Устройство для включения высоковольтного выключателя

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока . Цель изобретения - повышение надежности устройства. Выводы 1,2 устройства подключаются к трехфазному выпрямителю , соответственно к его положительному и отрицательному полюсам, выводы 3,4 соответственно - к фазе и нейтрали сети. К выводам 5,6 подключаются электромагнит включения и ключ управления выключателя. При подключении к выводам 5.6 электромагнита включается тиристор 13 и начинается заряд катушки индуктивности 16 по цепи из элементов 1,16,13,4. Если выключатель включается на К.З., то после замыкания контактов выключателя снижается напряжение на выводах 1,2 и срабатывает быстродействующее реле 7. Контактб реле 7 замыкается, что приводит к отпиранию тиристора 14 и запиранию с помощью конденсатора 18 тиристора 13. При этом происходит разряд катушки индуктивности 16 на электромагнит включения, что обеспечивает его надежное включение Если включение выключателя не сопровождается снижени- ; ем напряжения сети, то запирание тиристора 13 происходит после операции включения. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 Н 33/44, 33/59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

В

«««, «

«

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф (21) 4658849/07 (22) 06.03.89 (46) 07.11.91, Бюл. М 41 (71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) Ю.А.Бродский, Э.М.Либерзон, E.Ï.Королев, С. М, Куцовский и В.Н. Богомолов (53) 621.316.542-5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1292061,кл. Н 01 Н 33/44, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока. Цель изобретения — повышение надежности устройства. Выводы 1,2 устройства подключаются к трехфазному выпряИзобретение относится к области электротехники и предназначено для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Принципиальная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит выводы 1 и 2 для подключения соответственно к положительному и отрицательному полюсам трехфазного выпрямителя; вывод 3 для подключения к фазе сети; вывод 4 для под„„. Я „„1690016 А1 мителю, соответственно к его положительному и отрицательному IloRIocBM, выводы

3,4 соответственно — к фазе и нейтрали сети.

К выводам 5,6 подключаются электромагнит включения и ключ управления выключателя.

При подключении к выводам 5,6 электромагнита включается тиристор 13 и начинается заряд катушки индуктивности 16 по цепи из элементов 1,16,13,4. Если выключатель включается на К.З., то после замыкания контактов выключателя снижается напряжение на выводах 1,2 и срабатывает быстродействующее реле 7, Контакт 8 реле 7 замыкается, что приводит к отпиранию тиристора 14 и запиранию с помощью конденсатора 18 тиристора 13. При этом происходит разряд катушки индуктивности 16 на электромагнит включения, что обеспечивает его надежное включение. Если включение выключателя не сопровождается снижением напряжения сети, то запирание тиристора 13 происходит после операции включения. 1 ил. ключения к нейтрали сети; выводы 5 и 6 для подключения обмотки и контактов управления электромагнита включения привода выключателя; первое быстродействующее реле 7 с замыкающим контактом 8; второе быстродействующее реле 9 с двумя обмотками и тремя замыкающими контактами соответственно 10,11 и 12; первый 13, второй

14 и третий 15 тиристоры; первую 16 и вторую 17 катушки индуктивности; шесть конденсаторов 18-23; сигнальное репе 24; переключатель 25 режимов; кнопку 26 опробования; три стабилитрона 27,28,29; одиннадцать диодов 30 — 40; светодиод 41; девятнадцать резисторов 42 — 60.

1690016

ro 22 конденсаторов, с первыми выводами 50 девятого 50, десятого 51, одиннадцатого 52, двенадцатого 53 и тринадцатого 54 резисторов и с вторыми выводами восьмого 49 и шестнадцатого 57 резисторов.

Катод первого стабилитрона 27 подключен к вторым выводам седьмого 48 и девятого 50 резисторов и к аноду одиннадцатого диода 40, катод которого соединен с вторыми выводами третьего конденсатора 20 и замыкающего контакта 8 рвле 7. Катод второго стабилитроиа 28 подключен к первому

Вывод 1 устройства, предназначенный для подключения к положительному полюсу трехфазного выпрямителя, соединен с катодами первого 30 и второго 31 диодов, с анодом третьего диода 32, с вторым выводом второго контакта 11 второго быстродействующего реле 9 и с первым выводом первой катушки 16 индуктивности. Второй вывод катушки 16 индуктивности подключен к первым выводам первого конденсатора 18, первого 42, второго 43 и третьего 44 резисторов и переключателя 25 режимов, к вторым выводам шестого конденсатора 23 и девятнадцатого резистора 60, а также к анодам четвертого 33 и пятого 34 диодов и к аноду первого тиристора 13, Вывод 2 устройства, предназначенный для подключения к отрицательному полюсу трехфазного выпрямителя, соединен с первыми выводами второго конденсатора 19 и четвертого резистора 45, второй вывод которого подключен к первому выводу пятого резистора 46 и к аноду шестого диода 35.

Второй вывод пятого резистора 46 соединен с первыми выводами второго замыкающего контакта 11 реле 9 и обмотки первого быстродействующего реле 7; Второй вывод второго конденсатора 19 подключен к катоду шестого диода 35 и к аноду девятого диода 38, катод которого соединен с вторым выводом обмотки первого быстродействующего реле 7, Вывод 3 устройства для подключения к фазе сети соединен с анодом седьмого диода 36, катод которого подключен к первому вводу шестого резистора 47, второй вывод которого соединен с вторыми выводами первого конденсатора 18, первого резистора 42 и семнадцатого резистора 58, а также с первыми выводами седьмого резистора 48 и второй катушки индуктивности 17.

Вывод 4 устройства для подключения к нейтрали сети соединен с выводом 5 для подключения электромагнита включения, с анодами первого диода 30, первого 27 и второго 28 стабилитронов, с катодами первого 13 и второго 14 тиристоров, с первыми выводами третьего 20, четвертого 21 и пято5

45 выводу семнадцатого резистора 58, к второму выводу десятого резистора 51 и к аноду десятого диода 39, катод которого соединен с вторыми выводами четвертого конденсатора 21 и первого контакта 10 второго быстродействующего реле 9, Первый вывод замыкающего контакта 8 первого быстродействующего реле T соединен с первым выводом восьмого резистора 49 и с управляющим электродом второго тиристора 14, анод которого подключен к второму выводу второй катушки индуктивности 17. Первый вывод первого контакта 10 второго быстродействующего реле 9 соединен с первым выводом шестнадцатого резистора 57 и с управляющим электродом первого тиристора 13. Второй вывод пятого конденсатора 22 соединен с вторыми выводами третьего 44 и одиннадцатого 52 резисторов. Второй вывод двенадцатого резистора 53 подключен к третьему выводу переключателя режимов

25, к второму выводу которого подключен второй вывод обмотки сигнального реле 24, к четвертому выводу — первый вывод первого замыкающего контакта кнопки опробования 26, к пятому выводу — первый вывод четырнадцатого резистора 55, а к шестому выводу — первый вывод обмотки сигнального реле 24, катод пятого диода 34 и анод третьего тиристора 15. Анод второго диода

31 соединен с вторым выводом третьего замыкающего контакта 12 второго быстродействующего реле 9, с анодом третьего стабилитрона 29, с вторыми выводами пятнадцатого резистора 56, второго и третьего замыкающих контактов кнопки опробования 26, с первым выводом восемнадцатого резистора 59 и с катодом третьего тиристора 15, управляющий электрод которого подключен к катоду третьего стабилитрона 29, к первым выводам пятнадцатого резистора

56 и третьего замыкающего контакта 12 реле 9 и к второму выводу второго резистора

43, Второй вывод восемнадцатого резистора 59 соединен с первыми выводами шестого конденсатора 23 и девятнадцатого резистора 60, Первые выводы обмотки тока и напряжения второго быстродействующего реле 9 соединены между собой и с катодами третьего 32 и четвертого 33 диодов, а вторые выводы — соответственно с выводом

6 устройства и с вторым выводом первого замыкающего контакта кнопки опробования 26. Второй вывод тринадцатого резистора 54 подключен к первому выводу третьего замыкаю:в:,его контакта кнопки опробования 26, первый вывод второго замы.кающего контакта которой соединен с катодом светодиода 41, анод которого подключен к катоду восьмого диода 37, соеди1690016

20 ности 16 в прямом направлении, однако открывания этого тиристора не произойдет, так как контакт 12 реле 9 шунтирует накоротко его переход управляющий электродкатод, По окончании операции включения выключателя цепь обмотки электромагнита включения размыкается блок-контактами привода выключателя, что приводит к размыканию цепи токовой обмотки реле 9 и размыканию его замыкающих контактов

10,11,12.

Устройство возвращается в исходное состояние и готово к повторному действию.

Если включение выключателя не сопровождается снижением напряжения в сети (без короткого замыкания), то срабатывания реле 7, а следовательно и включения тиристора 14 не произойдет, т.е, тиристор 13 останется в открытом состоянии до окончания операции включения выключателя и катушка индуктивности 16 не разряжается на электромагнит включения.

По окончании операции включения так же, как в описанном выше режиме, происходит размыкание цепи токовой обмотки реле 9, реле отпускает, и размыкаются его контакты 10,11,12.

В момент размыкания контакта 11 происходит скачкообразное снижение до нуля напряжения на резисторах 45 и 46, что приводит к разряду конденсатора 19 через диод

38, обмотку реле 7 и указанные резисторы

45 и 46. Реле 7 срабатывает и своим контактом отпирает тиристор 14. Конденсатор 18 разряжается через тиристор 14 на тиристор

13, запирая последний. Начиная с момента эапирания тиристора 13 напряжение на катушке индуктивности 16 меняет знак, что обуславливает отпирание тиристора 15 током через резистор 43 и управляющий электрод.

При открывании тиристора 15 катушка индуктивности 16 разряжается через диод

34, тиристор 15 и диод 31. Энергия, накопленная в катушке индуктивности 16, расходуется на излучение и на тепло в омических сопротивлениях элементов цепи разряда.

По окончании разряда катушки индуктивности 16 тиристор 15 запирается и вся схема устройства приходит в исходное состояние.

Для проверки работоспособности устройства в нем предусмотрен режим опробования и контроля.

Опробование производится следующим образом. Переключатель режимов 25 переводится в режим опробования. При этом размыкаются его выводы 5-6, а выводы

1-2 и 3-4 замыкаются. Затем нажимается

55 кнопка опробования 26. Через резистор 53 выводы 3-4 переключателя режимов 25, первый контакт кнопки опробования 26 и обмотку напряжения реле 9 протекает ток.

Реле 9 срабатывает и замыкает свои контакты 10,11,12, включая тиристор 13, и через катушку индуктивности 16 начинает протекать ток. Затем кнопка 26 отпускается, размыкая цепь обмотки напряжения реле 9, его контакты 10,11 и 12 размыкаются.

Дальнейшая работа устройства аналогична работе при включении выключателя без короткого замыкания в сети. Отличие состоит в том, что разряд катушки индуктивности 16 происходит через обмотку сигнального реле 24, зашунтированную диодом 34, тиристор 15 и диод 31. Сигнальное реле 24 срабатывает и фиксирует факт исправного состояния устройства. Напряжение срабатывания реле 24 выбирается меньше прямого падения напряжения на диоде 34 при протекании по нему тока разряда катушки индуктивности 16, Контроль исправности тиристора 15 осуществляется в рабочем положении переключателя режимов 25 (замкнуты выводы

5 — 6) нажатием кнопки срабатывания 26. Необходимость контроля тиристора 15 обусловлена тем, что в случае выхода его из строя с потерей управляемости (переход в состояние диода) эта неисправность не проверяется цепью опробования, а устройство оказывается неработоспособным.

Если тиристор 15 исправен. то при нажатии кнопки 26 начинает протекать ток от вывода 1 устройства через катушку индуктивности 16, диод 34, выводы 6 — 5 переключателя 25 режимов, резистор 55, диод 37, светодиод 41, два последовательно соединенных (второй и третий) замыкающих контакта кнопки 26 опробования, резистор 54 к выводу 4 устройства. При этом происходит свечение светодиода 41.

При неисправном тиристоре 15 (состояwe неуправляемого диода) он является низкоомным шунтом для цепи со светодиодом 41, и последний не светится. Резистор 54 ограничивает ток через кнопку 26 при контроле в случае неисправного тиристора 15.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет более высокую надежность и удобство в эксплуатации. При этом обеспечивается надежное включение выключателей на неустраненное короткое замыкание в сети.

Формула эобретения

Устройство для включения высоковольтного выключателя, содержащее выводы для подключения к положительному и отрицательному полюсам трехфазного выпрями5 1690016

50

55 ненно -о анодом с вторым выводом четырнадцатого резистора 55.

Устройство работает следующим образом.

При подключении вывода 1 к положительному полюсу трехфазного выпрямителя, на входы которого подано трехфазное напряжение; вывода 2 — к отрицательному полюсу выпрямителя, вывода 3 — к фазе сети, а вывода 4 — к нейтрали сети, по цепи от вывода 1 протекает незначительный ток через первую катушку индуктивности

16, определяемый высокоомными сопротивлениями резисторов 42, 44 и 52 и составляет не более 0,05 А, От вывода 3 через диод 36. резистор 47 протекает однополупериодный ток по цепям: резистор 48, стабилитрон 27, резистор

50. а также через диод 40 на заряд конденсатора 20, резистор 58, стабилитрон 28, резистор 51, а также через диод 39 на заряд конденсатора 21. Конденсаторы 20 и 21 заряжаются до напряжения стабилизации стабилитронов соответственно 27 и 28.

Переключатель режимов 25 устанавливается в рабочее положение, при котором замкнуты его выводы 5 и 6, подготавливая цепь контроля исправности тиристора 15, выполненную на резисторе 55, диоде 37, светодиоде 41, втором и третьем контактах кнопки 26 опробования и резисторе 54.

При подключении к зажимам 5 и 6 устройства электромагнита включения привода выключателя начинает протекать ток от вывода 1, подключенного к положительному полюсу выпрямителя, через диод 32, токовую обмотку двухобмоточного реле 9, через вывод 6, обмотку и контакты управления электромагнита включения, вывод 5 к выводу 4. Контакты 10,11 и 12 реле 9 срабатывают за время, не более 0,003 с. Замыкание контакта 10 обуславливает протекание импульсного тока от заряженного конденсатора 21 через управляющий электрод первого тиристора 13, открывая его. Одновременно протекает ток через контакт 11 реле 9, резисторы.46,45 и диод 35 на заряд конденсатора 19.

Напряжение заряда конденсатора 19 принимается на 15 > ниже напряжения между выводами 1 и 2 устройства с тем, чтобы в нормальном режиме исключить протекание тока разряда конденсатора 19 через диод 38 и обмотку реле 7, обусловленного пульсациями напряжения на выходе трехфазного мостового выпрямителя, Третий замыкающий контакт 12 реле 9 соединяет накоротко управляющий электрод и катод третьего тиристора 15, запрещая его срабатывание при появлении íà его аноде напряжения положительного знака в момент выключения первого тиристора 13.

При включении первого тирисгора 13 начинает протекать ток от вывода 1 ерез первую катушку индуктивности 16 и,иристор 13 к выводу 4, Протекание тока в клушке индуктивности 16 обеспечивает накопление в ней электромагнитной энергии. Одно в реме н о и роис ходит заряд конденсатора 18 по цепи от фазы сети (вывод 3) через диод 36, резистор 47, конденсатор 18 и тиристор 13.

Если выключатель включает в сеть на короткое замыкание, то с момента возникновения дуги между контактами выключателя или их соприкосновения начинается снижение тока в электромагните включения, обусловленное снижением напряжения между выводами 1 и 4. Снижается также напряжение и между выводами 1 и 2.

Если напряжение между выводами 1 и 2 становится ниже напряжения, до которого был заряжен конденсатор 19, то открывается диод 38 и начинает протекать экспоненциально затухающий ток разряда конденсатора 19 через обмотку реле 7, резисторы 46 и 45.

Если напряжение в сети снизилось до уровня ниже заданного, то реле 7 кратковременно срабатывает и своим замыкающим контактом 8 обеспечивает открывание второго тиристора 14 от предварительно заряженного конденсатора 20.

В момент открывания тиристора 14 начинается разряд конденсатора 18 через открытый тиристор 14 в прямом направлении и через тиристор 13 в обратном направлении, запирая последний. В момент запирания тиристора 13 происходит подключение катушки индуктивности 16 к электромагниту включения. Ток катушки индуктивности 16 начинает протекать от ее второго вывода через четвертый диод 33, токовую обмотку реле 9, цепь электромагнита включения и первый диод 30 к первому выводу катушки индуктивности 16, Г1ри этом энергия, накопленная в катушке индуктивности 16, выделяется в элекромагните включения выключателя, что обеспечивает надежное включение последнего в указанном режиме.

Несмотря на то, что контакт 10 реле 9 остается в замкнутом состоянии, повторного отпирания тиристора 13 не произойдет, так как сопротивление резистора 58 выбирается по условию надежного несрабатывания тиристора 13 токоМ, протекающим через этот резистор, В момент запирания тиристора 13 к третьему тиристору 15 прикладывается импульсное напряжение от катушки индуктив1690016

50 теля, вывод для подключения к фазе сети, вывод для подключения к нейтрали сети и выводы для подключения катушки и контакта управления электромагнита включения выключателя, первое быстродействующее реле с замыкающим контактом и второе быстродействующее реле, сигнальное реле с катушкой, две катушки индуктивности, три тиристора, девять диодов, три стабилитрона, светодиод, восемнадцать резисторов, пять конденсаторов, ключ управления с шестью выводами и кнопку проверки с тремя замыкающими контактами, причем вывод для подключения нейтрали сети соединен с первым выводом для подключения катушки и контакта управления электромагнита включения выключателя, катод первого тиристора соединен с выводом для подключения нейтрали, а его анод — с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод указанной первой катушки индуктивности соединен с выводом для подключения положительного полюса трехфазного выпрямителя, катод второго тиристора соединен с выводом для подключения нейтрали, а его анод — с первым выводом второй катушки индуктивности, второй вывод указанной второй катушки индуктивности через первый конденсатор соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, анод первого диода соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и.его катод соединен с катодом второго диода, анод второго диода соединен с выводом для подключения положительного полюса трехфазного выпрямителя, анод третьегодиодасоединен с выводомдля подключения фазы сети, а его катод через первый резистор соединен с вторым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод второго резистора соединен с выводом для подключения отрицательного полюса трехфазного выпрямителя, второй вывод второго резистора через третий резистор соединен с первым выводом катушки быстродействующего реле, второй вывод которой соединен с катодом четвертого диода, анод четвертого диода через в-орой конденсатор соединен с выводом для подключения фазы сети, катод пятого диода соединен с анодом четвертого диода, а анод пятого диода соединен с вторым выводом второго резистора, анод шестого диода соединен с выводом для подключения нейтрали сети, а его катод — с выводом для подключения положительного полюса трехфазного выпрямителя, анод первого стабилитрона соединен с выводом для подключения нейтрали сети, а его катод через четвертый резистор соединен с вторым выводом второй

35 катушки индуктивности, первый стабилитрон зашунтирован пятым резистором, первый вывод третьего конденсатора соединен с выводом нейтрали сети, второй вывод третьего конденсатора через замыкающий контакт первого быстродействующего реле соединен с управляющим электродом второго тиристора, катод и управляющий электрод второго тиристора зашунтированы шестым резистором, анод второго стабилитрона соединен с выводом для подключения нейтрали, а его катод через седьмой резистор соединен с вторым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод первой катушки индуктивности через восьмой резистор соединен с вторым выводом второй катушки индуктивности; управляющий электрод и катод первого тиристора зашунтированы девятым резистором, анод первого тиристора соединен с анодом седьмого диода, катод которого соединен с анодом третьего тиристора, катод третьего тиристора соединен с анодом восьмого диода, катод которого соединен с выводом для подключения положительного полюса трехфазного выпрямителя, первый вывод первой катушки индуктивности через последовательно соединенные десятый резистор и четвертый конденсатор соединен с выводом для подключения нейтрали сети, одиннадцатый резистор подключен параллельно четвертому конденсатору, анод восьмого диода соединен с анодом третьего стабилитрона, катод которого через двенадцатый резистор соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, управляющий электрод и катод третьего тиристора зашунтированы тринадцатым резистором, первый вывод ключа управления соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод ключа управления через четырнадцатый резистор соединен с выводом для подключения нейтрали сети, анод восьмого диода через последовательно соединенные первый замыкающий контакт кнопки проверки и пятнадцатый резистор соединен с выводом для подключения нейтрали сети, третий вывод ключа управления через шестнадцатый резистор соединен с анодом девятого диода, катод которого соединен с анодом светодиода, катод указанного светодиода через второй замыкающий контакт кнопки проверки соединен с анодом восьмого диода, четвертый вывод ключа управления соединен с анодом третьего тиристора, первый вывод катушки сигнального реле соединен с анодом третьего тиристора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены десять:й и одиннадцатый диоды, 1690016

Составитель А. Колядин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Редактор В, Данко

Заказ 3818 Тираж Подписн

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 девятнадцатый и двадцатый резисторы и шестой конденсатор ., причем в качестве второго быстродействующего реле используется реле с тремя замыкающими контактами и с катушками тока и напояжения, при 5 этом первые выводы катушек тока и напряжения второго реле подключены к катоду второго диода, второй вывод катушки тока второго реле соединен с вторым выводом для подключения катушки и контакта управ- 10 ления элеткромагнита включения выключателя, второй вывод катушки .напряжения второго реле через третий замыкающий контакт кнопки проверки соединен с пятым выводом ключа управления, второй вывод 15 катушки сигнального реле соединен с шестым выводом ключа управления, первый вывод ключа управления через последовательно соединенные пятый конденсатор и семнадцатый резистор соединен 20 с анодом восьмого диода, восемнадцатый резистор подключен параллельно пятому конденсатору, второй стабилитрон зашунтирован девятнадцатым резистором, катод второго стабилитрона соединен с анодом десятого диода, катод которого через первый замыкающий контакт второго быстродействующего реле соединен с управляющим электродом первого тиристора, анод одиннадцатого диода соединен с катодом первого стабилитрона, а катод одиннадцатого диода соединен с вторым . выводом третьего конденсатора, второй замыкающий контакт второго быстродействующего реле подключен параллельно третьему стабилитрону, катод третьего стабилитрона соединен с управляющим электродом третьего тиристора, первый вывод катушки первого быстродействующего реле через третий замыкающий контакт второго быстродействующего реле соединен с выводом для подключения положительного полюса трехфазного выпрямителя, катод десятого диода через шестой конденсатор соединен с выводом для подключения нейтрала сети,