Система прерывания цепи для цепей высокого и сверхвысокого напряжения

Авторы патента:

H02H3/00 - Схемы защиты, осуществляющие автоматическое отключение и непосредственно реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров с последующим восстановлением соединения или без такового (для конкретных типов электрических машин и аппаратов или для секционированной защиты кабельных и воздушных сетей H02H 7/00; системы, служащие для переключения на резервный источник питания H02J 9/00)

H01H83/06 - срабатывающие при уменьшении силы тока ниже заданного значения

Владельцы патента RU 2684762:

Лун Мэнь Текнолоджи Ко., Лтд. (TW)

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение системы прерывания цепи, применимой для цепей высокого и сверхвысокого напряжения, которая размыкает цепь электропитания механическими средствами без дополнительного электропитания и обеспечивает защиту системы прерывания цепи и цепи высокого или сверхвысокого напряжения от перегорания. Система прерывания цепи содержит цепь питания, обеспечивающую напряжение, превышающее 600 В; устройство измерения тока в цепи питания, содержащее устройство понижения тока, обеспечивающее пониженный выходной ток; устройство прерывания цепи в цепи питания, электрически соединенное с устройством измерения тока для выборочного прерывания цепи питания; соединительное устройство, выполненное с возможностью механически управлять устройством прерывания цепи; и исполнительное устройство, электрически соединенное с устройством измерения тока. Исполнительное устройство включает термочувствительный элемент, выполненный с возможностью активировать вследствие детектирования тепла соединительное устройство с тем, чтобы указанное соединительное устройство механически привело в действие устройство прерывания цепи для прерывания цепи питания, когда выходной ток, подаваемый от устройства понижения тока на исполнительное устройство, превышает заранее заданное значение, причем термочувствительный элемент приводит в действие соединительное устройство, когда накопленное тепло вызывает изменение расширения твердого вещества, расширения газа, гидравлического давления или упругости. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

(a) Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к автоматическим выключателям, в частности, к системе прерывания цепи, обеспечивающей защиту от перегрузки по току для цепи питания высокого или сверхвысокого напряжения без дополнительного электропитания.

(b) Уровень техники

Автоматический выключатель представляет собой устройство, выполняющее функцию защиты от перегрузки по току, и обычно соединяется с главным выключателем или групповым выключателем внутренней электропроводки, либо является важным элементом системы защиты электрооборудования. Его главной задачей является защита от короткого замыкания и предотвращение перегрузки по току.

Автоматические выключатели для цепей высокого или сверхвысокого напряжения, такие, как автоматический выключатель, предложенный в полезной модели Тайваня №М503624, обычно содержат электронный автоматический защитный механизм, который при обнаружении сверхбольшого тока или сверхвысокого напряжения немедленно прекращает подачу электроэнергии либо непосредственно ограничивает входной ток или входное напряжение, чтобы предотвратить повреждение оборудования сверхбольшим током или сверхвысоким напряжением.

Однако вышеупомянутые автоматические выключатели имеют следующие недостатки.

Во-первых, большинство автоматических выключателей применимы только для цепей низкого напряжения; таким образом, сфера их применения ограничена.

Во-вторых, те автоматические выключатели, которые могут применяться в цепях высокого и сверхвысокого напряжения, обычно нуждаются в дополнительном электропитании для обеспечения работы электронного автоматического защитного механизма.

В-третьих, в случае аварии или неисправности возможно нарушение электропитания автоматического выключателя, вследствие чего автоматический выключатель не может выполнить функцию прерывания цепи, что может стать причиной перегорания самого автоматического выключателя и оборудования на стороне нагрузки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основная задача настоящего изобретения заключается в разработке системы прерывания цепи, применимой для цепей высокого и сверхвысокого напряжения, которая, когда при стихийном бедствии, например, землетрясении, происходит падение опор линий электропередачи, возникают короткие замыкания и нарушается заземление, размыкает цепь электропитания механическими средствами без дополнительного электропитания. Таким образом, обеспечивается зашита системы прерывания цепи и цепи высокого или сверхвысокого напряжения от перегорания.

Еще одна важная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы включить в состав системы прерывания цепи устройство для ручного прерывания цепи, позволяющее отключить электропитание вручную, когда работа энергетической системы полностью нарушена и все другие средства зашиты не срабатывают.

Для достижения вышеуказанных целей, система прерывания цепи содержит цепь питания, напряжение которой превышает 600 вольт, по крайней мере одно устройство измерения тока в цепи питания, содержащее устройство понижения тока, по крайней мере одно устройство прерывания цепи в цепи питания, электрически соединенное с устройством измерения тока для выборочного прерывания цепи питания, по крайней мере одно исполнительное устройство, электрически соединенное с устройством измерения тока для приведения в действие устройства прерывания цепи с целью размыкания цепи посредством соединительного устройства, когда величина выходного тока устройства понижения тока превышает заранее заданное значение, соединительное устройство, расположенное рядом с устройством прерывания сети, и устройство ручного прерывания сети, соединенное с соединительным устройством для ручного управления соединительным устройством с целью приведения в действие устройства прерывания цепи. Если система прерывания цепи используется в цепи высокого или сверхвысокого напряжения, устройство измерения тока получает питание от цепи питания, при этом на исполнительное устройство подается пониженный выходной ток от устройства понижения тока. Обычно исполнительное устройство находится в режиме ожидания, но при возникновении неполадок в цепи питания, при которых выброс тока вызывает превышение заранее заданного значения выходного тока на исполнительном устройстве, исполнительное устройство приводит в действие соединительное устройство для механического приведения в действие устройства прерывания цепи с целью отключения электропитания. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, ручное устройство прерывания цепи приводится в действие вручную для воздействия на соединительное устройство и механического приведения в действие устройства прерывания цепи с целью отключения электропитания. Как описано выше, тем самым обеспечивается зашита цепи питания от высокого или сверхвысокого напряжения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На ФИГ. 1 представлена схема в аксонометрии системы прерывания цепи в однофазной цепи питания в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 2 представлена функциональная блок-схема системы прерывания цепи в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 3 представлено схематическое изображение системы прерывания цепи в однофазной цепи питания в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 4 представлено схематическое изображение системы прерывания цепи в трехфазной цепи питания в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на ФИГ. 1 и 2, система прерывания цепи в соответствии с настоящим изобретением содержит следующие элементы.

Цепь 1 питания, напряжение которой составляет от 600 до 503000 вольт.

Устройство 3 измерения тока, например, трансформатор тока, установленное в цепи 1 питания. Устройство 3 измерения тока содержит устройство 31 понижения тока для подачи пониженного выходного тока.

Устройство 2 прерывания цепи устанавливается в цепи 1 питания и электрически соединяется с устройством 3 измерения тока для выборочного прерывания цепи 1 питания. Устройство 2 прерывания цепи соединяется с управляющим устройством 21 для обеспечения возможности удаленного управления устройством 2 прерывания цепи.

Исполнительное устройство 4 электрически соединяется с устройством 3 измерения тока. Когда выходной ток от устройства 31 понижения тока превышает заданное значение для исполнительного устройства 4, исполнительное устройство 4 приводит в действие устройство 2 прерывания цепи посредством соединительного устройства 5 для размыкания цепи 1 питания. С другой стороны, исполнительное устройство 4 также содержит термочувствительный элемент 41, приводящий в действие соединительное устройство 5, когда накопленное тепло вызывает изменение расширения твердого вещества, расширения газа, гидравлического давления или упругости.

Соединительное устройство 5 находится рядом с устройством 2 прерывания цепи. Соединительное устройство 5 содержит вал 51 для выборочного механического приведения в действие устройства 2 прерывания цепи.

Как показано на ФИГ. 1-3, система прерывания цепи используется в энергетических системах высокого и сверхвысокого напряжения. В целом, согласно электротехническим нормам, под высоким напряжением понимается напряжение от 600 до 10000 вольт, под сверхвысоким напряжением понимается напряжение выше 10000 вольт. Сверхвысокое напряжение обычно присутствует на электростанциях, коммутационных станциях, распределительных подстанциях и опорах линий электропередач. Такие энергетические системы высокого или сверхвысокого напряжения, как правило, оборудуются автоматическими защитными устройствами и дистанционными управляющими устройствами 21, при этом такие устройства обычно работают от постоянного тока и являются электронными, следовательно, требуют отдельного и дополнительного электропитания. Однако система прерывания цепи в соответствии с настоящим изобретением не требует дополнительного электропитания, поэтому даже в случае стихийного бедствия устройство 2 прерывания цепи продолжает функционировать.

В цепях питания высокого и сверхвысокого напряжения, уже оборудованных стандартным защитным устройством 7а, устанавливаются по крайней мере одно устройство 2 прерывания цепи и по крайней мере одно устройство 3 измерения тока (трансформатор тока). Устройство 31 понижения тока, являющееся частью устройства 3 измерения тока, управляет выходным током, поступающим от устройства измерения тока на исполнительное устройство 4, таким образом, что сила выходного тока составляет от 2,5 до 5 ампер. Стандартное защитное устройство 7 способно обеспечить защиту цепи при обычных обстоятельствах. Однако при стихийных бедствиях, например, при землетрясении, вызывающем падение опор линий электропередач и повреждение стандартного защитного устройства 7, как правило, цепь 1 питания падает на землю, и происходит ее заземление, при этом сила тока мгновенно возрастает в несколько раз, что приводит к перегоранию цепи 1 питания. С другой стороны, выброс тока сопровождается выделением большого количества тепла, что приводит к небольшому изменению объема. Термочувствительный элемент 41 исполнительного устройства 4 фиксирует такое изменение объема и приводит в действие устройство 2 прерывания цепи с целью размыкания цепи 1 питания посредством вала 51 соединительного устройства 5, механически приводящего в действие устройство 2 прерывания цепи.

Как показано на ФИГ. 4, в данном варианте осуществления изобретения используется единое соединительное устройство 5а, способное одновременно приводить в действие множество устройств 2а прерывания цепи. Это типичная трехфазная энергетическая система, оборудованная стандартным защитным устройством 7а, где каждая фаза представляет собой одиночную цепь 1а питания, при этом в каждой из цепей 1а питания установлены устройство За измерения тока и устройство 2а прерывания цепи. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, возможно прерывание каждой из цепей 1а питания по отдельности. Либо, согласно другому варианту, единое соединительное устройство 5а может одновременно приводить в действие устройства 2а прерывания цепи всех трех фаз, а также стандартное защитное устройство 7а, таким образом, что все три фазы могут быть отключены в течение 50 мс, в соответствии с электротехническими нормами. Учитывая важность и значимость энергетических систем сверхвысокого напряжения, в настоящем изобретении предлагается максимально надежный защитный механизм, не нуждающийся в отдельном электропитании и позволяющий эффективно предотвратить полный выход из строя энергетической системы, особенно для энергетических систем сверхвысокого напряжения 345 кВ.

Следует отметить, что, несмотря на то, что система прерывания цепи, предлагаемая в настоящем изобретении, предназначена прежде всего для цепей высокого и сверхвысокого напряжения, она также может быть использована и для цепей низкого напряжения (например, 480 вольт). Независимо от того, какими защитными механизмами изначально оборудована энергетическая система, система прерывания цепи, предлагаемая в настоящем изобретении, может быть использована как максимально надежный защитный механизм, обеспечивающий безопасность энергетической системы.

По сравнению с известными техническими решениями, настоящее изобретение имеет следующие преимущества.

Во-первых, оно может использоваться в цепях высокого и сверхвысокого напряжения.

Во-вторых, прерывание цепи питания осуществляется с использованием исключительно механических средств, поэтому система прерывания цепи не нуждается в дополнительном электропитании.

1. Система прерывания цепи, содержащая:

цепь питания, обеспечивающую напряжение, превышающее 600 В;

устройство измерения тока в цепи питания, содержащее устройство понижения тока, обеспечивающее пониженный выходной ток;

устройство прерывания цепи в цепи питания, электрически соединенное с устройством измерения тока для выборочного прерывания цепи питания;

соединительное устройство, выполненное с возможностью механически управлять устройством прерывания цепи;

исполнительное устройство, электрически соединенное с устройством измерения тока, причем исполнительное устройство включает термочувствительный элемент, выполненный с возможностью активировать вследствие детектирования тепла соединительное устройство с тем, чтобы указанное соединительное устройство механически привело в действие устройство прерывания цепи для прерывания цепи питания, когда выходной ток, подаваемый от устройства понижения тока на исполнительное устройство, превышает заранее заданное значение,

причем термочувствительный элемент приводит в действие соединительное устройство, когда накопленное тепло вызывает изменение расширения твердого вещества, расширения газа, гидравлического давления или упругости.

2. Система прерывания цепи по п. 1, отличающаяся тем, что устройство измерения тока представляет собой трансформатор тока, причем, когда система прерывания цепи, кроме того, включает два других устройства измерения тока, устройство прерывания цепи является трехфазным.

3. Система прерывания цепи по п. 1, отличающаяся тем, что напряжение цепи питания составляет от 1 кВ до 503 кВ.

4. Система прерывания цепи по п. 1, отличающаяся тем, что соединительное устройство содержит вал для выборочного механического приведения в действие устройства прерывания цепи.

Использование: в области электротехники для защиты судовых и других автономных электростанций (СЭС) с параллельно работающими генераторными агрегатами (ГА) в случае выхода из строя одного или нескольких из них.

Соединительный блок и сеть для распределения энергии // 2679888

Резервированное релейное устройство // 2678195

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в обеспечении гальванической развязки между шиной управления и шиной питания нагрузки, возможности включать отдельно основные или резервные дистанционные переключатели, увеличение контролеспособности устройства без введения дополнительных технологических выводов, достигается путем введения в резервированное релейное устройство вторых основных и резервных дистанционных переключателей, первого, второго и третьего дополнительных реле управления, первого, второго и третьего входов отключения соответственно первых, вторых и третьих основных и дополнительных реле управления; причем переключающий контакт первой переключающей контактной группы первого и третьего реле управления объединен с нормально разомкнутым контактом второй переключающей контактной группы второго реле управления, нормально разомкнутый контакт первой и второй переключающей контактной группы третьего реле управления объединен с переключающим контактом второй переключающей контактной группы первого реле управления, переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток основных дистанционных переключателей, а переключающий контакт второй переключающей контактной группы третьего реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток резервных дистанционных переключателей; первые выводы обмоток дополнительных реле управления соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, контакты дополнительных реле управления включены по аналогичной схеме с основными, причем переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго дополнительного реле управления соединен с первыми выводами отключающих обмоток первых основных и резервных дистанционных переключателей, а переключающий контакт третьего дополнительного реле управления соединен с первыми выводами обмоток вторых основных и резервных дистанционных переключателей, вторые выводы обмоток основных и резервных дистанционных переключателей соединены со второй шиной питания; контакты основных и резервных дистанционных переключателей соединены по схеме параллельно-последовательного резервирования.

Устройство для токовой защиты электроустановок // 2678189

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение дистанционного и плавного перемещения герконов относительно плоскости токоведущих шин.

Способ и система для защиты электрического устройства и электрическое устройство // 2676918

Группа изобретений относится к системам программного управления. Способ для защиты вентилятора, заключающийся в том, что получают координатные данные вентилятора и определяют то, выходят или нет координатные данные за рамки предварительно установленного состояния вентилятора.

Устройство дифференциальной защиты для прибора отключения и электрический прибор отключения, содержащий такое устройство // 2676529

Изобретение относится к устройству (22) дифференциальной защиты для электрического прибора (10) отключения, при этом прибор (10) отключения содержит по меньшей мере один неподвижный контакт (14), выполненный с возможностью соединения с соответствующим электрическим проводником (12), по меньшей мере один контакт (16), подвижный между замкнутым положением, в котором он электрически соединен с соответствующим неподвижным контактом (14), и разомкнутым положением, в котором он электрически изолирован от соответствующего неподвижного контакта (14), и разъединяющий привод (20) размыкания подвижного контакта или подвижных контактов (16) при обнаружении дифференциального дефекта.

Способ защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях среднего напряжения // 2672663

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - повышение селективности и чувствительности защиты от однофазных замыканий на землю.

Система защиты силовой цепи электровоза // 2669899

Изобретение относится к предохранительным электрическим устройствам, устанавливаемым на транспортных средствах с электротягой. Система защиты силовой цепи электровоза, содержащая тяговые двигатели, тяговые преобразователи, включает в себя n-число устройств защиты, входы которых соединяются с быстродействующим выключателем электровоза, а выходы соединены с входами n-числа тяговых преобразователей, к выходам каждого из которых подсоединены тяговые двигатели.

Защита в переходном режиме для мультитерминальной hdvc сети // 2664711

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в обеспечении селективной работы сети, достигается за счет того, что способ содержит этап измерения DC-напряжения смещения Ud, имеющего полярность и значение, этап определения того, существует ли неисправность короткого замыкания, путем сравнения DC-напряжения смещения Ud с пороговым напряжением смещения Ut и этап идентификации типа неисправности на основании полярности и значения DC-напряжения смещения Ud.

Способ выявления и ликвидации асинхронного режима на объектах электроэнергетической системы // 2661351

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Техническим результатом является повышение надежности, точности, селективности и адаптивности выявления и ликвидации асинхронного режима энергосистемы.

Устройство для защиты от неисправности цепи нагрузки // 1397993

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в испульсных устройствах регулирования тока нагрузки в том числе для защиты двигателей постоянного тока с гаунтовой обмоткой возбуждения , запитываемой от импульсного регулятора тока.

Реле переменного тока /напряжения/ // 1159100

Электрический защитный прибор для среднего напряжения с измерением тока // 2685237

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение компактного функционального модуля среднего напряжения для измерения тока, который имеет высокое сопротивление к воздействию окружающей среды, обладает модульностью при установке датчиков слева или справа от защитного прерывателя цепи и позволяет подавать питание для функционального модуля с правой или левой стороны. Электрический прибор среднего напряжения установлен в корпусе, содержащем изолирующий газ, и содержит по меньшей мере один аппарат, выполняющий электрическую функцию прерывателя цепи. Такая или каждая электрическая функция связана с так называемым основным набором соединителей, содержащим определенное количество соединителей, это количество соответствует количеству фаз. Данный прибор отличается тем, что он содержит, в связи с прерывателем цепи, так называемый дополнительный набор соединителей (32), соединители из этого дополнительного набора соединены электрически и механически соответственно с соединителями (9) так называемого основного набора соединителей посредством использования набора изолированных и экранированных шинопроводов K за пределами корпуса, эти два набора соединителей (9) и (32) предназначены для приема на них соответственно защитного трансформатора (16) тока и измерительного трансформатора (17) тока с тором низкого напряжения. 6 з.п. ф-лы, 18 ил.

Электронное изолирующее устройство // 2686282

Изобретение относится к электронике. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, содержит модуль изолятора и модуль безопасности. Модуль изолятора выполнен с возможностью физического/электрического соединения и разъединения с модулем безопасности по меньшей мере в двух ориентациях/конфигурациях относительно модуля безопасности. Электрическое соединение с модулем безопасности в каждой из указанных ориентаций/конфигураций служит для настройки электрической функциональности модуля безопасности. Обеспечивается доступность выбора компонентов обеспечения безопасности с учетом режима работы этого изолятора. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.