Пристрій надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання

Реферат: Пристрій надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання містить датчики струму, з'єднані через підсилювачі, і високочастотний фільтр з вимикачем. При цьому як датчики використані безконтактні датчики струму, які встановлено на кожній робочій жилі кабелю, що захищається, кожний з яких з'єднано з високочастотним фільтром, виконаним з ємності й індуктивності, а в точках їх з'єднання приєднані послідовно з'єднані операційні підсилювачі і детектори, виходи останніх через операційний підсилювач з'єднано з вимикачем. UA 85794 U (54) ПРИСТРІЙ НАДШВИДКОДІЮЧОГО ЗАХИСТУ ВІД СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ UA 85794 U UA 85794 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехніки і базується на властивості протяжного силового кабелю нести інформацію, яка забезпечує можливість реалізації надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання за допомогою розташування на жилах кабелю в будьякій точці електричної мережі вибухобезпечного виробництва, зокрема у шахті, безконтактних датчиків знімання інформації про енергетичний спектр перехідного процесу, який виникає в момент короткого замикання в мережі, що захищається. Відомий пристрій для захисту мережі з ізольованою нейтраллю від витоків струму на землю, що містить послідовно з'єднані автотрансформатор, трифазний випрямляч і струмообмежувальний опір, приєднані між мережею та заземлювачем, реле постійного струму, з'єднане послідовно з опором і дроселем, і приєднане між нейтраллю автотрансформатора і заземлювачем, а паралельно опору і дроселю приєднано діод зустрічно оперативному струму реле постійного струму (див. авт. свід. № 545032 колишн. СРСР, Н02Н 3/16, опубл. 30.01.1977, Бюл. № 4). До недоліків відомого пристрою необхідно віднести, по-перше, наявність у схемі захисту електромеханічного реле постійного струму, яке одразу обмежує швидкодію всього пристрою мілісекундним діапазоном (10÷20 мс), по-друге, необхідність забезпечення доступу до нульової точки системи. Це вимагає наявності трансформатора або автотрансформатора спеціальної конструкції. Відомий пристрій для захисного відключення електричної мережі, що містить диференціальний трансформатор струму, магнітопровід якого охоплює провідники живлення захищеної електричної мережі, до вторинної обмотки якого підключений елемент АБО, а до нього - система автоматичного відключення, при цьому три інших трансформатори струму мають магнітопроводи, які охоплюють кожний окремо фазні силові провідники захищеної електричної мережі, а також містить пов'язану з ними через підсилювачі, високочастотний фільтр, детекторно-селекторний пристрій і елемент АБО систему автоматичного відключення, крім того, між детекторно-селекторним пристроєм і елементом АБО введено блок автоселекції високочастотних сигналів, який підключено до системи автоматичного відключення (див. патент № 48914, Україна, Н02Н 3/16, опубл. 12.04.2010., Бюл. № 7). До недоліку відомого пристрою, визначеного як найближчий аналог, належить наявність у схемі трансформатора напруги та диференційного трансформатора, які навіть будучи виконані з використанням пермалою або подібних сплавів все ж суттєво обмежують швидкодію всього пристрою. Запропонований пристрій базується на властивості протяжного силового кабелю нести інформацію про енергетичний спектр перехідного процесу, що виникає в момент короткого замикання в мережі, що захищається. До моменту виникнення короткого замикання в електричній мережі спостерігається стаціонарний процес, який характеризується робочою напругою, струмом і частотою. У момент виникнення короткого замикання в електричній мережі починається перехідний процес: різко зростає струм, падає напруга і виникає спадаючий із зростанням частоти безперервний енергетичний спектр. Тому пристрої захисту від струмів короткого замикання, побудовані на основі датчиків, що реагують на появу енергетичного спектру, дозволяють звести час реакції захисту до граничного мінімуму. При цьому не важливо, яка напруга в електричній мережі: змінна або постійна. Власне енергетичний спектр є похідною перехідного процесу, тому час його появи збігається з моментом виникнення короткого замикання. У основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання, в якому використання об'єкта, що захищається, як елемента датчика, дозволяє контролювати енергетичний спектр перехідного процесу, який виникає при короткому замиканні, що, у свою чергу, забезпечує можливість мінімізувати час вимикання аварійного стану мережі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання, який містить в кожній фазі мережі датчики струму, з'єднані через підсилювачі, і високочастотний фільтр з вимикачем, згідно з корисною моделлю, як датчики використані безконтактні датчики, кожній з яких з'єднано з високочастотним фільтром, виконаним з ємності й індуктивності, при цьому в точках їх з'єднання приєднані послідовно з'єднані операційні підсилювачі і детектори, а виходи останніх через операційний підсилювач з'єднано з вимикачем. На кресленні наведено схему запропонованого пристрою. Кожний фазний провід мережі, що захищається забезпечено безконтактним датчиком струму 1, з'єднаним зі входом порогового пристрою 2, що складається з високочастотного 1 UA 85794 U 5 10 15 20 25 30 фільтра. Останній реалізовано з послідовно сполучених ємності 3 та індуктивності 4, а також приєднаних підсилювача 5 та діода 6. У точці з'єднання ємності 3 та індуктивності 4 приєднаний операційний підсилювач 5, вихід якого з'єднаний з детектором - діодом 6. Катод детектора 6 з'єднано зі входом операційного підсилювача 7, а вихід останнього - з вимикачем 8, який вимикає живлення. Розглянемо роботу пристрою на прикладі захисту робочих жил 9 кабелю, який живить шахтні електроприймачі. Пристрій працює так. Спочатку оголяють робочі жили 9 кабелю. Як датчик використовують звичайний провід 1, який щільно контактує з жилами 9: провід або намотаний навколо кожної жили, або прокладений впритул уздовж неї та примотаний до неї ізоляційною стрічкою. Дослідження показали, що довжина контакту проводу 1 датчика з жилою 9 кабелю повинна бути не менше за 1 м, тобто від 1 м та більше. Виникнення короткого замикання призводить до різкого падіння напруги і різкого зростання струму в кабелі. Обидва ці процеси, у свою чергу, призводять до різкого зростання електромагнітного випромінювання у робочих жилах 9 кабельної мережі та до появи як гармонійних складових, кратних промисловій частоті, так і паразитного частотного спектра, супроводжуючого будь-який перехідний процес. Сигнал з датчика 1 надходить на пороговий пристрій, який високочастотним фільтром, реалізованим на ємності 3 та індуктивності 4, відфільтровує сигнал з частотою зрізу декілька більше за 200 Гц. Операційний підсилювач 5 підсилює слабкий сигнал високочастотного спектру, що виникає в момент виникнення к. з. Посилені сигнали випрямляються детектором 6, і ця постійна напруга посилюється операційним підсилювачем 7. Вихід підсилювача з'єднано з вимикачем 8, який вимикає живлення мережі, що захищається. Пороговий пристрій має бути розташовано у металевому екранованому корпусі. Всі проводи, які підходять до нього, також повинні бути надійно екрановані. Використання запропонованого пристрою для захисту від струмів короткого замикання у шахтних електричних мережах дозволить значно збільшити безпеку робіт за рахунок вимикання аварійних режимів з мінімальним часом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Пристрій надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання, який містить датчики струму, з'єднані через підсилювачі, і високочастотний фільтр з вимикачем, який відрізняється тим, що як датчики використані безконтактні датчики струму, які встановлено на кожній робочій жилі кабелю, що захищається, кожний з яких з'єднано з високочастотним фільтром, виконаним з ємності й індуктивності, при цьому в точках їх з'єднання приєднані послідовно з'єднані операційні підсилювачі і детектори, а виходи останніх через операційний підсилювач з'єднано з вимикачем. 2 UA 85794 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3