RU2020688C1 - Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear - Google Patents

Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear Download PDF

Info

Publication number
RU2020688C1
RU2020688C1 SU5032298A RU2020688C1 RU 2020688 C1 RU2020688 C1 RU 2020688C1 SU 5032298 A SU5032298 A SU 5032298A RU 2020688 C1 RU2020688 C1 RU 2020688C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
relay
winding
switchgear
rectifier bridge
protection
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Нагай
Михаил Михайлович Котлов
Original Assignee
Владимир Иванович Нагай
Михаил Михайлович Котлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Нагай, Михаил Михайлович Котлов filed Critical Владимир Иванович Нагай
Priority to SU5032298 priority Critical patent/RU2020688C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2020688C1 publication Critical patent/RU2020688C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Relay Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: short-circuit protection of switchgear installations. SUBSTANCE: metalclad switchgear protective system depends for its operation on combining direct-acting current relay and arc-protection relay responding to changes in light intensity within switchgear cubicles. Supply circuits are connected to rectifier bridge of intermediate current transformer. Auxiliary relay coil is also connected to rectifier bridge and its transfer contacts are inserted in direct-action relay coil circuit. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) внутренней и наружной установок от коротких замыканий (КЗ), сопровождаемых электрической дугой. The invention relates to electrical engineering and is intended for relay protection of switchgear cubicles of indoor and outdoor installations from short circuits (short circuit), accompanied by an electric arc.

Известны устройства для защиты распределительных щитов от электрической дуги КЗ, содержащие рабочие и тормозные фотодатчики, схему сравнения, пороговый элемент, исполнительный орган (патент ФРГ N 1126011, патент Франции N 2087348). Known devices for protecting switchboards from an electric arc KZ containing working and brake photosensors, a comparison circuit, a threshold element, an executive body (FRG patent N 1126011, French patent N 2087348).

Известны также техническое решение аналогичного назначения (а.с. СССР N 815544, N 997175, N 1111224, N 1415320, N 1453518, N 1545287). Общим их недостатком является то, что совместимы, как правило, с релейной защитой КРУ, выполняемой на реле косвенного принципа действия и практически непригодны для ячеек КРУ, оборудованных реле тока прямого действия (типа РТМ, РТВ [1,2] ), так как в последнем случае реле прямого действия является измерительным и исполнительным органом. A technical solution of a similar purpose is also known (AS USSR N 815544, N 997175, N 1111224, N 1415320, N 1453518, N 1545287). Their common drawback is that they are compatible, as a rule, with the relay protection of the switchgear performed on the relay of the indirect principle of operation and are practically unsuitable for switchgear cells equipped with direct current relays (such as RTM, RTV [1,2]), since In the latter case, a direct-acting relay is a measuring and executive body.

Реле дуговой защиты требует оперативного питания и поэтому отсутствует непосредственное воздействие на отключение выключателя. Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является схема выполнения зашиты на основе реле тока прямого действия типа РТВ или РТМ [1, стр.78, рис.4-17], содержащая измерительные трансформаторы тока, последовательно с обмотками которых включены обмотки реле РТВ и РТМ. The arc protection relay requires operational power and therefore there is no direct effect on the circuit breaker tripping. The closest in technical essence (prototype) is the execution scheme based on direct current relays of the RTV or RTM type [1, p. 78, Fig. 4-17], containing measuring current transformers, in series with whose windings the RTV relay windings and RTM.

Недостатками этого решения являются низкое быстродействие и надежность при отключении внутренних КЗ через электрическую дугу. Это объясняется тем, что реле тока прямого действия имеет зависимую время-токовую характеристику независимо от того, внутреннее это КЗ или внешнее. Замедление в срабатывания защиты может привести к развитию аварии и переходу электрической дуги на шины или в смежные ячейки. The disadvantages of this solution are the low speed and reliability when disconnecting internal short-circuit through an electric arc. This is because the direct current relay has a dependent time-current characteristic, regardless of whether it is an internal short circuit or external. Slowing down the operation of the protection can lead to the development of an accident and the transition of the electric arc to the busbars or to adjacent cells.

Использование известных ранее реле дуговой защиты затруднено отсутствием источника постоянного оперативного тока и необходимостью наличия специальных переключающихся контактов, способных коммутировать цепи ТТ без разрыва цепи. The use of previously known arc protection relays is complicated by the lack of a constant operating current source and the need for special switching contacts capable of switching CT circuits without breaking the circuit.

Цель изобретения - повышение надежности, быстродействия и уменьшение объема разрушений. The purpose of the invention is to increase reliability, speed and reduce the amount of damage.

Цель достигается тем, что в устройстве защиты комплектного распределительного устройства от дуговых коротких замыканий с реле прямого действия, содержащее измерительные трансформаторы тока, во вторичные цепи которых включена обмотка реле тока прямого действия, дополнительно введены промежуточные трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключена к конденсатору, к выводам которого подключен выпрямительный мост, к положительному и отрицательному полюсам которых подключено реле дуговой защиты, фотодатчик которого размещен в отсеках комплектного распределительного устройства, а его выходной контакт подключен к положительному полюсу выпрямительного моста и к обмотке промежуточного реле, второй вывод которой подключен к отрицательному полюсу выпрямительного моста, размыкающийся контакт промежуточного реле подключен к части обмотки реле тока прямого действия, а замыкающийся контакт - ко всей обмотке. The goal is achieved by the fact that in the device for protecting the complete switchgear from arc short circuits with direct-acting relays, containing measuring current transformers, the secondary circuits of which include the windings of the direct current relays, additionally, intermediate current transformers, the secondary winding of which is connected to the capacitor, are added to the terminals of which are connected by a rectifier bridge, to the positive and negative poles of which an arc protection relay is connected, the photosensor of which is located in sections of the complete switchgear, and its output contact is connected to the positive pole of the rectifier bridge and to the intermediate relay coil, the second terminal of which is connected to the negative pole of the rectifier bridge, the open contact of the intermediate relay is connected to the part of the direct current relay winding, and the closed contact to the whole winding.

Все элементы заявляемого устройства использованы по своему прямому назначению и известны в практике релейной защиты энергосистем, но совокупность этих элементов в их связи отличает предлагаемое устройство от аналогичных устройств и получить положительные качества не присущи устройству-прототипу. All elements of the claimed device are used for their intended purpose and are known in the practice of relay protection of power systems, but the combination of these elements in their connection distinguishes the proposed device from similar devices and to obtain positive qualities are not inherent in the prototype device.

На чертеже представлена схема защиты КРУ с реле тока прямого действия в двухфазном исполнении. The drawing shows the protection circuit of switchgear with direct current relay in two-phase design.

На схеме приняты следующие обозначения: 1,2 - трансформаторы тока; 3 - промежуточный трансформатор тока;4 - конденсатор; 5 - выпрямительный мост; 6 - реле дуговой защиты, фотодатчики 7 которого размещены в отсеках ячейки КРУ; 8 - замыкающийся контакт реле дуговой защиты; 9 - обмотка промежуточного реле с переключающимися контактами 10; 11 - обмотка реле тока прямого действия; 12,13 - комплекты защиты, установленные в двух или трех фазах КРУ и состоящие из перечисленных элементов (2,4,5,8,9,10,11). The following notation is adopted on the diagram: 1,2 - current transformers; 3 - intermediate current transformer; 4 - capacitor; 5 - rectifier bridge; 6 - arc protection relay, photosensors 7 of which are located in the compartments of the switchgear cell; 8 - closing contact of the arc protection relay; 9 - winding of an intermediate relay with switching contacts 10; 11 - winding of a direct current relay; 12.13 - protection kits installed in two or three phases of switchgear and consisting of the listed elements (2,4,5,8,9,10,11).

В исходном состоянии (при отсутствии токов в ТТ) обмотки промежуточного реле 9 и реле тока прямого действия не обтекаются током и они находятся в несработанном состоянии. Контакты 8 реле 6 дуговой защиты разомкнуты, размыкающиеся контакты 10 промежуточного реле 9 замкнуты, а замыкающиеся контакты, соответственно, разомкнуты. Особенностью промежуточного реле 9 является переключение контактов 10 без размыкания цепи. Реле дуговой защиты находится в несработанном состоянии, так как фотодатчик находится в темновом режиме. In the initial state (in the absence of currents in the CT), the windings of the intermediate relay 9 and the direct current relay are not currented and they are in an unused state. The contacts 8 of the relay 6 of the arc protection are open, the opening contacts 10 of the intermediate relay 9 are closed, and the closing contacts, respectively, are open. A feature of the intermediate relay 9 is the switching of contacts 10 without opening the circuit. The arc protection relay is in an unused state, since the photosensor is in dark mode.

Работа устройства защиты может быть пояснена в следующих режимах. The operation of the protection device can be explained in the following modes.

При внешнем КЗ, т.е. при КЗ за пределами защищаемой ячейки, реле 6 дуговой защиты находится в несработанном состоянии и его контакт 8 разомкнут, промежуточное реле 9 находится в несработанном состоянии и поэтому замкнут размыкающийся контакт 10, что вызывает протекание тока от ТТ 1 через часть обмотки реле 11 тока прямого действия. Если ток КЗ превышает ток уставки реле 11, то оно срабатывает, что приводит к отключению выключателя, на который воздействует реле 11. Если ток КЗ не превышает тока срабатывания реле 11, то оно не срабатывает. With external short circuit, i.e. when a fault occurs outside the protected cell, the arc protection relay 6 is in an idle state and its contact 8 is open, the intermediate relay 9 is in an idle state and therefore open contact 10 is closed, which causes current to flow from the CT 1 through a part of the winding of the direct current relay 11 . If the short-circuit current exceeds the setpoint current of the relay 11, then it trips, which leads to the circuit breaker tripping by the relay 11. If the short-circuit current does not exceed the tripping current of the relay 11, then it does not work.

Если происходит КЗ через дугу внутри защищаемой ячейки, то это приводит к срабатыванию реле 6 дуговой защиты, которое замыкает свой контакт 8, что приводит к срабатыванию промежуточного реле 9. Реле 9 замыкает замыкающийся контакт 10, что обеспечивает протекание тока от ТТ через всю обмотку реле 11, увеличивая магнитодвижущую силу по сравнению с предыдущим случаем. Учитывая это при внутреннем КЗ, обеспечивается работа реле прямого действия в независимой части время-токовой характеристики [1], т.е. в этом случае уменьшается время действия защиты. Питание реле дуговой защиты обеспечивается от промежуточного трансформатора 3, нагруженного на конденсатор 4 и выпрямительный мост 5, что обеспечивает высокую надежность работы защиты, так как срабатывание реле дуговой защиты возможно лишь при наличии тока достаточной величины. If a short circuit occurs through an arc inside the protected cell, this leads to the operation of the relay 6 of the arc protection, which closes its contact 8, which leads to the operation of the intermediate relay 9. Relay 9 closes the closed contact 10, which ensures the flow of current from the CT through the entire relay winding 11, increasing the magnetomotive force compared to the previous case. Given this, with internal short circuit, the direct relay operation is ensured in the independent part of the time-current characteristic [1], ie in this case, the duration of the protection is reduced. The supply of the arc protection relay is provided from an intermediate transformer 3 loaded on a capacitor 4 and a rectifier bridge 5, which ensures high reliability of the protection, since the operation of the arc protection relay is possible only if there is a current of sufficient magnitude.

Таким образом введение дополнительных элементов в схему защиты привело к следующим результатам: повышается надежность за счет питания реле дуговой защиты от промежуточного трансформатора тока, заключенного во вторичную цепь ТТ защищаемого присоединения; повышается быстродействие защиты, так как обеспечивается форсированное отключение реле тока прямого действия, т. е. его работа в независимой части время-токовой характеристики; уменьшается объем повреждения за счет снижения времени срабатывания защиты КРУ, т.е. локализации аварии в объеме одной ячейки. Thus, the introduction of additional elements into the protection circuit led to the following results: increased reliability due to the supply of an arc protection relay from an intermediate current transformer enclosed in the secondary circuit of the CT of the protected connection; increases the speed of protection, as it ensures forced disconnection of the direct current relay, that is, its operation in the independent part of the time-current characteristic; the amount of damage is reduced by reducing the response time of the switchgear protection, i.e. localization of the accident in the volume of one cell.

Предлагаемая защита может быть реализована на основе серийных устройств, например, элементы (3,4,5,9) представляют промежуточное реле переменного тока типа РП-341, имеющего усиление контакта 10, переключающиеся без разрыва цепи. Реле тока прямого действия может выполняться на основе реле типа РТМ и РТВ (с практически независимой и зависимой от тока выдержкой времени соответственно). The proposed protection can be implemented on the basis of serial devices, for example, the elements (3,4,5,9) represent an intermediate alternating current relay of the RP-341 type, with a contact gain of 10, switching without breaking the circuit. The direct current relay can be based on relays of the RTM and RTV type (with a practically independent and time-dependent time delay, respectively).

Проведенные лабораторные и натурные испытания в сети 10 кВ путем моделирования короткого замыкания подтвердили высокую эффективность и положительные качества предлагаемого устройства. Conducted laboratory and field tests in a 10 kV network by simulating a short circuit confirmed the high efficiency and positive qualities of the proposed device.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КОМПЛЕКТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ОТ ДУГОВЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащее измерительный трансформатор тока, первый вывод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу обмотки реле тока прямого действия, отличающееся тем, что введены дополнительный промежуточный трансформатор тока, первичная обмотка которого одним выводом подключена к второму выводу трансформатора тока, другим выводом через замыкающий контакт вновь введенного промежуточного реле - к второму выводу обмотки реле тока прямого действия, вторичная обмотка дополнительного промежуточного трансформатора тока нагружена на конденсатор, к выводам которого подключен выпрямительный мост к положительному и отрицательному полюсу которых подключено реле дуговой защиты, фотодатчик которого размещен в отсеках комплектного распределительного устройства, а его выходной контакт подключен к положительному полюсу выпрямительного моста и к обмотке промежуточного реле, второй вывод которой подключен к отрицательному полюсу выпрямительного моста, размыкающий контакт промежуточного реле подключен к части обмотки реле тока прямого действия. DEVICE FOR PROTECTING COMPLETE DISTRIBUTION DEVICES FROM ARC SHORT CIRCUITS, comprising a measuring current transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to the first terminal of the winding of the direct current relay, characterized in that an additional intermediate current transformer is introduced, the primary winding of which is connected to the second terminal to the second current, another terminal through the make contact of the newly introduced intermediate relay - to the second terminal of the direct current relay winding I, the secondary winding of the additional intermediate current transformer is loaded on a capacitor, to the terminals of which a rectifier bridge is connected to the positive and negative poles of which an arc protection relay is connected, whose photosensor is located in the compartments of the complete switchgear, and its output contact is connected to the positive pole of the rectifier bridge and to winding of an intermediate relay, the second output of which is connected to the negative pole of the rectifier bridge, breaking contact in between The relay is connected to a part of the winding of a direct current relay.
SU5032298 1992-03-16 1992-03-16 Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear RU2020688C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5032298 RU2020688C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5032298 RU2020688C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2020688C1 true RU2020688C1 (en) 1994-09-30

Family

ID=21599346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5032298 RU2020688C1 (en) 1992-03-16 1992-03-16 Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2020688C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791057C1 (en) * 2021-12-07 2023-03-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Device for protection from arc circuits and overcurrent with serviceability control

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1415320, кл. H 02H 7/22, 1989. *
2. Гельфанд Я.С. и др. Релейная защита и автоматика на переменном оперативном токе. М.: Энергия, 1973, с.78, рис.4-1. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791057C1 (en) * 2021-12-07 2023-03-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Device for protection from arc circuits and overcurrent with serviceability control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Babasaki et al. Development of power distribution cabinet for higher-voltage direct-current power feeding system
ES483045A1 (en) Electric full-protection circuit breaker.
RU2020688C1 (en) Arcing short circuit protective gear for metalclad switchgear
US3780348A (en) Self-controlled differential sectionaliser for the protection of low voltage electric power consumers
Kaiser et al. A Comprehensive Approach for Safety in DC-Microgrids
RU2159980C1 (en) Method and device for directional overcurrent protection of two parallel lines in three-phase electrical installation
RU2176123C1 (en) Method and device for differential current protection of three-phase transformer
SU1229878A1 (en) Device for current protection of electric power line in three=phase isolated neutral system against short circuit
RU2806447C1 (en) Relay protection device for networks with low-power power sources
RU2806901C1 (en) Arc protection device
RU2827593C1 (en) Device for protection of four-core power cable of salt-producing floating platform against single-phase short circuit
RU2786632C1 (en) Overcurrent protection device
RU2823568C1 (en) Directional current protection device
RU2124794C1 (en) Device for protective disconnection in ac circuit with grounded neutral
SU1494097A1 (en) Electrical installation with protection unit of power supply network of coal mine bay
US3005932A (en) Protective circuits
RU2784026C1 (en) Current protection device
SU1304127A1 (en) Device for remote disconnection of circuit breaker
RU2121205C1 (en) Automatic safety device
SU866642A1 (en) Device for protecting step-down substation sectionalized bus-bars
JP6917875B2 (en) Switchgear and how to operate the switchgear
AU630025B2 (en) Modular earth leakage circuit breaker
SU1108545A1 (en) Device for providing protection against occurence of residual voltage in mine network
Biasse et al. Circuit-breaker RMU improves MV/LV transformer protection
RU2195062C2 (en) Overcurrent protection method