождении по шине 8 тока короткого замыкани напр жение, наводимое в катушке 3, резко возрастает. Удвоенное и выпр мленное умножителем 23 напр жение ограничиваетс по величине регулируемым резистором 22 и поступает на вход усилител 24, Выходной транзистор усилител резко уменьшает свое сопротивление, в результате чего начинает протекать ток в цепи управл ющего перехода тиристора 14 и он отпираетс . При этом предварительно зар женный конденсатор 17 разр жаетс на одну из обмоток реле 15, вызыва переключение его контактов.When the short circuit current passes through the bus 8, the voltage induced in the coil 3 increases sharply. The voltage doubled and rectified by the multiplier 23 is limited in magnitude by the adjustable resistor 22 and is fed to the input of the amplifier 24. The output transistor of the amplifier sharply decreases its resistance, as a result of which the current begins to flow in the control transition circuit of the thyristor 14 and it opens. In this case, the precharged capacitor 17 is discharged to one of the windings of the relay 15, causing the switching of its contacts.

В результате действи защиты линии высоковольтный выключатель отключает питание шин. Схема обесточиваетс и указатель переходит во второе устойчивое состо ние . При этом предварительно зар женный конденсатор 18 оказываетс подключенным к светодиоду 20 через кнопку 21. Дл определени наличи короткого замыкани на данной отход щей линии нажимают кнопку 21, Если короткое замыкание было, загоритс светодиод 20, питаемый конденсатором 18, Конденсатор типа К50-29 емкостью 470 мкф сохран ет свой зар д, достаточный дл засветки светодиода в течение 1-2 суток.As a result of the line protection, the high-voltage switch cuts off the bus power. The circuit is de-energized and the pointer goes into a second steady state. In this case, the precharged capacitor 18 is connected to the LED 20 through the button 21. To determine the presence of a short circuit on this outgoing line, press the button 21, if there was a short circuit, the LED 20, powered by the capacitor 18, will light up. Capacitor type K50-29 with a capacity of 470 The microfarad maintains its charge sufficient to illuminate the LED for 1-2 days.

При устранении короткого замыкани и восстановлении напр жени на шинах начинает зар жатьс конденсатор 16 TOKOIVKWhen the short circuit is removed and the bus voltage is restored, the capacitor 16 TOKOIVK

протекающим через резистор 10, Зар д конденсатора продолжаетс до отпирани динистора 13. После этого конденсатор 16 разр жаетс на вторую обмоткуflowing through the resistor 10, the charge of the capacitor continues until the dynistor 13 is unlocked. After that, the capacitor 16 is discharged to the second winding

реле 15, переключа его в исходное сп сто ние. Переключающиес контакты ре ле 15 возвращают устройство в исходное состо ние. Настройка устройства на заданный ток срабатывани производитс приrelay 15, switching it to its original position. Relay contacts of relay 15 return the device to its original state. The device is configured for a given operating current when

фиксированном положении воспринимаю щих органов с помощью регулируемого резистора 22.a fixed position of the receptive organs using an adjustable resistor 22.

Claims

1. A short-circuit indicator, containing two receptive org us, mounted on tires and each made in the form of a dielectric cup with a magnetic field sensor. bottom and an executive body, including indicator cf: batyvini, a bi-stable bi-winding sealed electromagnetic relay, in the first winding of which a dynistor is connected, and in the second circuit is a thyristor: .р, - akhse

a diode, capacitor, which includes the fact that, in order to expand the scope and increase reliability, it is supplemented with 1 body. OEolt high-resistance resistor, stub: 1ron, rectifier bridge, suppress voltage, button, amplifier with relay characteristic, variable resistor, a ferromagnetic coil is used as a magnetic field sensor

a core whose longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axis of UJMHb. and in

as an operation indicator - a co-LED connected to the first storage capacitor through a button and the first

a switching contact of said relay, wherein a high-resistance high-voltage resistor is connected in series with a zener diode between one of the phases and ground, the input of the rectifier bridge is turned on

parallel to the zener diode, and the anodes of the dynistor, thyristor and diode are connected through the second relay switching contact of the relay; moreover, two series-connected capacitors are connected between the diode and thyristor anodes, the common connection point of which is connected to the negative terminal of the rectifier bridge together with the connected free outputs relay windings, an amplifier output with a relay characteristic is connected between the anode and the thyristor control electrode, and its input is bridged with a variable voltage and is connected to the output of the voltage multiplier, the input of which

said ferromagnetic core coil is included.

2. Pop indicator 1, characterized in that the dielectric cup is additionally provided with two limbs at the bottom, one of which is of a smaller diameter, is located on the outer surface

the bottom of the cup, and the other, larger diameter, is located above the level of the bottom, with the cup placed on the tire so that the axis passing through the cutouts is located along the longitudinal axis of the tire, and a gasket made of heat-resistant sheet material is placed between the tire and the limb of small diameter low thermal conductivity.

and