RU2160952C2 - Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear - Google Patents
Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160952C2 RU2160952C2 RU98116709A RU98116709A RU2160952C2 RU 2160952 C2 RU2160952 C2 RU 2160952C2 RU 98116709 A RU98116709 A RU 98116709A RU 98116709 A RU98116709 A RU 98116709A RU 2160952 C2 RU2160952 C2 RU 2160952C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- logical
- signal
- threshold
- Prior art date
Links
Landscapes
- Relay Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для релейной защиты ячеек комплектных распределительных устройств внутренней (КРУ) и наружной (КРУН) установок от коротких замыканий (КЗ), сопровождаемых открытой электрической дугой и возникающих внутри отсеков КРУ. The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for relay protection of cells of complete switchgears of internal (switchgear) and outdoor (KRUN) installations against short circuits (short circuit), accompanied by an open electric arc and arising inside the switchgear compartments.
Известны устройства для защиты распределительных устройств корпусной конструкции от электрической дуги КЗ, содержащие рабочие и тормозные фотодатчики, схему сравнения, пороговый элемент (пат. ФРГ N 1126011, пат. Франции N 2087348, авт. св. СССР N 851544, N 1415320, N 1111224, N 997175, N 1545287, N 1453518), а также устройство для защиты КРУ от дуговых коротких замыканий по авт.св. СССР N 1628129, содержащее промежуточные трансформаторы тока, трехфазный выпрямитель, стабилизатор, сглаживающий фильтр, рабочий и тормозной фотодатчики, пороговый элемент, элемент задержки и выходной орган. В устройстве обеспечивается контроль освещенности рабочего и тормозного фотодатчиков. Срабатывание устройства достигается только при наличии тока в контролируемой цепи. Последовательное включение фотодатчиков улучшает термостабильность устройства, а наличие элемента задержки позволяет иметь приемлемую помехоустойчивость. Known devices for protecting switchgear enclosures from an electric arc KZ, containing working and brake photosensors, a comparison circuit, a threshold element (US Pat. Germany N 1126011, US Pat. France N 2087348, ed. St. USSR N 851544, N 1415320, N 1111224 , N 997175, N 1545287, N 1453518), as well as a device for protecting the switchgear from arc short circuits according to ed. USSR N 1628129, containing intermediate current transformers, three-phase rectifier, stabilizer, smoothing filter, working and brake photosensors, threshold element, delay element and output organ. The device provides control of the illumination of the working and brake photosensors. The operation of the device is achieved only if there is current in the controlled circuit. The sequential inclusion of photosensors improves the thermal stability of the device, and the presence of a delay element makes it possible to have acceptable noise immunity.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для защиты комплектных распределительных устройств от дуговых коротких замыканий (авт. св. СССР N 1647751), которое состоит из фотодатчика, датчика отклонения контролируемого параметра (напряжения или тока), первого и второго пороговых элементов, первого и второго одновибраторов, логических схем И, логической схемы ИЛИ. The closest technical solution (prototype) is a device for protecting complete switchgears from arc short circuits (ed. St. USSR N 1647751), which consists of a photosensor, a deviation sensor of a controlled parameter (voltage or current), the first and second threshold elements, the first and a second one-shot, AND logic, OR logic.
Принцип действия устройства основан на контроле одновременности действия одного из пороговых элементов, контролирующих световой поток, и датчика отклонения тока или напряжения (например, реле тока или реле напряжения). Дополнительно имеется канал отсечки, что обеспечивает надежную защиту распредустройства при переходе внешнего КЗ во внутреннее. The principle of operation of the device is based on monitoring the simultaneity of the action of one of the threshold elements that control the luminous flux and a current or voltage deviation sensor (for example, a current relay or voltage relay). Additionally, there is a cut-off channel, which provides reliable protection for switchgear when switching external short-circuit to internal.
Достоинством устройства являются повышенная отстройка от электромагнитных помех, возможность отключения КЗ, переходящих из внешних во внутренние. Однако недостатком данного устройства является возможность ложного действия при выходе из строя фотодатчика (в случае действия защиты по каналу отсечки), а также сложность, что обусловлено необходимостью включения двух пороговых элементов, контролирующих световой поток. The advantage of the device is the increased detuning from electromagnetic interference, the ability to disable short-circuit, passing from external to internal. However, the disadvantage of this device is the possibility of a false action when the photosensor fails (in the case of protection by the cutoff channel), as well as the complexity, which is due to the need to include two threshold elements that control the light flux.
Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, надежности, а также упрощение. The purpose of the invention is to increase noise immunity, reliability, as well as simplification.
Указанная цель достигается тем, что в устройство быстродействующей защиты комплектных распределительных устройств от дуговых коротких замыканий, содержащее фотодатчик, пороговый элемент, реле тока, к выходу которого подключен первый ограничитель длительности сигнала, а к выходу порогового элемента подключен второй ограничитель длительности сигнала, выходы ограничителей длительности сигнала соединены со входами первого двухвходового элемента И, выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, дополнительно введен первый элемент задержки на срабатывание, вход которого соединен с выходом порогового элемента, а его выход с первым входом второго логического элемента И, второй вход последнего соединен с выходом реле тока, с которым также соединен второй вход третьего логического элемента И, выход которого и выход второго логического элемента И соединены со вторым и третьим входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом четвертого логического элемента И и первым входом третьего логического элемента И, первый вход четвертого логического элемента И соединен с выходом логического элемента НЕ, вход которого соединен с выходом второго элемента задержки на срабатывание, вход которого соединен с выходом порогового элемента. This goal is achieved by the fact that in the device of high-speed protection of complete switchgears from arc short circuits, containing a photosensor, a threshold element, a current relay, the output of which is connected to the first signal duration limiter, and a second signal duration limiter is connected to the output of the threshold element, the outputs of duration limiters the signal is connected to the inputs of the first two-input element AND, the output of which is connected to the first input of the OR logic element, is additionally introduced the first element of the operation delay, the input of which is connected to the output of the threshold element, and its output with the first input of the second logical element And, the second input of the last is connected to the output of the current relay, which also connects the second input of the third logical element And, the output of which is the output of the second the AND gate connected to the second and third inputs of the OR gate, the output of which is connected to the second input of the fourth AND gate and the first input of the third AND gate, the first input of the fourth the logical element AND is connected to the output of the logical element NOT, the input of which is connected to the output of the second element of the delay in operation, the input of which is connected to the output of the threshold element.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом. The essence of the proposed device is illustrated in the drawing.
Устройство содержит фотодатчик (ФД) 1, реле тока (РТ) 2, элементы ограничения длительности сигналов (ЭОД2) 4 и (ЭОД1) 5, элементы задержки на срабатывание (ЭЗС1) 6 и ЭЗС2) 7, логические элементы И (И1) 8, (И2) 9, (И3) 10, логический элемент ИЛИ 11, логический элемент И (И4) 12, логический элемент НЕ 13.The device contains a photosensor (PD) 1, a current relay (RT) 2, elements for limiting the duration of signals (EDI 2 ) 4 and (EDI 1 ) 5, delay elements for operation (EES 1 ) 6 and EES 2 ) 7, logical elements And ( AND 1 ) 8, (AND 2 ) 9, (AND 3 ) 10, logical element OR 11, logical element AND (AND 4 ) 12, logical element NOT 13.
Фотодатчик (ФД) 1 размещается в отсеках КРУ и при необходимости установки в нескольких отсеках или нескольких ячейках может состоять из нескольких фотодатчиков, включенных параллельно. Реле тока (РТ) 2 может включаться на фильтры тока прямой (обратной) последовательности и на фазные токи. The photosensor (PD) 1 is located in the switchgear compartments and, if necessary, installation in several compartments or several cells may consist of several photosensors connected in parallel. The current relay (PT) 2 can be connected to the current filters of the forward (reverse) sequence and to the phase currents.
В исходном состоянии (нормальном режиме электроустановки) элементы устройства находятся в следующем состоянии: на выходе фотодатчика (ФД) 1 сигнал близок к нулю, выходные сигналы порогового элемента (ПЭ) 3, реле тока (РТ) 2, элементов (ЭОД2) 4 и (ЭОД1) 5, элементов (ЭЗС1) 6 и Э3С2) 7, логических элементов (И1) 8, (И2) 9, (И3) 10, (И4) 12, логического элемента ИЛИ 11 равны нулю. Выходной сигнал логического элемента НЕ 13 равен логической единице.In the initial state (normal electrical installation mode), the elements of the device are in the following state: at the output of the photosensor (PD) 1, the signal is close to zero, the output signals of the threshold element (PE) 3, current relay (RT) 2, elements (EDI 2 ) 4 and (EDI 1 ) 5, elements (EZS 1 ) 6 and E3C 2 ) 7, logical elements (AND 1 ) 8, (AND 2 ) 9, (AND 3 ) 10, (AND 4 ) 12, logical element OR 11 are equal to zero . The output signal of the logical element NOT 13 is equal to a logical unit.
При внешнем коротком замыкании (КЗ) происходит срабатывание реле тока (РТ) 2, что приводит к появлению сигнала логической единицы на входе элемента (ЭОД1) 5 и на вторых входах элементов (И2) 9 и (И3) 10. На выходе элемента (ЭОД1) 5 сигнал логической единицы будет присутствовать в течение времени Δtl от начала появления сигнала срабатывания реле тока (РТ) 2. При отсутствии дуги сигнал на выходе фотодатчика (ФД) 1 остается равным логическому нулю, поэтому на выходах элементов (И1) 8, (И2) 9, (И3) 10, (И4) 12 сигналы равны логическому нулю - устройство не срабатывает.With an external short circuit (short circuit), the current relay (RT) 2 is triggered, which leads to the appearance of a logical unit signal at the input of the element (EDI 1 ) 5 and at the second inputs of the elements (AND 2 ) 9 and (AND 3 ) 10. At the output of element (EDI 1 ) 5, the signal of a logical unit will be present for the time Δtl from the beginning of the appearance of the actuation signal of the current relay (RT) 2. In the absence of an arc, the signal at the output of the photosensor (PD) 1 remains equal to logical zero, therefore, at the outputs of the elements (AND 1 ) 8, (And 2 ) 9, (And 3 ) 10, (And 4 ) 12 the signals are logical zero - the device is not melts away.
При внешнем КЗ появление сигнала на выходе фотодатчика (ФД) 1 возможно в двух случаях: во-первых, при отключении КЗ выключателем в цепях постоянного тока протекают значительные токи и возможны коммутационные переходные процессы, что вызывает появление во входных цепях устройства дуговой защиты помех, обусловленных электромагнитными связями цепей постоянного тока, входных цепей рассматриваемого устройства и цепей его питания; во-вторых, при переходе внешнего КЗ во внутреннее в случае выброса масла из выключателя и появление дугового замыкания из-за перекрытия фаз выключателя электрической дугой. With an external short circuit, the appearance of a signal at the output of a photosensor (PD) 1 is possible in two cases: firstly, when a short circuit switch is turned off by a circuit breaker, significant currents flow in DC circuits and switching transients are possible, which causes the appearance of interference arcing in the input circuits of the device electromagnetic links of DC circuits, input circuits of the device in question and its power circuits; secondly, during the transition of an external short circuit to an internal one in the event of an ejection of oil from the circuit breaker and the appearance of an arc short circuit due to the overlapping of the phases of the circuit breaker by an electric arc.
В первом случае, так как время срабатывания элемента задержки на срабатывание (ЭЗС1) 6 выбирается больше возможного времени помехи заданного уровня, и сигнал логической единицы на выходе (ЭЗС1) 6 не появляется, на выходе элемента (И3) 9 сигнал логического нуля, сигналы логической единицы на выходах элементов (ЭОД2) 4 и (ЭОД1) 5 не совпадают по времени, на выходе элемента (И1) 8 - сигнал логического нуля - устройство не срабатывает.In the first case, since the response time of the response delay element (EZS 1 ) 6 is selected more than the possible interference time of a given level, and the signal of the logic unit at the output (EZS 1 ) 6 does not appear, the logical zero signal is at the output of the element (AND 3 ) 9 , the signals of a logical unit at the outputs of the elements (EDI 2 ) 4 and (EDI 1 ) 5 do not coincide in time, at the output of the element (AND 1 ) 8 - a logic zero signal - the device does not work.
Во втором случае - длительность горения дуги больше времени задержки на срабатывание элемента (ЭЗС1) 6. что приводит к появлению на выходе элемента (ЭЗС1) 6 сигнала логической единицы через время tзcр1. На выходе элемента (И2) 9 появляется сигнал логической единицы, который приводит к появлению уровня логической единицы на выходах элемента ИЛИ 11 и элемента (И4) 12. С выхода элемента ИЛИ 11 сигнал логической единицы подается на первый вход элемента (И3) 10, на второй вход которого подается сигнал логической единицы. На выходе элемента (И3) 10 появляется сигнал логической единицы, который будет присутствовать там до возврата реле тока (РТ) 2 в исходное (несработанное) состояние.In the second case, the duration of the arc burning is longer than the delay time for the element (EZS 1 ) 6 to act. 6. which leads to the appearance of the logical unit signal at the output of the element (EZS 1 ) 6 after time t spr1 . At the output of the element (AND 2 ) 9, a signal of a logical unit appears, which leads to the appearance of the level of a logical unit at the outputs of the element OR 11 and element (AND 4 ) 12. From the output of the element OR 11, the signal of the logical unit is fed to the first input of the element (AND 3 ) 10, to the second input of which a signal of a logical unit is supplied. At the output of the element (AND 3 ) 10, a signal of a logical unit appears, which will be present there until the current relay (RT) 2 returns to its original (unworked) state.
При внутреннем КЗ, сопровождаемом электрической дугой, происходит срабатывание реле тока (РТ) 2 и фотодатчика (ФД) 1, что приводит к появлению уровня логической единицы на выходе порогового элемента (ПЭ) 3, элементов ограничения длительности (ЭОД2) 4 и (ЭОД1) 5. На выходе элемента (ЭОД2) 4 сигнал логической единицы будет присутствовать в течение времени t2 от начала появления сигнала логической единицы на выходе порогового элемента (ПЭ) 3. Если появление сигнала от фотодатчика совпадает по времени с приходом сигнала от реле тока, то на выходе элемента (И1) 8 появляется уровень логической единицы. На выходе элемента ИЛИ 11 также появляется уровень логической единицы, который будет поддерживаться за счет положительной обратной связи выхода элемента ИЛИ 11 и первого входа элемента (И3) 10 и будет присутствовать, пока не исчезнет сигнал от реле тока.With an internal short circuit, accompanied by an electric arc, the current relay (RT) 2 and the photosensor (PD) 1 are triggered, which leads to the appearance of a logic unit level at the output of the threshold element (PE) 3, duration limitation elements (EDI 2 ) 4 and (EDI) 1 ) 5. At the output of the element (EDI 2 ) 4, the signal of the logical unit will be present for a time t 2 from the beginning of the appearance of the signal of the logical unit at the output of the threshold element (PE) 3. If the appearance of the signal from the photosensor coincides in time with the arrival of the signal from the relay current, then at the output of elem enta (AND 1 ) 8 appears the level of the logical unit. The output of the OR 11 element also appears the level of the logical unit, which will be supported by the positive feedback of the output of the OR element 11 and the first input of the element (AND 3 ) 10 and will be present until the signal from the current relay disappears.
Отстройка от помех достигается контролем тока с помощью элемента (РТ) 2 и отстройкой по времени от максимально возможной длительности помехи заданного уровня в элементе (ЭЗС1) 6.The detuning from interference is achieved by monitoring the current using the element (RT) 2 and detuning in time from the maximum possible duration of the interference of a given level in the element (EZS 1 ) 6.
Элементы (ЭЗС2) 7 (НЕ) 13 блокируют работу устройства при повреждении фотодатчика в случае его закорачивания. Так как время освещенного состояния фотодатчика не может быть больше времени отключения внешних КЗ, то на выходе (ЭЗС2) 7 в случае повреждения фотодатчика по истечении времени tзср2 = tмтз.max+Δt, где tмтз.мах - максимальное время срабатывания максимально-токовой защиты; Δt- ступень селективности, появляется сигнал логической единицы. На выходе элемента (НЕ) 13 появляется сигнал логического нуля, который запрещает прохождение сигнала на выход элемента (И4) 12.Elements (EZS 2 ) 7 (NOT) 13 block the operation of the device if the photosensor is damaged if it is shorted. Since the time of the illuminated state of the photosensor cannot be longer than the time for external short circuit disconnection, then at the output (EZS 2 ) 7, if the photosensor is damaged after a time t tsr2 = t mtz.max + Δt, where t mtz.max is the maximum response time, the maximum -current protection; Δt is the selectivity level, a signal of a logical unit appears. At the output of the element (NOT) 13 appears a signal of logical zero, which prohibits the passage of the signal to the output of the element (AND 4 ) 12.
В настоящее время устройство по предлагаемой схеме внедрено в эксплуатацию и проведены натурные испытания, подтвердившие его работоспособность и положительные качества. Currently, the device according to the proposed scheme has been put into operation and field tests have been carried out, confirming its performance and positive qualities.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116709A RU2160952C2 (en) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116709A RU2160952C2 (en) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98116709A RU98116709A (en) | 2000-06-20 |
| RU2160952C2 true RU2160952C2 (en) | 2000-12-20 |
Family
ID=20210216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98116709A RU2160952C2 (en) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2160952C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104377664A (en) * | 2014-11-07 | 2015-02-25 | 成龙建设集团有限公司 | Medium-voltage and low-voltage arc light busbar protection device set |
-
1998
- 1998-09-07 RU RU98116709A patent/RU2160952C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104377664A (en) * | 2014-11-07 | 2015-02-25 | 成龙建设集团有限公司 | Medium-voltage and low-voltage arc light busbar protection device set |
| CN104377664B (en) * | 2014-11-07 | 2017-10-20 | 成龙建设集团有限公司 | Mesolow arc light busbar protective device group |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7035066B2 (en) | Arc-default detecting circuit breaker system | |
| US7633730B2 (en) | Circuit breaker and short circuiter combination | |
| KR20120021293A (en) | Branch circuit protection with in-line solid state device | |
| CA2329894A1 (en) | Zero threshold surge suppressor | |
| CA2340397C (en) | A monitor circuit for a current limiting device | |
| KR910007039B1 (en) | Dispositie de protection contre courts - circults breaker | |
| RU2160952C2 (en) | Fast-response arcing-fault protective gear for metalclad switchgear | |
| KR920019034A (en) | Power system | |
| GB2487918A (en) | DC power network protection system | |
| KR100369716B1 (en) | Auto recovering no fuse breaker | |
| KR930017260A (en) | Breaker device for connection between power line and external circuit and its operation method | |
| SU1185477A1 (en) | Device for wire break protection of three-phase electric network with exterior lighting wire voltage as high as 1000 v | |
| SU1149344A2 (en) | Device for complex protection og three-phase synchronous motor | |
| RU2169422C1 (en) | Composite circuit-opening safety device (alternatives) | |
| RU2025859C1 (en) | Device for protection of factory-assemble switch-gears | |
| SU1767601A1 (en) | Device for alternate switching off by nonselective protection of mains section switch | |
| SU650143A2 (en) | Unized distributing device cabinet | |
| GB2305316A (en) | A protection arrangement for overvoltage suppressor | |
| RU2015599C1 (en) | Apparatus for protecting electric network portions from short-circuit currents | |
| KR820001151Y1 (en) | Power breaker | |
| SU233054A1 (en) | DIRECTED HIGH FREQUENCY PROTECTION | |
| KR20020074438A (en) | Earth Leakage Breaker Type and Alarm. | |
| KR830000686Y1 (en) | Power disconnect device | |
| KR930001674Y1 (en) | Power circuit | |
| KR200377582Y1 (en) | A Control Circuit Apparatus for Circuit Braker or LBS |