Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам для ограничения токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения, и может быть использовано для защиты электрооборудования.

Известен сверхпроводящий ограничитель тока короткого замыкания [RU 99906 U1, МПК H02H 3/00 (2006.01), опубл. 27.11.2010], содержащий прямолинейные и криволинейные участки из высокотемпературной сверхпроводящей ленты, образующие бифилярные петли, криволинейные участки которых опираются на первые и вторые ролики. Оси первых роликов установлены на первом поперечном участке изоляционного каркаса с возможностью вращательного движения. Оси вторых роликов установлены в пазах второго поперечного участка каркаса и подпружинены к нему с возможностью вращательного относительно оси и поступательного движения вдоль рамы каркаса. Прямолинейные участки лент дистанцированы в средней части рамы с помощью гребенок, а крайние прямолинейные участки лент опираются на продольные рейки.

Недостатком этого ограничителя тока является общая конструкционная сложность, существенным образом влияющая на увеличение стоимости ограничителя и ведущая к снижению надежности его работы.

Известно устройство для ограничения токов короткого замыкания [RU 2236057 С1, МПК 7 Н01Н 33/66, Н01Н 33/59, опубл. 10.09.2004], выбранное в качестве прототипа, содержащее в каждом полюсе высоковольтного вакуумного выключателя как минимум две вакуумные дугогасительные камеры. Полюс выключателя имеет токоподводы, с помощью которых осуществляется параллельное соединение токовых ветвей. В состав каждой токовой ветви входит по резистору, последовательно соединенному с вакуумной дугогасительной камерой. Подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер связаны с общим приводным устройством.

Резисторы устройства включены в схему ограничения таким образом, что они постоянно находятся под воздействием протекающих по ним токов как в нормальном режиме работы, так и в режиме коммутации токов короткого замыкания, что является существенным недостатком устройства.

Задачей изобретения является разработка устройства для ограничения токов короткого замыкания.

Предложенное устройство для ограничения токов короткого замыкания, также как в прототипе, содержит резистор, последовательно соединенный с коммутирующим устройством и привод коммутирующего устройства.

Согласно изобретению в качестве коммутирующего устройства использован вакуумный выключатель. Водно-растворный резистор цилиндрической формы выполнен с расширительным отводом в верхней части и с крышкой в торце. В крышку изнутри вмонтирован неподвижный контакт, шток которого соединен с токоподводом. Внутри резистора размещен поршневой контакт, шток которого соединен с приводом. В поршневом контакте выполнены сквозные отверстия. Шток поршневого контакта соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя. Привод поршневого контакта и привод высоковольтного вакуумного выключателя соединены с системой управления. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя соединен с токоподводом.

Регулирование величины активного сопротивления резистора от минимальной величины в номинальном режиме работы сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем, до максимальной величины в режиме короткого замыкания, позволит минимизировать негативные эффекты, связанные с выделением энергии на резисторе в номинальном режиме работы электрической сети и создать эффективное устройство для ограничения токов короткого замыкания.

На фиг. 1 представлена схема ограничения токов короткого замыкания, коммутируемых высоковольтным вакуумным выключателем в операциях включения и отключения.

На фиг. 2 показано продольное сечение водно-растворного резистора в номинальном режиме работы электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение поршневого контакта водно-растворного резистора.

На фиг. 4 представлено продольное сечение водно-растворного резистора, в режиме короткого замыкания электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем.

Устройство для ограничения токов короткого замыкания содержит водно-растворный резистор 1 (фиг. 1), соединенный последовательно с высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), например высоковольтным вакуумным выключателем типа ВБТ-10-20/630-1250 УХЛ3. Полимерный корпус 3 (фиг. 2) водно-растворного резистора 1 имеет цилиндрическую форму и заполнен раствором на основе солей кислот или их смесей, например раствором меди сернокислой 5-водной CuSO₄⋅5H₂O. В верхней части корпуса 3 выполнен расширительный отвод 4. Торцевая часть корпуса 3 закрыта крышкой 5, в которую вмонтирован неподвижный контакт 6, расположенный внутри корпуса 3. Шток 7 неподвижного контакта 6 соединен с токоподводом. Внутри корпуса 3 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршневой контакт 8, шток которого 9 соединен с приводом 10 (ПР). В поршневом контакте 8 выполнено, например, восемь сквозных отверстий 11 (фиг. 3), кромки которых скруглены. Шток поршневого контакта 9 соединен с вводом высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ). Привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) соединен с подвижным контактом высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ). Привод поршневого контакта 10 (ПР) и привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) соединены с системой управления 13 (СУ), например, системой управления типа BU/TEL-220-05. Вывод высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ) соединен с токоподводом.

Устройство работает следующим образом. В номинальном режиме работы электрической сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), поршневой контакт 8 плотно поджат к неподвижному контакту 6 приводом поршневого контакта 10 (ПР), что обеспечивает минимально возможную величину активного электрического сопротивления водно-растворного резистора 1. В момент возникновения короткого замыкания в сети, коммутируемой высоковольтным вакуумным выключателем 2 (ВВ), на привод поршневого контакта 10 (ПР) поступает сигнал от системы управления приводами 13 (СУ). По результатам отработки сигнала, поршневой контакт 8 отдаляется на предельно возможное расстояние от неподвижного контакта 6, ограничиваемое торцевой стенкой корпуса 3 водно-растворного резистора 1. Это расстояние соответствует максимальной величине активного сопротивления водно-растворного резистора 1. Во время перемещения поршневого контакта 8 раствор, заполняющий объем водно-растворного резистора 1, циркулируя через отверстия 11, заполняет объем между неподвижным контактом 6 и поршневым контактом 8. После завершения процесса разведения контактов 6 и 8 водно-растворного резистора 1 от системы управления 13 (СУ) на привод высоковольтного вакуумного выключателя 12 (ПВВ) поступает сигнал на размыкание контактов высоковольтного вакуумного выключателя 2 (ВВ).