Устройство токовой защиты
CURRENT PROTECTION DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, выполненной с применением катушки индуктивности и может быть использовано для токовых защит различных электроустановок с любым классом номинального напряжения.
Известно устройство для токовой защиты электроустановок [RU №2678189 С1, Н02Н 3/00, G01R 33/02, опубл. 24.01.2019 г.], содержащее три блока для крепления герконов, каждый из которых содержит пластину, на наружной стороне которой закреплены данные герконы под разными углами к плоскости поперечного сечения токоведущей шины, расположенных в шинном отсеке комплектного распределительного устройства, автоматический выключатель, исполнительный орган, выход которого подключен в цепь отключения выключателя.
Недостатком этого устройства является то, что оно в своем составе содержит значительное количество используемых элементов, является громоздким, а также отсутствует обмотка, надетая на геркон, используемая для управления им.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для токовой защиты на герконах [KZ №35153, Н02Н 3/08, опубл. 09.07.2021 г.], содержащее первый и второй геркон, токоведущую шину, источники оперативного и переменного тока, первый и второй резистор, промежуточное реле и реле времени с обмотками управления каждая, первый и второй конденсатор, первую и вторую сигнальные лампы, кнопку, цепь отключения выключателя.
Недостатком данного устройства является использование значительного количества используемых элементов, в том числе и первого геркона, когда в момент разряда первого конденсатора должно быть исключено залипание его контактов, что в конечном итоге может привести к несвоевременной защите электроустановки.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании упрощенного устройства токовой защиты, выполняющего функции максимальной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки, выполненного с применением катушки индуктивности, и представляющего из себя совершенно новый подход в реализации токовых защит для различных электроустановок с любым классом номинального напряжения.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что в устройство токовой защиты, также как и в прототипе, содержащем источник оперативного тока, в качестве которого выступает аккумуляторная батарея, первое и второе промежуточные реле с обмоткой и с контактом на замыкание, которые выходом подключены в цепь отключения выключателя электроустановки, дополнительно введены катушка индуктивности с двумя парными выводами, первый и второй усилители напряжения, первое и второе указательные реле, реле времени с обмоткой и контактом с выдержкой времени на замыкание.
На фиг. 1 представлено устройство токовой защиты.
Заявляемое устройство не содержащее в своем составе токовое реле и трансформатор тока с ферромагнитными сердечниками выполняет токовую защиту электроустановок с любым классом напряжения, реализуемой с применением катушки индуктивности. Катушка индуктивности при этом выполняет функции комбинированного токового реле, реализующего максимальную токовую защиту и токовую отсечку.
Устройство содержит катушку индуктивности 1 с двумя парными выводами, подключенную к первому (У1)2 и второму (У2)3 усилителям напряжения, которые усиливают значение напряжения, снимаемого с выводов катушки индуктивности 1 до требуемого. Первый усилитель напряжения 2 подключен к обмотке 4 реле времени 5, источник постоянного тока 6, с полюса «+» которого положительный потенциал поступает на контакт с выдержкой времени на замыкание 7 реле времени 5, к которому подключен первый вывод обмотки 8 первого промежуточного реле 9. Положительный потенциал полюса «+» источника постоянного тока 6 поступает к контакту на замыкание 10 первого промежуточного реле 9, который в свою очередь подключен к первому выводу первого указательного реле (РУ)11, а с него к первому выводу обмотки катушки отключения (КО) 12 выключателя электроустановки. Второй усилитель напряжения 3 подключен к обмотке 13 второго промежуточного реле 14, источник постоянного тока 6, с полюса «+» которого положительный потенциал поступает к контакту на замыкание 15 второго промежуточного реле 14, который в свою очередь подключен к первому выводу второго указательного реле 16, а с него к первому выводу обмотки катушки отключения (КО) 12 выключателя электроустановки. Второй вывод обмотки 8 первого промежуточного реле 9 и катушки отключения (КО) 12 подключены к полюсу «-» источника постоянного тока 6 (фиг. 1).
В качестве катушки индуктивности 1 может быть использована катушка реле типа РП-25; реле времени 5 - реле типа REXL; первого 9 и второго 14 промежуточного реле - реле типа РТ570220; первого 11 и второго 16 указательного реле - реле типа РУ-21.
Принцип действия заявляемого устройства основан на воздействии магнитного потока Ф (показано стрелками), созданного током токоведущей шины защищаемой электроустановки на катушку индуктивности 1 (фиг. 1). Данное устройство представляет из себя комплект защиты, который может устанавливаться в ячейках КРУ, ЗРУ и в закрытых токопроводах для каждой фазы отдельным комплектом в том месте, где имеется максимальное значение магнитного потока.
При коротком замыкании на защищаемой электроустановке, ток в ее токоведущей шине возрастает и катушка индуктивности 1, установленная на безопасном по ПУЭ расстоянии от данной токоведущей шины (на расстоянии 120 мм) реагирует на изменения магнитного поля, и в ней индуктируется повышенное значение ЭДС (фиг. 1).
При выполнении устройством функции максимальной токовой защиты используется первый парный, а при выполнении функции токовой отсечки - второй парный вывод катушки индуктивности 1. В силу того, что значение снимаемого напряжения с выводов катушки индуктивности 1 при выполнении устройством функции максимальной токовой защиты имеет максимальное значение порядка 5 В, то оно повышается с помощью первого усилителя напряжения (У) 2 до значения, равного U=220 В и подается на выводы обмотки 3 реле времени 4. В результате у данного реле срабатывает контакт с выдержкой времени (0,02 с.) на замыкание 6 и посылает потенциал «+» поступающий с источника постоянного тока 5 на первый вывод обмотки 7 первого промежуточного реле 9. Данное реле 9 сработав подает потенциал «+» через свой контакт на замыкание 10 на первый вывод катушки отключения (КО) 12 выключателя электроустановки. В результате защищаемая электроустановка отключается. Срабатывание максимальной токовой защиты при этом фиксируется первым указательным реле (РУ) 11.
При выполнении устройством функции токовой отсечки, значение снимаемого напряжения с выводов катушки индуктивности 1 имеет значение порядка 3В, то оно повышается с помощью второго усилителя напряжения (У)3 до значения, равного U=220 В и подается на первый вывод обмотки 13 второго промежуточного реле 14. В результате второе промежуточное реле 14 сработав, подает посредством своего контакта на замыкание 15 потенциал «+» на первый вывод катушки отключения (КО) 12 выключателя электроустановки. В результате защищаемая электроустановка отключается. Срабатывание токовой отсечки при этом фиксируется вторым указательным реле (РУ) 16.
В нормальном режиме работы электроустановки, параметры в усилителях напряжения 2 и 3 отрегулированы так, чтобы они срабатывали лишь при появлении на их выводах напряжения порядка 3÷5 В, а при значении напряжения меньше этих, устройство токовой защиты на отключение электроустановки не срабатывает.
Отсутствие применения в устройстве токового реле и трансформатора тока с ферромагнитными сердечниками, содержащих в своем составе дорогостоящие сталь, медь и высоковольтную изоляцию, имеющих также значительные весогабаритные параметры отвечает актуальному вопросу в релейной защите - ресурсосбережению и представляет из себя совершенно новый подход в реализации токовых защит для различных электроустановок с любым классом номинального напряжения, выполняемых с применением катушки индуктивности.