Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів електроенергетичного розподільчого пристрою

Реферат: Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою містить датчик променевої енергії. В схему введено термочутливий вакуумний контакт в скляному корпусі, частина скляного корпусу виготовлена як циліндричний концентратор ультрафіолетових та інфрачервоних променів, вхід вакуумного контакту підключений до джерела оперативного струму, а вихід приєднаний до світлової, звукової, телесигналізації та на вхід реле часу, вихід якого підключений до приводу високовольтного вимикача. UA 89092 U (54) РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ ВІД ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ ТА АВАРІЙНОГО ПЕРЕГРІВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОГО РОЗПОДІЛЬЧОГО ПРИСТРОЮ UA 89092 U UA 89092 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв електротехніки, може використовуватися в технологічних апаратах, в електричних мережах, в системах електропостачання промислових підприємств. Відомий релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою [Электротехнический справочник: Т.2, /Под общ. ред. И.Н. Орлова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 712 с]. Недоліками зазначеного пристрою є обмежена галузь використання. Пристрої призначені тільки для низьковольтних апаратів. За найближчий аналог обрано релейний захист від електричної дуги елементів високовольтного розподільчого пристрою на основі датчика променевої енергії [ABB REA 101 Ark Fault Protection Module, htm]. Недоліком найближчого аналогу є те, що зазначений пристрій спрацьовує тільки при наявності джерела світла. В основу корисної моделі поставлена задача створення релейного захисту від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою, який спрацьовував би при попаданні на нього інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в релейному захисті від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою на основі датчика променевої енергії, відповідно до корисної моделі, в схему введено термочутливий вакуумний контакт в скляному корпусі, частина скляного корпусу виготовлена як циліндричний концентратор ультрафіолетових та інфрачервоних променів, вхід вакуумного контакту підключений до джерела оперативного струму, а вихід приєднаний до світлової, звукової, телесигналізації та на вхід реле часу, вихід якого підключений до приводу високовольтного вимикача, термочутливий вакуумний контакт має термопривід із матеріалу з ефектом "пам'яті форми", що змонтований в фокусі циліндричного концентратора ультрафіолетових та інфрачервоних променів, концентратор зорієнтований на контактні поверхні розподільчого пристрою. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою, що спрацьовує з високим ступенем надійності, може бути створений при використанні матеріалу з ефектом пам'яті форми (ЕПФ). Для сплавів з ефектом "пам'яті форми" характерна наделастичність (гумоподібна поведінка). Цей ефект проявляється, якщо мартенситне перетворення відбувається під дією зовнішнього навантаження. В результаті спостерігається значна деформація сплаву. При цьому величина зворотної деформації на порядок вище, ніж у кращих пружинних матеріалів. Сплави з ЕПФ мають надвисоку циклічну міцність. Вони витримують значні знакозмінні навантаження. "Довговічність" виробів із сплавів з ЕПФ може бути в тисячі разів вищою, ніж у традиційних матеріалів. Циклічна стійкість забезпечується особливим механізмом мартенситного перетворення, що не супроводжується порушенням міжатомних зв'язків. Не відбувається накопичення дефектів структури, які призводять до виникнення тріщин та руйнувань. Ефект пам'яті форми характерний для всіх сплавів, в яких перетворення у вихідну фазу після деформації протікає по мартенситному механізму. Вироби зі сплаву нагрівають для переходу у високотемпературну модифікацію і в цьому стані їм надають визначену форму. Потім сплав охолоджується нижче критичної температури і переходить в іншу, низькотемпературну фазу. Таке перетворення нагадує термопружне мартенситне перетворення. Якщо виріб із сплаву в мартенситному стані піддати повторній пластичній деформації (допускається ступінь деформації до 6% і більше), а потім його нагріти, переводячи знову у високотемпературну модифікацію, то завдяки зворотному мартенситному перетворенню він прийме свою первинну форму, що була надана йому при першій деформації у стані високотемпературної модифікації. Для порівняння подібних матеріалів наведено основні характеристики нітинола-55 (55% Ni): нітинол-55 має температуру плавлення 1292 °С, магнітну 2 7 проникність менше 1,002, межа міцності 870 Н/мм , межа витривалості на базі 10 циклів 490 2 Н/мм . Цей матеріал характеризується здатністю у вузькому температурному інтервалі ±10 °К переходити з одного фазного стану (пластичного) в інший фазний стан (надпружний) і навпаки. Температура фазового перетворення визначається складом сплавів та їх термообробкою. Завдяки тому, що нітинол має високу межу витривалості, добре демпфує вібрацію, слабо окислюється при нагріванні, із цього матеріалу можна виконувати елементи термочутливого контакту. Суть запропонованого релейного захисту від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою пояснюється кресленнями, на яких 1 UA 89092 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 зображено: на Фіг. 1 - блок-схема захисту; на Фіг. 2 - поздовжній переріз термочутливого вакуумного контакта до спрацювання. Схема захисту містить 1 (Фіг.1) - джерело оперативного струму, 2 (Фіг.1) - термочутливий вакуумний контакт, 3 (Фіг.1) - блок звукової сигналізації, 4 (Фіг.1) - блок світлової сигналізації, 5 (Фіг.1) - реле часу, 6 (Фіг.1) - проміжне реле, 7 (Фіг.1) - привод високовольтного вимикача, 8 (Фіг.1) - генератор сигналу в системі телесигналізації. Термочутливий вакуумний контакт 2 (Фіг.1) містить термопривід, який складається з плоскої пружини рухомого контакту 9 (Фіг.2) і силового термочутливого елемента із матеріалу з ЕПФ 11 (Фіг.2), нерухомий контакт 12 (Фіг.2), скляний герметичний корпус 13 (Фіг.2) і циліндричний концентратор ультрафіолетових та інфрачервоних променів 10 (Фіг.2 ). При цьому силовий термочутливий елемент 11 (Фіг.2) має форму гофрованої пластини, кріпиться до плоскої пружини рухомого контакту 9 (Фіг.2) в двох точках паралельно пружині і має чорне покриття. Працює релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою таким чином. При аварії у розподільчому пристрої контактні поверхні розподільчого пристрою нагріваються і рівень інфрачервоного випромінювання від них суттєво зростає. В деяких випадках може з'явитися електрична дуга. Під дією випромінювання, сконцентрованого циліндричним концентратором ультрафіолетових та інфрачервоних променів 10 (Фіг.2), який зорієнтований на контактні поверхні розподільчого пристрою, силовий елемент 11 (Фіг.2), нагрівається до температури зворотного мартенситного перетворення, "згадує форму", яка йому була надана при виготовленні і термічній обробці, розпрямляється (подовжується), взаємодіє з плоскою пружиною 9 (Фіг.2) рухомого контакту, і електричне коло замикається. Оперативний струм від джерела 1 (Фіг.1) поступає в блок звукової сигналізації 3 (Фіг.1), в блок світлової сигналізації 4 (Фіг.1), в генератор сигналів в системі телесигналізації 8 (Фіг.1), та на реле часу 5 (Фіг.1). Реле часу 5 (Фіг. 1) спрацьовує із заданою витримкою часу і подає оперативний струм від джерела 1 (Фіг. 1) на проміжне реле 6 (Фіг.1). Проміжне реле 6 (Фіг.1) підключає привод 7 (Фіг.1) силового вимикача, який і локалізує аварію, відключаючи розподільчий пристрій від електричної мережі. При відсутності променевої енергії, температура силового елемента 11 (Фіг.2), із матеріалу з ЕПФ знижується, матеріал стає пластичним, втративши свою пружність, і під дією пружини 9 (Фіг.2), рухомого контакту стискується (укорочується), повертається у висхідний стан, і контакти термочутливого вакуумного контакту 2 (Фіг.1) розмикаються. Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою вирізняється високою надійністю, оскільки реагує на ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання пошкоджених елементів розподільчого пристрою. Застосування термочутливого матеріалу з ЕПФ та комутації струму у вакуумі дозволить суттєво підвищити надійність роботи схеми захисту. Вартість схеми захисту не перевищує вартості існуючих схем. Витрати термочутливого матеріалу незначні, на один пристрій декілька грамів, оскільки товщина пластини з ЕПФ 0,2 мм. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою, що містить датчик променевої енергії, який відрізняється тим, що в схему введено термочутливий вакуумний контакт в скляному корпусі, частина скляного корпусу виготовлена як циліндричний концентратор ультрафіолетових та інфрачервоних променів, вхід вакуумного контакту підключений до джерела оперативного струму, а вихід приєднаний до світлової, звукової, телесигналізації та на вхід реле часу, вихід якого підключений до приводу високовольтного вимикача. 2. Релейний захист від електричної дуги та аварійного перегрівання елементів високовольтного розподільчого пристрою за п. 1, який відрізняється тим, що термочутливий вакуумний контакт має термопривід із матеріалу з ефектом "пам'яті форми", що змонтований у фокусі циліндричного концентратора ультрафіолетових та інфрачервоних променів, концентратор зорієнтований на контактні поверхні розподільчого пристрою. 2 UA 89092 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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