Claims (3)
В селективных выключател х используют электродинамический компенсатор, который не позвол ет контактам разомкнутьс до начала движени подвижного контакта. Токоограничение через дугу отключени приводит к значительной эрозии контактов, особенно в сильноточных цеп х. Кроме того, использование в распределительных цеп х только одного токоограничивающего дугового разрыва не всегда обеспечивает достаточно эффективное токоограничение . Ограниченный ток к.з. остаетс еще достаточно большим по величине и дугу приходитс гасить в деион20 ной (или в какой-либо другой) дугогасительной камере.Все это отрицательно сказываетс на массогабаритных, весовых и стоимостных показател х 39 описанных выключателей, снижает ресурс и пожаробезопасность их работы. Известно также устройство защиты распределительных сетей от коротких замыканий с последовательно установленными токоограничивающими силовыми выключател ми, содержащее дл каждого выключател быстродействующий разъедин ющий узел, который св зан с коммутирующими элементами и защелкой , воздействующей на механизм свободного расцеплени , блок измерени крутизны нарастани тока к.з. и блок замедлени , включенный между упом нутыми быстродействующим разъедин ющим узлом и защелкой, причем врем замедлени в каждом последующем выкл чателе выбрано большим по отношению к предыдущему выключателю на врем половины периода тока сети С2. В описанном устройстве одновременно достигаетс токоограничение и селективность отключени . Токоограни чение осуществл етс через сопротивлени электрических дуг. За счет последовательного соединени несколь ких электрических дуг значительно сильнее дополнительно снижаетс ток к.з. ho сравнению со случаем размыкани одного выключател . При этом упрощаютс требовани к дугогасительным камерам. Тем не менее отрицательные последстви дугового токоограничени остаютс в силе. Наиболее близким к предлагаемому вл етс токоограничивающ селектив ный выключатель с устройством автома тического повторного включени , содержащий силовые контакты, зашунтиро ванные цепью, состо щей из последовательно соединенных резистора, реле максимального тока и вспомогательног выключател с замедлением На размыкание , а в цепь управлени включением выключател последовательно вкл чены размыкающий контакт реле максимального тока и замыкающий контакт вспомогательного выключател ГЗ. В .описанном выключателе токоогран чение осуществл етс через низкоомно сопротивление шунтирующей цепочки, а селективность срабатывани основан на однократных автоматических повтор ных включени х (АПВ) всех последовательно соединенных выключателей за исключением одного, в зоне защиты которого произошло к.з. Недостатком этого выключател влетс необходимость применени дл 2 .4 защищаемых им потребителей дополнительно минимальной защиты напр жени . Вспомогательный автоматический выключатель выполнен с замедлением- отключени и в этом случае при отключении силовых контактов всплески тока, вызванные перенапр жени ми, затухают к моменту отключени вспомогательного выключател . Кроме того, выдержка времени срабатывани вспомогательно ,го выключател необходима дл того, чтобы предотвратить возможность его отключени от токов нагрузки, так как после отключени главных контактов на -фидере остаетс напр жение, попадающее через шунтирующую цепочку . Таким образом, нагрузка остаетс подключенной и может вызвать срабатывание вспомогательного автоматического выключател . Поэтому все приемники, потребл емые токи, которые могут вызвать срабатывание вспомогательного выключател , должны иметь минимальную защиту по напр жению. К недостаткам относитс также то г что вспомогательный выключатель срабатывает независимо от того произошло к.з. на защищаемом участке или нет, что снижает ресурс и надежность его работы, а также то, что вспомогательный выключатель срабатывает при произвольной фазе цепи переменного тока. А поскольку ограниченный ток к.з. имеет достаточно большую величину (трех-семикратный номинальный ток), то в сильноточных цеп х услови дугогашени в шунтирующей цепи остаютс т желыми и пожароопасными . Целью изобретени вл етс повышение надежности работы и пожаробезопасности . Поставленна цель достигаетс тем, что токоограничивающий селективный выключатель, содержащий силовые контакты основного выключател , зашунтированные цепью, состо щей из последовательно соединенных резистора катушки реле максимального тока и контактов вспомогательного выключател , и имеющий предназначенные дл включени в цепь управлени основного выключател последовательно сое- диненные размыкающий контакт реле максимального тока и блок-контакт вспомогательного выключател , введены два переменных резистора, нульорган , логический элемент И, дополнительный замыкающий контакт реле максимального тока с замедлением на замыкание, переменные резисторы подключены параллельно соответственно катушки - реле максимального тока и резистору, движки резисторов соединены со входами нуль-органа, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И, другой вход которого через дополнительный замыкающий контакт реле максимального тока соединен с клеммой дл подключени источника питани , причем выход логического элемента И предназначен дл подключени к цепи управлени отключением вспомогательного выключател . На чертеже схематически изображен предлагаемый токоограничивающий селективный выключатель. Устройство содержит силовые контакты 1 (основной автоматический выключатель), зашунтированные цепью состо щей из контактов вспомогательного неавтоматического выключател 2, низкоомного резистора 3, катушки реле максимального тока.Низко омное токоограничивающее сопротивлен 3 и катушка реле максимального тока зашунтированы высокоомными переменными резисторами 5 и 6. Движки резис торов 5 и 6 подсоединены по входам электронного нуль-органа 7, выход которого соединен с одним из входов схемы И 8. На другой вход схемы И 8 поступает сигнал в виде напр жени из блока питани через замыкающий контакт 9 реле + максимального тока, который работает с замедлением на замыкание. Выход схемы И 8 соединен .с цепью управлени отключением вспомогатель ного выключател 2. Цепь управлени включением основного выключател 1 содержит последовательно соединенные размыкающий контакт 10 реле максимального тока и размыкающий блокконтакт 11 вспомогательного выключател 2. Устройство работает следующим образом . В исходном состо нии основной автоматический выключатель 1 и вспомогательный выключатель 2 включены. Поскольку в шунтирующей цепи имеетс сопротивление 3, практически весь ток проходит через силовые контакты 1. При возникновении к.з. размыкают с силовые контакты выключател 1. Ток при этом перетекает в шунтируюz 6 щую цепочку 2-3-+. Необходимо, чтобы выключатель 1 обладал высокой чувствительностью к токам К.З., реагиру на скорость нараст.ани тока к.з., поскольку токоограничивающее действие устройства в целом повышаетс с уменьшением отрезка времени от момента возникновени тока к.з. до момента введени в короткозамкнутую цепь сопротивлени 3. В то же врем скорость размыкани силовых контактов 1 не должна быть чрезвычайно большой, так как при резком введении токоограничивающего сопротивлени возникают большие перенапр жени из-за крутого спада тока (L di/dt) и падени напр жени на самом токоограничивающем сопротивлении (iR). Сопротивление 3 шунтирующей цепи используют не только дл т.окоограничени , а также в качестве датчика (активный шунт), с которого снимаетс сигнал, в виде напр жени на резисторе 5. пропорциональный величине тока, протекакхцего по шунтирующей цепи. Катушку реле i максимального тока также используют в качестве датчика (индуктивный шунт), с которого снимаетс сигнал, в виде напр жени на резисторе 6, пропорциональный скорости изменени тока к.з. Эти сигналы с резисторов 5 и 6 подаютс на входы электронного нульоргана 7, где суммируютс и а иоме:-; равенства их суммы нулю на выходе нуль-органа 7 по вл етс импульс toка , опережающий естественный нуль тока п шунтирующей цепи на некоторый отрезок времени (врем упреждени ). Импульс тока с выхода нуль-органа 7 (синхронизирующий импульс) поступает на один из входов схемы И 8. Если при этом на ее другой вход подаетс потенциальный положительный сигнал, то схема И 8 пропускает синхронизирующий импульс в цепь управлени отключением вспомогательного выключател 2, который размыкает свои контакты непосредственно перед нулевым значением тока в шунтирующей цепи. Выключатель 2 осуществл ет в этом случае бездуговое отключение ограниченного тока к.з. С целью обеспечени селективности отключени без выдержек времени, в случае к.з. на одном из участков распределительной сети, одновременно отключаютс все последовательно соединенные основные автоматические выключатели, кроме генераторных. При этом, если в зоне защиты выключател к.з. нет, то рел Ц, если оно сработало от всплеска тока при перенапр жении в момент от ключени выключател 1, возвращаетс в исходное состоение. Размыкающи контакт 10 реле оп ть замкнетс и в цепь управлени включением выкл чател 1 пройдет сигнал, по котором контакты выключател 1 замкнутс (АПВ произошло). Поскольку контакт реле Ц выполнен с замедлением на замыкание, он не успевает замкнутьс до момента возвращени катушки 4 реле-в исходное состо ние, т.е. он остаетс разомкнутым, синхронизирую щий импульс через схему И 8 не проходит и выключатель 2 остаетс во включенном положении. При возникновении в зоне защиты рассматриваемого выключател неусто чивого к.з. реле k. срабатывает сраз после отключени выключател 1 и ко такт 10 реле 4 остаетс разомкнутым до исчезновени неустойчивого к.з. (задержка АПВ). Врем задержки ерабатывани контакта 9 реле Ц выбирае с большим, чем врем протекани неустойчивого к.з. Поэтому выключатель 2 также остаетс во включенном положении. В случае же возникновени к.з. в зоне защиты рассматриваемого устройст%а , контакт 10 после срабатыва ни реле k остаетс в разомкнутом положении, АПВ выключателв%1 не происходит. Замыкающий контакт 9 ре ле после выдержки времени замыкаетс . Положительный потенциальный сигнал подаетс на потенциальный вход схемы И 8. Тогда очередной син хронизирующий импульс тока с выхода нуль-органа 7 происходит 4efJe3 схему И .8 в цепь управлени отключением выключател In selective switches, an electrodynamic compensator is used which prevents the contacts from opening before the moving contact begins to move. An arc overload limiting causes significant contact erosion, especially in high current circuits. In addition, the use of only one current-limiting arc discontinuity in distribution circuits does not always provide a sufficiently effective current limitation. Limited current short circuit it is still quite large in size and the arc has to be extinguished in a deion (or in any other) arc-quenching chamber. All this adversely affects the weight and size, weight and cost indicators of the 39 described switches, reduces the life and fire safety of their work. It is also known to protect distribution networks from short circuits with successively installed current-limiting power switches, which for each switch contains a fast-acting disconnecting node, which is connected to the switching elements and the latch acting on the free tripping mechanism, and the current rise slope measuring unit. and a deceleration unit connected between the aforementioned high-speed disconnecting unit and the latch, the deceleration time in each subsequent switch being selected long in relation to the previous switch for the half of the current period of the C2 network. In the described device, current limiting and disconnection selectivity are simultaneously achieved. Current limiting is performed through the resistances of the electric arcs. Due to the series connection of several electric arcs, the short-circuit current is further reduced. ho compared to the case of opening one switch. This simplifies the requirements for arcing chambers. However, the negative effects of the arc current limiting are still valid. Closest to the present invention is a current-limiting selective switch with an automatic reclosing device, containing power contacts, shunted by a circuit consisting of a series-connected resistor, overcurrent relay and auxiliary switch with a slowdown On opening, and in the switch control circuit of the switch the disconnecting contact of the overcurrent relay and the closing contact of the auxiliary switch GZ are included. In the described switch, the current is terminated through the low resistance of the shunt circuit, and the selectivity of operation is based on one-time automatic restarting (AR) of all series-connected switches except for one, in the protection zone of which the short circuit occurred. The disadvantage of this switch is that it requires the use of an additional minimum voltage protection for the 2.4 consumers protected by it. The auxiliary circuit breaker is made with deceleration and in this case, when the power contacts are disconnected, current surges caused by overvoltages fade out by the time the auxiliary switch is disconnected. In addition, the time delay of the operation of the auxiliary switch is necessary in order to prevent it from being disconnected from the load currents, since after the main contacts are disconnected, there remains a voltage on the α-driver through the shunt circuit. Thus, the load remains connected and may trigger the auxiliary circuit breaker. Therefore, all receivers, consumed currents, which can trigger the auxiliary switch, should have minimal voltage protection. The disadvantages also include the fact that the auxiliary switch is triggered regardless of a short-circuit has occurred. on the protected area or not, which reduces the life and reliability of its work, as well as the fact that the auxiliary switch operates at an arbitrary phase of the AC circuit. And since the limited current short circuit has a sufficiently large value (three to seven times the rated current), then in high-current circuits the arc conditions in the shunt circuit remain heavy and fire hazardous. The aim of the invention is to increase reliability and fire safety. The goal is achieved by a current-limiting selective switch containing main switch power contacts, shunted by a circuit, consisting of a series-connected resistor of an overcurrent relay coil and an auxiliary switch, and having a series-connected disconnecting contact intended for connection to the control circuit of the main switch overcurrent relay and auxiliary switch blocking contact, two variable resistors, nullorgan, log And the additional element, an additional closing contact of the overcurrent relay with a delay for shorting, variable resistors are connected in parallel, respectively, the coil — the overcurrent relay and the resistor; through an additional make contact of the overcurrent relay is connected to the terminal for connecting the power source, the output of the logic element I is intended for connecting to the control circuit off the auxiliary switch. The drawing schematically shows the proposed current-limiting selective switch. The device contains power contacts 1 (main circuit breaker), shunted by a circuit consisting of contacts of auxiliary non-automatic switch 2, low-resistance resistor 3, overcurrent relay coils. Low ohm current-limiting resistance 3 and overcurrent relay coil are shunted with high-resistance variable resistors 5 and 6. Resistors 5 and 6 are connected to the inputs of the electronic zero-body 7, the output of which is connected to one of the inputs of the AND 8 circuit. The other input of the AND 8 circuit receives a signal in the form It is the voltage from the power supply through the closing contact 9 of the relay + overcurrent, which operates with a deceleration fault. The output of circuit AND 8 is connected to the control circuit by disconnecting the auxiliary switch 2. The control circuit for turning on the main switch 1 contains a series-connected disconnecting contact 10 of the overcurrent relay and the opening contact 11 of the auxiliary switch 2. The device operates as follows. In the initial state, the main circuit breaker 1 and the auxiliary switch 2 are on. Since there is a resistance of 3 in the shunt circuit, almost all of the current passes through the power contacts 1. When a short circuit occurs. open the circuit breaker with the power contacts. At the same time, the current flows into a 6–3– + 6 circuit that is shunting z. It is necessary that switch 1 has a high sensitivity to KZ currents, reacting to the speed of an increase in short-circuit current, since the current-limiting effect of the device as a whole increases with a decrease in the length of time from the moment the short-circuit current occurs. until the introduction of a short-circuited resistance circuit 3. At the same time, the opening speed of power contacts 1 should not be extremely high, since with the sudden introduction of a current-limiting resistance, large overvoltages occur due to a steep current drop (L di / dt) and a drop in voltage on the current limiting resistance (iR). The resistance 3 of the shunt circuit is used not only for current limiting, but also as a sensor (active shunt) from which the signal is taken, in the form of a voltage across a resistor 5. proportional to the current flowing through the shunt circuit. A maximum current relay i coil is also used as a sensor (inductive shunt) from which a signal is taken, in the form of a voltage across a resistor 6, proportional to the rate at which the short-circuit current changes. These signals from resistors 5 and 6 are fed to the inputs of the electronic nullorgan 7, where they are summed up in the following way: -; the equality of their sum to zero at the output of the zero-organ 7 a current pulse appears, advancing the natural zero current n of the shunt circuit for a certain period of time (lead time). The current pulse from the output of the zero-body 7 (clock pulse) is fed to one of the inputs of the circuit 8. If a potential positive signal is sent to its other input, the circuit 8 transmits the clock pulse to the auxiliary switch 2 control circuit, which opens their contacts immediately before the zero value of the current in the shunt circuit. In this case, the switch 2 performs an arc-free cut-off of the limited short-circuit current. In order to ensure the selectivity of shutdown without time delay, in the case of short-circuit delay. on one of the sections of the distribution network, all the main circuit-breakers connected in series, except the generator circuit, are simultaneously disconnected. In this case, if in the zone of protection of the switch k.z. no, then the relay Q, if it has been triggered by a surge in current during an overvoltage at the moment the switch 1 is turned off, returns to the initial state. The breaker contact 10 of the relay is closed again and a signal is transmitted to the on control circuit of switch 1 and the switch 1 is closed (auto-reclosure has occurred). Since the contact of relay C is made with a delay for short circuit, it does not have time to close before the moment when the coil 4 of the relay returns to its initial state, i.e. it remains open, the synchronizing pulse through circuit And 8 does not pass and switch 2 remains in the on position. If an unstable short-circuit switch appears in the protection zone of the considered switch. relay k. triggered immediately after the switch 1 is turned off and at time 10 the relay 4 remains open until the unstable short circuit disappears. (AR delay). The delay time of working the contact 9 of the relay C is chosen with a time longer than the flow time of the unstable short-circuit voltage. Therefore, the switch 2 also remains in the on position. In the case of the occurrence of a short-circuit. in the protection zone of the device under consideration, the contact 10 after the operation of either the relay k remains in the open position, an automatic switch of the% 1 switch does not occur. The closing contact 9 relay after the time delay closes. A positive potential signal is applied to the potential input of the AND 8 circuit. Then the next synchronizing current pulse from the output of the null organ 7 occurs 4efJe3 circuit AND .8 to the circuit breaker control circuit
2. Контакты последнего размыкаютс перед нулевымзначением тока шунтирующей цепи, т.е. практически без загорани электрической дуги. Блок-контакт 11 выключател 2 также размыкаетс , недопуска АПВ выключател 1, так как контакт 10 обесточенного реле замыкаетс . Таким образом, производитс бездуговое , селективное отключение коротко замкнутого участка распределительной сети, сопровождающеес эффективным токоограничением. По сравнению с известным предлагаемый выключатель обладает -р дом преимуществ. Бездуговое, синхронное размыкание шунтирующей цепи выключателем 2 позвол ет повысить его коммутационную способность, износоустойчивость , повысить пожаробезопасность работы всего устройства. Бездуговое размыкание контактов выключател 2 позвол ет уменьшить габариты, вес, а также выполн ть его без дугогасительной камеры. К преимуществам предлагаемого устройства относитс также то, что вспомогательный выключатель 2 не автоматический, поэтому отпадает необходимость минимальной защить) по напр жению у всех потребителей , защищаемых данным устройством. Кроме этого, вспомогательный выключатель 2 в предлагаемом устройстве срабатывает, осуществл полное от-, ключение цепи, только в случае к.з. на защищаемом участке. В случае неустойчивого к.з. или его отсутстви вспомогательный выключатель остаетс во включенном положении. Это приводит к повышению надежности, еще больше увеличивает ресурс и пожаробезопас- . ность работы. Необходимо отметить, что схема синхронизации отключени выключател 2, состо ща из шунтов 3, t высо-, коомных резисторов 5, 6 и нуль-органа 7 используетс в режиме кратковременного обтекани током активного и индуктивного шунтов, что позвол ет уменьшить нагрев током активного шунта , повысить стабильность ее работы. Использование описанных преимуществ предлагаемого выключател вместе с принципом селективности отключени без выдержек времени позвол ет повысить предельную коммутационную способность в несколько раз по сравнению с известными селективными выключател ми и, таким образом, создавать надежные системы защиты низковольтных электроэнергетических систем большой мощности, например судовых. В то же врем значительно меньша длительность протекани токов к.з. в сети и его бёздугова коммутаци позвол ют уменьшить пожароопасность электроэнергетических систем. Формула изобретени Токоограни.чивающий селективный выключатель, содержащий силовые контакты основного выключател , зашунтированные цепью, состо щей из последовательно соединенных резистора, катушки реле максимального тока и контактов вспомогательного выключател , и имеющий предназначенные дл включени в цепь управлени основного выключател последовательно соеди ненные размыкающий контакт реле максимального тока и блок-контакт вспомогательного выключател , о т л и ч-ающийс тем, что, с целью повышени надежности работы и пожаробезопасности , в устройство введены два переменных резистора, нуль-орган логический элемент И, дополнительный замыкающий контакт реле максимального тока с замедлением на замыкание , один из переменных резисторов подключен параллельно катушке реле максимального тока, а другой - резисТору , движки переменных резисто-1210 ров соединены с входами нуль-органа, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И, другой вход которого через дополнительный замыкающий контактреле максймальног го тока соединен с клеммой дл подключени источника питани , причем выход логического элемента И предназначен дл подключени к цепи управлени отключением вспомогательного выключател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Чупихин А.А. Электрические аппараты. Энерги , 1975, c.48l2 .Патент СССР № 621050, кл, Н 02 Н 3/08 (Н 02 Н 7/2б), 1978. 2. The contacts of the latter open before the zero value of the current of the shunt circuit, i.e. practically no lightning of the electric arc. The auxiliary contact 11 of the switch 2 is also opened, and the automatic reclosure of the circuit breaker 1 is not allowed, since the contact 10 of the de-energized relay is closed. Thus, an arc-free, selective disconnection of the short-circuited portion of the distribution network, accompanied by effective current limiting, is performed. Compared with the known, the proposed switch has a number of advantages. The closure-free, synchronous opening of the shunt circuit by switch 2 allows to increase its switching capacity, wear resistance, increase the fire safety of the entire device. The arcless opening of the contacts of the switch 2 makes it possible to reduce dimensions, weight, and also to carry it out without an arcing chamber. The advantages of the proposed device also include the fact that the auxiliary switch 2 is not automatic, therefore there is no need for minimum protection) for all consumers protected by this device. In addition, the auxiliary switch 2 in the proposed device is triggered by carrying out a complete disconnection of the circuit, only in the case of short circuit. on the protected area. In the case of unstable short-circuit. or without it, the auxiliary switch remains in the on position. This leads to increased reliability, further increases the resource and fire safety -. nosti work. It should be noted that the switch-off timing circuitry of the switch 2, consisting of shunts 3, t of high coupling resistors 5, 6 and null organ 7, is used in the short current flow mode of the active and inductive shunts, which allows to reduce heating by the current of the active shunt, increase the stability of its work. Using the described advantages of the proposed switch together with the principle of shutdown selectivity without time delay allows increasing the limit switching capacity several times in comparison with the known selective switches and, thus, creating reliable protection systems for high-voltage electric power systems of high power, for example, for ships. At the same time, the duration of the short-circuit currents is much shorter. in the network and its bezdugovaya switching reduce the fire hazard of electric power systems. Claims of the invention A current-selective selective switch containing main circuit power contacts, shunted by a circuit consisting of a series-connected resistor, an overcurrent relay coil and auxiliary switch contacts, and having a series disconnecting relay contact for switching on the main switch current and auxiliary switch contact, which is the fact that, in order to increase the reliability of operation and robotic safety, two variable resistors are inserted into the device, a zero-organ logic element I, an additional closing contact of the overcurrent relay with a delay for a short circuit, one of the variable resistors is connected parallel to the overload relay coil, and the other is connected to the resistor, the variable resistor motors are connected with the inputs of the zero-organ, the output of which is connected to one of the inputs of the logic element And, the other input of which is connected via an additional closing contactor of maximal current to the terminal for the power supply is turned off, the output of the AND gate is intended to be connected to the auxiliary switch disconnecting control circuit. Sources of information taken into account in the examination 1. A. Chupikhin. Electrical apparatus. Energie, 1975, c.48l2. Patent of the USSR No. 621050, class, H 02 H 3/08 (H 02 H 7 / 2b), 1978.
3.Авторское свидетельство СССР № 532912, кл. Н 01 Н 75/00, 1976.3. USSR author's certificate number 532912, cl. H 01 H 75/00, 1976.