Устройство для токовой защиты электроустановок
Владельцы патента RU 2678189:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) (RU)
Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение дистанционного и плавного перемещения герконов относительно плоскости токоведущих шин. Устройство для токовой защиты электроустановок содержит три блока для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания, каждый из которых содержит пластину, на наружной стороне которой закреплены шесть герконов под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины. Выходы герконов подключены к времязадающему органу, к выходу которого подключен исполнительный орган, выход исполнительного органа подключен в цепь отключения выключателя, пластина с герконами прикреплена к центральному и боковым держателям, центральный держатель прикреплен к зубчатому ремню с возможностью перемещения по нему относительно токоведущей шины, боковые держатели прикреплены к ходовым осям, при этом концы ходовых осей прикреплены к первой и второй поддерживающим стойкам, закрепленным на нижнем основании шинного отсека комплектного распределительного устройства (КРУ) с применением крепежного уголка, шурупов и болтового соединения. На первой поддерживающей стойке закреплены шаговый электродвигатель с прикрепленными к нему первым зубчатым шкивом и муфтой, а также сматывающий механизм, а на второй поддерживающей стойке второй зубчатый шкив, прикрепленный с помощью крепежной пластины, на первый и второй зубчатые шкивы надет зубчатый ремень, один из контактных сердечников герконов подключен к времязадающему блоку с помощью первого соединительного кабеля, который закреплен одним концом на пластине с герконами, проложен по воздуху до сматывающего механизма, от сматывающего механизма по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заводится в пластмассовый рукав, проложенный по нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ до времязадающего блока, к которому подключается другой конец первого соединительного кабеля. Другой контактный сердечник герконов с помощью первого соединительного кабеля подключается к выходу автоматического выключателя со знаком «плюс», шаговый электродвигатель с помощью второго соединительного кабеля подключен к панели управления с сенсорным дисплеем, второй соединительный кабель проложен по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заведен в пластмассовый рукав. Первый и второй соединительные кабели, а также пластмассовый рукав крепятся к поддерживающим стойкам, нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ с помощью пластмассовых хомутов, первый и второй входы панели управления подключены с помощью проводов к выходам автоматического выключателя со знаками «плюс» и «минус» соответственно. Один из входов исполнительного органа подключен с помощью провода к выходу автоматического выключателя со знаком «минус», входы и выходы пластины с герконами, панели управления, времязадающего блока и исполнительного органа уплотняются с помощью резиновых прокладок. Времязадающий блок, автоматический выключатель, панель управления, исполнительный орган расположены в шкафу измерения и защиты КРУ. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты и может быть использовано в качестве токовой защиты ячеек комплектных распределительных устройств.
Известна токовая защита электроустановок на герконах [SU 1086494, МПК Н02Н 3/08, опубл. 15.04.1984], содержащая пластину с герконом, отградуированную подвижную зубчатую рейку с визиром, блоки крепления указанной рейки со стопорным винтом и пластиной.
Недостатком этого устройства является то, что перемещение герконов относительно оси токопроводящих шин в плоскости их сечения не предусмотренно, а также отсутствует возможность увеличения количества герконов с целью расширения диапазона выбора уставок токовых защит.
Известна токовая защита электроустановок на герконах [RU №2584548, Н02Н 3/08, опубл. 20.05.2016], содержащая три блока для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания, каждый из которых содержит пластину, на наружной стороне которой в два ряда закреплены шесть герконов под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины и на одинаковом расстоянии друг от друга, стержень с резьбой, на который надет барашек, один конец стержня вставлен в полый цилиндр, который жестко закреплен на планке так, что стержень перпендикулярен ей, а планка прикреплена к пластине, которая прикреплена к корпусу выкатной тележки комплектного распределительного устройства, при этом к планке параллельно стержню, по разные стороны от него, прикреплены две рейки, на наружную сторону одной из которых нанесена шкала, на эти рейки надета пластина через вертикальные прорези в ней перпендикулярно плоскости поперечного сечения токоведущей шины и с возможностью перемещения по рейкам относительно токоведущей шины, планка, рейки и пластина выполнены из листового стеклотекстолита, а остальные конструктивные элементы устройства выполнены из диэлектрического материала, герконы всех устройств для крепления и регулирования подключены к входу времязадающего блока, выход которого к исполнительному органу, выход исполнительного органа подключен в цепь отключения выключателя.
Недостатком этого устройства является не возможность дистанционного и плавного регулирования расстояния от герконов до токоведущих шин, т.к. оно производится вручную и на месте установки устройства.
Технической проблемой изобретения является дистанционное и плавное перемещение герконов относительно плоскости токоведущих шин.
Решение технической проблемы достигается за счет того, что устройство для токовой защиты электроустановок так же, как и в прототипе, содержит три блока для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания, каждый из которых содержит пластину, на наружной стороне которой закреплены шесть герконов под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины, выходы герконов подключены к времязадающему органу, к выходу которого подключен исполнительный орган, выход исполнительного органа подключен в цепь отключения выключателя.
Согласно изобретению пластина с герконами прикреплена к центральному и боковым держателям, центральный держатель прикреплен к зубчатому ремню, с возможностью перемещения по нему относительно токоведущей шины, боковые держатели прикреплены к ходовым осям. Концы ходовых осей прикреплены к первой и второй поддерживающим стойкам, закрепленным на нижнем основании шинного отсека КРУ с применением крепежного уголка, шурупов и болтового соединения. На первой поддерживающей стойке закреплены шаговый электродвигатель и сматывающий механизм, а на второй - второй зубчатый шкив, прикрепленный с помощью крепежной пластины. К шаговому электродвигателю прикреплены первый зубчатый шкив и муфта. На первый и второй зубчатые шкивы надет зубчатый ремень. Один контактный сердечник герконов подключен к времязадающему блоку с помощью первого соединительного кабеля, который закреплен одним концом на пластине с герконами, проложен по воздуху до сматывающего механизма, от сматывающего механизма по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека комплектного распределительного устройств (КРУ), по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заводится в пластмассовый рукав, проложенный по нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ до времязадающего блока, к которому подключается другой конец первого соединительного кабеля. Другой контактный сердечник герконов с помощью первого соединительного кабеля подключается к выходу автоматического выключателя со знаком «плюс». Шаговый электродвигатель с помощью второго соединительного кабеля подключен к панели управления с сенсорным дисплеем. Второй соединительный кабель проложен по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заведен в пластмассовый рукав. Первый и второй соединительные кабели и пластмассовый рукав крепятся к поддерживающим стойкам, нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ с помощью пластмассовых хомутов. Первый и второй входы панели управления подключены с помощью проводов к выходам автоматического выключателя со знаками «плюс» и «минус», соответственно. Один из входов исполнительного органа подключен с помощью провода к выходу автоматического выключателя со знаком «минус». Входы и выходы пластины с герконами, панели управления, времязадающего блока и исполнительного органа уплотняются с помощью резиновых прокладок.
На фиг. 1 показан блок для крепления герконов.
На фиг. 2 показано расположение трех блоков для крепления герконов в шинном отсеке КРУ.
На фиг. 3 показано расположение панели управления, времязадающего блока и исполнительного органа в шкафу измерения и защиты КРУ.
Устройство для токовой защиты электроустановок содержит три блока для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания. Каждый блок для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания содержит пластину 1, на наружной стороне которой закреплены шесть герконов 2, 3, 4, 5, 6, 7 под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины 8. Пластина 1 прикреплена к центральному 9 и боковым 10 держателям. Центральный держатель 9 прикреплен к зубчатому ремню 11, с возможностью перемещения по нему относительно токоведущей шины. Боковые держатели 10 прикреплены к ходовым осям 12. Концы ходовых осей 12 прикреплены к первой 13 и второй 14 поддерживающим стойкам, закрепленным на нижнем основании шинного отсека КРУ с применением крепежного уголка 15, шурупов 16 и болтового соединения 17. На первой поддерживающей стойке 13 закреплены шаговый электродвигатель 18 и сматывающий механизм 19. К шаговому электродвигателю 18 прикреплены первый зубчатый шкив 20 и муфта 21. На второй поддерживающей стойке 14 закреплен второй зубчатый шкив 22, прикрепленный с помощью крепежной пластины 23. На первый 20 и второй 22 зубчатые шкивы надет зубчатый ремень 11. Один из контактных сердечников герконов 2, 3, 4, 5, 6, 7 подключен к времязадающему блоку 24 с помощью первого соединительного кабеля 25, который закреплен одним концом на пластине 1, проложен по воздуху до сматывающего механизма 19, от сматывающего механизма 19 по первой поддерживающей стойке 13 до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заводится в пластмассовый рукав 26, проложенный по нижнему основанию и задней стенке шинного отсека КРУ до времязадающего блока 24, к которому подключается другой конец первого соединительного кабеля 25. Другой контактный сердечник герконов 2, 3, 4, 5, 6, 7 с помощью первого соединительного кабеля 25 подключается к выходу автоматического выключателя 27 со знаком «плюс». Шаговый электродвигатель 18 каждого из трех блоков крепления герконов и регулирования их тока срабатывания с помощью второго соединительного кабеля 28 подключен к панели управления 29 с сенсорным дисплеем 30. Второй соединительный кабель 28 проложен по первой поддерживающей стойке 13 до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заведен в пластмассовый рукав 26. Первый 25 и второй 28 соединительные кабели и пластмассовый рукав 26 крепятся к первой поддерживающей стойке 13, нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ с помощью пластмассовых хомутов 31. Первый и второй входы панели управления 29 с помощью проводов 32 подключены к выходам автоматического выключателя 27 со знаками «плюс» и «минус», соответственно. Исполнительный орган 33 с помощью проводов 34 одним входом подключен к выходу времязадающего блока 24, а другим - к выходу автоматического выключателя 27 со знаком «минус». Для уплотнения и герметизации входов и выходов: пластины 1 используется резиновая прокладка 35 (фиг. 2); панели управления 29 используются резиновые прокладки 36, 37; времязадающего блока 24 используются резиновые прокладки 38, 39, 40; исполнительного органа 33 используются резиновые прокладки 41 (фиг. 3). Времязадающий блок 24, автоматический выключатель 27, панель управления 29, исполнительный орган 33 расположены в шкафу измерения и защиты КРУ.
В качестве герконов 2, 3, 4, 5, 6, 7 могут использоваться герконы типа МКА-20, кабелей 25, 28 - кабели марки Olflex classic 100 4*1,5 и Olflex classic 100 8*1,5, проводов 32, 34 - провод марки ПВ-1*6. В качестве шагового электродвигателя 18 может быть применен двигатель типа "SL42STH48-1504A", автоматического выключателя 27 - выключатель типа "АП-50". Все конструктивные элементы, кроме шагового электродвигателя, крепежного уголка, шурупов и болтового соединения выполнены из немагнитного материала.
Рассмотрим, к примеру защиту электродвигателя ВАО-5000-2 УХЛ4, мощностью 5 МВт, подключенного к ячейке КРУ типа К-63-10 выполненную с помощью геркона 2, расположенного к плоскости поперечного сечения токоведущей шины 8 под углом 0° градусов. Остальные пять герконов, расположенные на пластине 1 предназначены для обеспечения более точного выбора уставок, и будут использованы, если подобрать геркон 2 с необходимой магнитодвижущей силой не удается.
Рассчитывают значение тока срабатывания защиты Iс.з. в токоведущей шине, при котором должна сработать токовая защита, в зависимости от коэффициента отстройки и пускового тока электродвигателя по формуле:
где Котс - коэффициент отстройки;
Iпуск - пусковой ток электродвигателя, А.
Затем по табличным данным принимают геркон 2 с заданной магнитодвижущей силой срабатывания Fcp, например, 35 А⋅вит. Рассчитывают расстояние h от токоведущей шины 8 до геркона 2 по формуле:
где 
- длина катушки индуктивности, м;
π - постоянная.
Затем в шинный отсек КРУ на безопасном расстоянии, равного 0,12 м от токоведущих шин 8 устанавливают три блока крепеления герконов и регулирования их тока срабатывания, прокладывают первый 25 и второй 28 соединительные кабели и пластмассовый рукав 26. В шкафу измерений и защиты КРУ размещают и соответственно подключают времязадающий блок 24, автоматический выключатель 27, панель управления 29 и исполнительный орган 33.
Включают автоматический выключатель 27, подавая питание на все элементы заявляемой токовой защиты на герконах. На сенсорном дисплее 30 панели управления 29 высвечивается расстояние от токоведущих шин 8, на котором на данный момент находится пластина 1, например 0,2 м. Затем нажатием виртуальной кнопки «Вперед» (на чертеже не показана) на сенсорном дисплее 30 запускают шаговый электродвигатель 18, который перемещает пластину 1 ближе к токоведущим шинам 8. При перемещении пластины 1 длина первого соединительного кабеля 25 во избежании его провеса фиксируется с помощью сматывающего механизма 19. После того как на сенсорном дисплее 30 высветится значение 0,181 м, отпускают виртуальную кнопку «Вперед». Геркон 2 установлен на необходимом расстоянии от токоведущих шин 8. Аналогично настраивают остальные блоки крепеления герконов и регулирования их тока срабатывания.
При возникновении короткого замыкания на выводах защищаемого электродвигателя, ток в токоведущих шинах 8 становиться больше тока срабатывания защиты. Поэтому геркон 2 замыкает свои контакты и подает сигнал на вход времязадающего блока 24, который через выдержку времени подает сигнал на вход исполнительного органа 33. Исполнительный орган 33 срабатывает и подает сигнал на отключение выключателя электродвигателя.
Устройство для токовой защиты электроустановок, содержащее три блока для крепления герконов и регулирования их тока срабатывания, каждый из которых содержит пластину, на наружной стороне которой закреплены шесть герконов под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины, выходы герконов подключены к времязадающему органу, к выходу которого подключен исполнительный орган, выход исполнительного органа подключен в цепь отключения выключателя, отличающееся тем, что пластина с герконами прикреплена к центральному и боковым держателям, центральный держатель прикреплен к зубчатому ремню с возможностью перемещения по нему относительно токоведущей шины, боковые держатели прикреплены к ходовым осям, при этом концы ходовых осей прикреплены к первой и второй поддерживающим стойкам, закрепленным на нижнем основании шинного отсека комплектного распределительного устройства (КРУ) с применением крепежного уголка, шурупов и болтового соединения, причем на первой поддерживающей стойке закреплены шаговый электродвигатель с прикрепленными к нему первым зубчатым шкивом и муфтой, а также сматывающий механизм, на второй поддерживающей стойке второй зубчатый шкив, прикрепленный с помощью крепежной пластины, на первый и второй зубчатые шкивы надет зубчатый ремень, один из контактных сердечников герконов подключен к времязадающему блоку с помощью первого соединительного кабеля, который закреплен одним концом на пластине с герконами, проложен по воздуху до сматывающего механизма, от сматывающего механизма по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заводится в пластмассовый рукав, проложенный по нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ до времязадающего блока, к которому подключается другой конец первого соединительного кабеля, другой контактный сердечник герконов с помощью первого соединительного кабеля подключается к выходу автоматического выключателя со знаком «плюс», шаговый электродвигатель с помощью второго соединительного кабеля подключен к панели управления с сенсорным дисплеем, второй соединительный кабель проложен по первой поддерживающей стойке до нижнего основания шинного отсека КРУ, по нижнему основанию шинного отсека КРУ и заведен в пластмассовый рукав. Первый и второй соединительные кабели, а также пластмассовый рукав крепятся к поддерживающим стойкам, нижнему основанию и стенке шинного отсека КРУ с помощью пластмассовых хомутов, первый и второй входы панели управления подключены с помощью проводов к выходам автоматического выключателя со знаками «плюс» и «минус» соответственно, один из входов исполнительного органа подключен с помощью провода к выходу автоматического выключателя со знаком «минус», входы и выходы пластины с герконами, панели управления, времязадающего блока и исполнительного органа уплотняются с помощью резиновых прокладок, времязадающий блок, автоматический выключатель, панель управления, исполнительный орган расположены в шкафу измерения и защиты КРУ.
