УСТРОЙСТВО ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ

Предлагаемое устройство относится к системам релейной защиты электрооборудования и предназначено для аварийного отключения электроустановок, в том числе комплектных распределительных устройств (КРУ), при возникновении в них открытой электрической дуги.
Устройство должно регистрировать возникновение открытой электрической дуги, отключать контролируемое электрооборудование и сигнализировать о факте возникновения дуги. Устройство должно обеспечивать многократное срабатывание. Для идентификации аварийного отключения контролируемого электрооборудования с помощью данного устройства, последнее должно иметь индикатор хотя бы одного срабатывания.
Известно устройство для ограничения времени горения дуги в электроустановках (см. Устройство для ограничения времени горения электрической дуги в электроустановках, авторское свидетельство СССР №1735951, кл. Н 02 В 13/00, 1987), содержащее чувствительный элемент в виде диэлектрического световода, покрытого легкоплавким светозадерживающим экраном, к выходу которого подключен фотоэлектронный преобразователь (ФЭП), соединенный последовательно с исполнительным органом. Чувствительный элемент прокладывается вблизи токоведущих частей, в местах вероятного возникновения открытой электрической дуги. При возникновении электрической дуги у чувствительного элемента подгорает или перегорает светозадерживающий экран и через это повреждение свет от электрической дуги попадает в светопроводящий канал чувствительного элемента. По светопроводящему каналу свет попадает на фотоэлектронный преобразователь, где преобразуется в электрический аналог, который вызывает срабатывание исполнительного органа, отключающего электроустановку, что приводит к прекращению горения открытой дуги. Данное устройство срабатывает от теплового и от светового воздействия электрической дуги.
Недостатком данного устройства является отсутствие индикатора дуги, а так как после воздействия дуги необходима замена световода, то устройство перестает быть работоспособным после первого срабатывания.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство дуговой защиты, (см. Устройство дуговой защиты, Свидетельство на полезную модель
№5893, кл. Н 02 Н 7/26, 1996), содержащее чувствительный элемент в виде волоконно-оптического нерегулярного жгута со светопроницаемой оболочкой, который через ФЭП подсоединен к входу порогового устройства, на выходе которого формируется выходной сигнал, управляющий исполнительным органом, отключающим КРУ. Чувствительный элемент прокладывается в местах вероятного возникновения электрической дуги. Работает устройство следующим образом. При возникновении открытой электрической дуги, свет от нее падает на боковую поверхность чувствительного элемента, проходит через его светопроницаемую оболочку и захватывается его сердцевиной. Далее этот свет по чувствительному элементу попадает на вход ФЭП, который преобразует его в электрический аналог, поступающий на вход порогового устройства. В случае, если амплитуда сигнала аналога превысит пороговый уровень, то пороговое устройство на своем выходе формирует выходной сигнал, который поступает на вход исполнительного органа, отключающего контролируемое электрооборудование.
Недостатком прототипа является отсутствие индикатора срабатывания устройства, что не позволяет идентифицировать причину отключения электрооборудования как произошедшую из-за срабатывания данного устройства.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является обеспечение возможности индикации срабатывания данного устройства, если оно произошло хотя бы один раз.
Технический результат достигается тем, что устройство дуговой защиты, содержащее чувствительный элемент, являющейся диэлектрическим световодом со светопроницаемой оболочкой, который через фотоэлектронный преобразователь подсоединен к входу порогового устройства, один выход порогового устройства подсоединен к исполнительному органу, отличающееся тем, что дополнительно содержит индикатор срабатывания устройства, второй выход порогового устройства подключен к индикатору срабатывания устройства, а индикатор срабатывания устройства выполнен с возможностью запоминанием первого срабатывания устройства.
Блок-схема устройства представлена на фиг.1
Устройство содержит чувствительный элемент 1 в виде световода, который своим торцом подключен к ФЭП 2, выход ФЭП 2 подключен к входу порогового устройства 3. Первый выход порогового устройства 3 подключен к исполнительному органу 4, а второй к индикатору срабатывания устройства 5.
На фиг.2 приведена электрическая схема варианта исполнения индикатора срабатывания устройства.
Индикатор срабатывания устройства состоит из логического элемента "ИЛИ" 6, нагруженную на индикаторный светодиод 7. Один из входов логического элемента "ИЛИ" подключен к выходу порогового устройства 3, а другой вход логического элемента "ИЛИ" подключен к выходу логического элемента "ИЛИ". Также выход логического элемента "ИЛИ" 6 подключен к индикаторному светодиоду 7.
Устройство работает следующим образом.
Возникновение и горение электрической дуги сопровождается интенсивным испусканием света, который падает на боковую поверхность чувствительного элемента 1 и пройдя через его светопроницаемую оболочку захватывается сердцевиной чувствительного элемента 1. По этой сердцевине свет от дуги попадает на ФЭП 2, где преобразуется в электрический аналог. Амплитуда электрического аналога сравнивается с пороговым уровнем срабатывания порогового устройства 3. При превышении этого уровня пороговое устройства 3 срабатывает и выдает на своих выходах сигналы, один из которых поступает на исполнительный орган 4, а второй на индикатор срабатывания устройства 5. Исполнительный орган 4 по этому сигналу отключает контролируемое электрооборудование, а индикатор срабатывания устройства 5 переходит в состояние сигнализации о том, что возникла дуга. Отключение контролируемого электрооборудования приводит к прекращению дуги, при этом индикатор срабатывания устройства должен остаться в состоянии, сигнализирующем о срабатывании устройства.
До срабатывания устройства на входах и выходе логического элемента "ИЛИ" присутствует логический "0" и индикаторный светодиод не горит. При срабатывании устройства на выходе порогового устройства 3 формируется логическая "1", которая поступает на подключенный к нему вход логического элемента "ИЛИ" 6. Эта "1" транслируется через логический элемент "ИЛИ" 6 на индикаторный светодиод 7 и зажигает его. Также он поступает на другой вход этого логического элемента 6. При снятии логической "1" на входе логического элемента "ИЛИ" 6, подключенного к выходу порогового элемента 3, логическая "1" на другом его входе не позволит ему перевести логическую "1" в "0" на его выходе, и поэтому индикаторный светодиод 7 останется гореть. Последующие срабатывания устройства по логике работы элемента «ИЛИ» 6 также не изменят его состояния. Это состояние может быть изменено лишь
кратковременным разрывом цепи, связывающий выход логического элемента "ИЛИ" с его входом.
После аварийного срабатывания устройства дуговой защиты и отключения контролируемого электрооборудования персонал может дистанционно опять включить его, но при этом индикатор срабатывания устройства 5 остается в состоянии, сигнализирующем о срабатывании устройства. При последующих возникновениях электрической дуги будут происходить новые срабатывания устройства дуговой защиты и отключения контролируемого электрооборудования с последующим включением, при этом индикатор срабатывания устройства 5 не должен менять своего состояния, свидетельствующем о том, что он сработал хотя бы один раз. Таким образом, устройство дуговой защиты обеспечивает многократность срабатывания, при этом индикатор срабатывания устройства будет сигнализировать о срабатывании устройства, если оно произошло хотя бы один раз.
При конкретной реализации устройства, например, в качестве чувствительного элемента 1 можно использовать нерегулярный оптический жгут, выпускаемый АО "Лыткаринский завод оптического стекла"
В качестве ФЭП 2 можно использовать фотодиод ФД263.
В качестве порогового устройства 3 можно использовать одновибратор, построенный на микросхеме 564АГ1
В качестве исполнительного органа 4 можно использовать реле РП21.
В качестве логического элемента «ИЛИ» можно использовать микросхему серии 564.
В качестве индикаторного светодиода можно использовать светодиод 3Л341А.
Источники информации
1. Устройство для ограничения времени горения электрической дуги в электроустановках, Авторское свидетельство СССР №1735951, кл. Н 02 В 13/00, 1987.
2. Устройство дуговой защиты, Свидетельство на полезную модель №5893, кл. Н 02 Н 7/26, 1996. (прототип)