Устройство управления взрывным размыкателем

Авторы патента:

H02H3/16 - реагирующие на ток замыкания на землю, на корпус или на массу (с устройствами для балансной или дифференциальной защиты H02H 3/26)

Владельцы патента RU 2466486:

Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания единой энергетической системы" (RU)
Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН (RU)

Изобретение может быть использовано в системах электроснабжения, линиях электропередач и другом электрооборудовании для устранения в них случайных отключений и разрушений проводников от токов короткого замыкания. Устройство содержит трансформатор, преобразующий ток в защищаемом проводнике в напряжение, подаваемое на конденсатор с параллельно соединенным с ним первым резистором, ключ, управляемый узлом, который определяет условия возникновения короткого замыкания, разрядник, диодный мост, второй резистор и электродетонатор. Трансформатор через диодный мост и ключ подключен к второму резистору, напряжение с которого поступает на управляющий ключом узел, а напряжение с первого резистора через разрядник поступает на электродетонатор. Технический результат - повышение надежности и безопасности работы. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к прикладной электротехнике. Более конкретно, оно относится к способам и устройствам релейной защиты и автоматики электротехнического оборудования. Способ позволяет создавать быстродействующие устройства защиты проводников, проводов воздушных и кабельных линий электропередач и т.п.от разрушения токами короткого замыкания.

Уровень техники

Для защиты электрических проводников (проводов) от разрушения токами короткого замыкания в настоящее время используют различные механические разрыватели электрической цепи [1, 2]. Для быстрого размыкания высоковольтных электрических цепей с большим током наиболее перспективными являются взрывные размыкатели, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с другими видами. Во всех размыкателях присутствует исполнительный механизм, который выполняет команду на размыкание электрической цепи. Во взрывном размыкателе в качестве исполнительного механизма используют электродетонаторы с большим напряжением срабатывания (более 200 В). Большое напряжение срабатывания электродетонатора диктуется требованиями исключить ложное отключение электротехнического оборудования в условиях больших электромагнитых помех, от которых устраниться практически невозможно. Для того чтобы обеспечить необходимое, относительно большое, напряжение срабатывания традиционно применяют отдельный источник питания электрических схем, который гальванически развязан с размыкаемой электрической цепью.

Известный способ, реализованный в устройстве [3], для управления быстродействующим размыкателем электрической цепи включает в себя следующие операции:

- непрерывное измерение тока, протекающего в проводнике, который защищают от разрушения током короткого замыкания;

- выработку и подачу напряжения срабатывания на исполнительный механизм размыкателя, который устанавливают в цепи защищаемого проводника (например, на электрический детонатор для взрывного размыкателя) в момент возникновения в нем тока короткого замыкания.

Напряжение питания на схему измерения тока и выработки напряжения срабатывания подается от отдельного источника, который гальванически не связывают с защищаемым проводником.

Сущность изобретения

Ближайшим по назначению прототипом настоящего изобретения является устройство управления размыкателем [3]. Предлагаемый в качестве изобретения способ управления быстродействующим размыкателем отличается тем, что:

- в качестве источника напряжения питания электрической схемы для обнаружения тока короткого замыкания и выработки напряжения срабатывания используют часть электрической энергии тока, который протекает в защищаемом проводнике;

- в качестве источника напряжения срабатывания используют часть электрической энергии тока короткого замыкания в защищаемом проводнике;

- задержку подачи напряжения срабатывания на исполнительный механизм по отношению к моменту возникновения тока короткого замыкания задают самим значением тока короткого замыкания;

- переменный ток, протекающий в защищаемом проводнике, пропорционально преобразуют в переменное напряжение U, которое подают на электрический конденсатор С с параллельно соединенными с ним активным сопротивлением R1, значения которых выбирают такими, чтобы ток короткого замыкания в защищаемом проводнике создавал на контуре R1C напряжение не меньше напряжения срабатывания;

- электрический конденсатор С выбирают таким, чтобы на нем накапливать заряд электрической энергии, который гарантированно обеспечивает срабатывание исполнительного механизма при достижении на нем напряжения срабатывания;

- контур R1C выбирают таким, чтобы помехи в виде кратковременных увеличений тока в защищаемом проводнике длительностью до 100 мкс (или исходя из критерия допустимого выделения тепловой энергии в проводнике=сопротивление проводника·ток²·время) не создавали на нем напряжение срабатывания;

- параллельно с электрическим конденсатором С через электронный ключ SW, имеющий активное сопротивление R_SW, соединяют активное сопротивление R2, значение которого выбирают таким, чтобы при замкнутом ключе SW и отсутствии тока короткого замыкания в защищаемом проводнике на контуре RC создавалось напряжение меньше напряжения срабатывания, где R удовлетворяет условию 1/R=1/R1+1/(R2+R_SW);

- схема непрерывного измерения тока короткого замыкания в защищаемом проводнике с малой инерционностью размыкает электронный ключ SW в момент возникновения тока короткого замыкания, в результате чего электрический конденсатор С заряжается напряжением U и на активном сопротивлении R1 создают напряжение не меньше напряжения срабатывания, которое через газовый разрядник GAP1 подают на исполнительный механизм.

В качестве одного из вариантов реализации данного способа управления быстродействующим размыкателем рассмотрим работу схемы электрической принципиальной, представленной на Фиг.1. В этой схеме применен трансформатор тока 1, который устанавливается в цепи взрывного размыкателя, защищающего проводник 10 от разрушения током короткого замыкания. Он используется для измерения тока в цепи размыкателя и, одновременно, для питания схемы выработки напряжения срабатывания. Дополнительного гальванически развязанного источника питания не требуется. В начале каждого полупериода электронный ключ 5 замкнут и трансформатор тока 1 через диодный мост 4 подключен к сопротивлению 6. Значение сопротивления 6 выбирается таким, чтобы напряжение на нем, при номинальном токе в цепи взрывного разрывателя, не превышало нескольких вольт. Напряжение с этого сопротивления, которое пропорционально протекающему через взрывной размыкатель току, поступает на узел 8, в котором определяется условие возникновения режима короткого замыкания. Если ток меньше, чем заданный уровень тока короткого замыкания, электронный ключ 5 остается замкнутым в течение всего полупериода частоты переменного тока в цепи размыкателя. При возникновении режима короткого замыкания узел 8 подает сигнал управления на отключение электронного ключа 5. Электронный ключ 5 размыкается, и сопротивление 6 отключается от трансформатора тока 1. Напряжение на выходе трансформатора тока 1 при этом резко возрастает, и происходит заряд конденсатора 3. При достижении напряжения на конденсаторе, достаточного для срабатывания газового разрядника 7, происходит разряд конденсатора 3 через газовый разрядник 7 на сопротивление нагрузки 9. Импульс напряжения с этого сопротивления поступает на электродетонатор, происходит его подрыв, и взрывной размыкатель отключает нагрузку.

Сопротивление 2, подключенное параллельно конденсатору 3, исключает случайное срабатывание разрядника при кратковременном (менее 100 мкс) превышении тока в цепи взрывного размыкателя выше установленного значения тока короткого замыкания или случайной наводке. Значение сопротивления 2 определяется исходя из допустимого номинального тока в цепи взрывного размыкателя и выбирается таким, чтобы напряжение на нем при номинальном токе не превышало напряжения пробоя газового разрядник 7.

Промышленная применимость

Способ испытан и может быть применен для управления быстродействующими размыкателями, ограничителями тока в системах электроснабжения, линиях электропередач и другом электрооборудовании высоких и средних напряжений с целью устранения в них случайных отключений и разрушений проводников от токов короткого замыкания.

Использование изобретения в создании новых и модернизации действующих систем электроснабжения, электрических подстанций, линий электропередач и других энергообъектов позволит исключить человеческий фактор в причинах аварий, повысить их эксплуатационную надежность и безопасность работы.

Источники информации

1. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. И.М.Адоньер, В.В.Афанасьев, и др. Под ред. В.В.Афанасьева: - Л: Энергоатомиздат, Ленингр. отделение, 1987, - 544 с: c ил.

2. Коммутационные ограничители тока: П.Елагин. OOO "РОСПОЛЬ-ЭЛЕКТРО", Санкт-Петербург. Ж. "Новости электротехники", №4(28), 2004.

3. Schematic diagram if a measuring and tripping unit. ABB AG. Leaflet no. DEABB 2243 00 E. Printed in Germany (03.06. - 1000 - PCI).

Устройство управления взрывным размыкателем, содержащее трансформатор, преобразующий ток в защищаемом проводнике в напряжение, подаваемое на конденсатор с параллельно соединенным с ним первым резистором, ключ, управляемый узлом, который определяет условия возникновения короткого замыкания, разрядник, диодный мост, второй резистор и электродетонатор, при этом трансформатор через диодный мост и ключ подключен к второму резистору, напряжение с которого поступает на управляющий ключом узел, а напряжение с первого резистора через разрядник поступает на электродетонатор.

Изобретение относится к устройству для контроля процессов утечки в проводнике системы среднего или высокого напряжения, которое содержит, по меньшей мере, один преобразователь, который предназначен для определения протекающего в проводнике тока, причем упомянутый, по меньшей мере, один преобразователь соединен с контролирующим устройством для контроля процесса утечки.

Способ и система для ограничения тока в генераторе переменного тока // 2461112

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторных системах для ограничения тока генератора. .

Способ дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации // 2461109

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю (ЗНЗ) в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации.

Регистратор величины тока замыкания на землю для опор линии электропередачи // 2457595

Изобретение относится к релейной защите и автоматике сельских электрических сетей и может быть использовано для регистрации величины тока замыкания на землю (ЗНЗ) по заземляющему устройству железобетонной опоры линии электропередачи (ЛЭП) и отчетливого визуального отображения данного факта на безопасное расстоянии от опоры.

Устройство селективной сигнализации снижения сопротивления изоляции электрической кабельной сети с изолированной нейтралью 0,4 кв ответственных потребителей // 2450401

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для сигнализации о ненормальных режимах работы в системах электроснабжения с изолированной нейтралью (системы IT), питающих потребители, не допускающие перерыва питания.

Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока // 2449444

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитно-отключающим устройствам, предназначенным для обеспечения безопасности людей при пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок.

Способ определения места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью // 2446533

Изобретение относится к релейной защите электрических систем и позволяет ввести новый класс защит - высокочастотные дистанционные защиты по токам нулевой последовательности.

Способ распознавания сложного повреждения электрической системы // 2444829

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах релейной защиты и автоматики электрических систем. .

Устройство мониторинга зарядки // 2444103

Устройство для включения исполнительных органов с электроприводом // 2444037

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме // 2471274

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты энергетической системы

Устройство селективного контроля и защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью // 2473158

Изобретение относится к устройствам контроля сопротивления изоляции и защитного отключения в электрических сетях с изолированной нейтралью

Устройство для защиты от замыкания на землю в сети с компенсированной нейтралью // 2481687

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю линий, подключенных к сетям с компенсированной нейтралью

Способ определения поврежденного присоединения на секции шин трехфазной сети с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю // 2484570

Устройство обнаружения и защитного заземления фазы электрической сети с изолированной нейтралью // 2501140

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и надежности. В предлагаемом изобретении в качестве выходного сигнала обрабатываются значения напряжений, снимаемых с емкостно-резистивных делителей, включенных между каждой фазой защищаемой сети и землей. Учитывая то, что напряжение имеет синусоидальную форму, то к его фильтрации необходимы RC фильтры с небольшой постоянной времени, что позволяет значительно повысить быстродействие устройства, а отсутствие гармонических составляющих снижает вероятность ошибочных срабатываний. Введенный узел блокировки допускает включение только одного исполнительного реле и блокирует включение двух других. Этим достигается высокая надежность устройства, так как исключается одновременное включение двух или трех исполнительных реле, т.е. режим межфазного короткого замыкания. 1 ил.

Способ ограничения токов короткого замыкания и переходных восстанавливающихся напряжений в электрических сетях высокого напряжения // 2515272

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение максимального значения тока в аварийном присоединении, уменьшение времени существования короткого замыкания и, как следствие, ограничение переходных восстанавливающихся напряжений. Согласно способу фиксируют возрастание тока, протекающего через выключатель присоединения, до значения, превышающего коммутирующую способность выключателя, шунтируют присоединение, затем отключают выключатель, после чего дешунтируют присоединение. После указанной фиксации блокируют действие релейной защиты на выключатель, а его отключение и дешунтирование присоединения производят после проверки наличия шунтирующего тока и проверки отсутствия тока через выключатель соответственно. 1 ил.

Способ выявления участка повреждения при коротких замыканиях на кабельно-воздушной линии электропередачи постоянного тока // 2518050

Использование - в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы ППТ. Способ заключается в регистрации формы кривой напряжения поврежденного полюса передачи, определении временного интервала снижения напряжения полюса ниже уставки Uyст до 0, сравнении этого временного интервала с заданной уставкой tкл, при превышении которой происходит формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке, а при значении временного интервала, меньше либо равного tкл, - формирование выходного сигнала первого канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке линии постоянного тока; вычислении частотной составляющей изменения напряжения с наибольшей амплитудой по первым точкам перехода кривой напряжения через 0, сравнении этой частотной составляющей с заданной уставкой fminКЛ, при превышении которой формируется сигнал второго канала защиты о выявлении повреждения на кабельном участке, при значениях частотной составляющей, меньшей либо равной fminКЛ, но большей, чем fminВЛ, происходит формирование сигнала второго канала защиты о выявлении повреждения на воздушном участке линии постоянного тока. Формирование выходного сигнала защиты на отключение соответствующей полуцепи без АПВ производится при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих выявление повреждений на кабельном участке линии. Формирование сигнала на отключение полуцепи с АПВ происходит при одновременном появлении сигналов первого и второго каналов, фиксирующих повреждение на воздушном участке линии. 5 ил.

Способ токовой защиты трехфазной сети от однофазных замыканий на землю // 2527075

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении селективности и надежности защиты. В способе в качестве контролируемой электрической величины используют ток обратной последовательности защищаемых линий, который выделяют путем измерения или вычисления, как симметричную составляющую трехфазной системы токов линии. Измерения или вычисления тока обратной последовательности ведут непрерывно до и после возникновения замыкания на землю для всех защищаемых линий. В качестве входного параметра на срабатывание защиты используют приращение тока обратной последовательности, которое определяют сразу же после возникновения замыкания путем вычитания из текущего значения тока обратной последовательности запомненного ранее до замыкания на землю аналогичного значения тока обратной последовательности. 1 ил.

Способ и устройство для настройки системы защиты от замыкания в трехфазной электрической сети // 2529490

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и чувствительности защиты. Способ включает: выявление замыкания в трехфазной электрической сети; определение значения величины направленного фазора в точке измерения в трехфазной электрической сети и сравнение определенного значения величины направленного фазора с заранее заданными границами на комплексной плоскости. Согласно изобретению определяют, на основе вышеуказанного сравнения, нейтральное состояние заземления электрической сети и применяют одну или более настроек системы защиты от замыкания на землю на основе вышеуказанного определенного нейтрального состояния заземления электрической сети. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью // 2529541

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности функционирования устройства защиты. Устройство содержит кольцеобразный магнитопровод, охватывающий проводники сети и реле тока. При этом кольцеобразный магнитопровод имеет поперечный воздушный зазор с перпендикулярным ему тангенциальным сквозным отверстием и радиальное несквозное отверстие, ось вращения которого проходит через середину этого зазора, а реле тока выполнено в виде геркона и постоянного магнита в тангенциальном сквозном и радиальном несквозном отверстиях соответственно, при этом постоянный магнит может поворачиваться вокруг оси радиального отверстия, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя или сигнализации. 2 ил.