Способ защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов и устройство для его реализации

Способ защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов и устройство для его реализации

Реферат

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты электрических сетей с нулевым проводом от несимметричных режимов. Способ заключается в том, что токи трех фазных провoдов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленные в электрических цепях этих проводов, причем плавкую вставку каждого предохранителя дополнительно подогревают током в нулевом проводе, проходящим через нагревательные элементы, установленные внутри предохранителя вблизи егo плавкой вставки. Нагревательные элементы залиты в стеклянной трубке, внешняя поверхность которой покрыта амальгамой и служит отражателем. Подключение нагревателя в цепь нулевого провода производится через дополнительные контакты, установленные на шайбах, закрывающих корпус предохранителя. Изобретение позволяет повысить чувствительность защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. л

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты электрических сетей с нулевым проводом от несимметричных режимов.

Известен способ защиты от несимметричных режимов [1] с помощью трех предохранителей, установленных в трех фазных проводах четырехпроводной электрической сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, реализованный в устройстве [2], защиты четырехпроводной электрической сети с помощью четырех предохранителей, установленных во всех проводах четырехпроводной электрической сети, включая и нулевой провод.

Способ не обеспечивает необходимую чувствительность защиты при появлении небольшой несимметрии, сопровождающейся незначительным увеличением тока в фазном проводе, а также при несимметрии происходит отключение или перегорание нулевого провода, который обычно используется в отечественных электроустановках для зануления и заземления оборудования.

Отключение или перегорание нулевого провода зачастую не приводит к перегоранию плавких вставок предохранителей, установленных в цепях фазных проводов, и трехфазная сеть остается в работе. Однако такой режим может вызвать усиленную несимметрию напряжений и, как следствие, нарушение работы токоприемников, их неэкономичный режим и даже повреждение оборудования.

Известен также предохранитель [3], содержащий корпус, плавкую вставку, контакты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является термопредохранитель [4] , содержащий корпус, основание, подвижный и неподвижный контакты, плавкую вставку. В нем используется дополнительный подогрев плавкой вставки от нагретых приборов, на поверхности которых он установлен.

Недостатком данного термопредохранителя является то, что использование дополнительного нагрева исключено, если затруднена установка на поверхности прибора, или предохранитель должен находиться на некотором расстоянии от защищаемого объекта, и усложнен расчет теплового баланса, нагрев зависит от многих факторов, которые практически невозможно учесть расчетным путем.

Эту проблему решает предлагаемое устройство, в котором дополнительный нагрев происходит в самом предохранителе без использования внешних источников тепла.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности защиты посредством установки вблизи плавкой вставки дополнительного нагревателя, включенного в цепь нулевого провода.

Сущность способа заключается в том, что токи фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, а плавкую вставку каждого из трех предохранителей дополнительно подогревают током в нулевом проводе, проходящим через нагреватель, установленный в предохранителе вблизи его плавкой вставки.

Для реализации способа предлагается предохранитель, содержащий нагревательный элемент, который обеспечивает дополнительный нагрев плавкой вставки при протекании через него тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема включения предохранителей в электрическую сеть, на фиг. 2 изображена конструкция предохранителя, а на фиг. 3 - семейство защитных характеристик предохранителя.

Предохранитель содержит плавкую вставку 1 (фиг. 1, 2), выполненную с последовательным чередованием участков разного сечения и помещенную в стеклянную трубку 2, внутри которой напротив участков меньшего сечения плавкой вставки залиты нагревательные элементы 3. Внешняя поверхность трубки покрыта амальгамой 4 и служит отражателем. Стеклянная трубка размещена в корпусе 5, закрытом с двух сторон шайбами 6, притянутыми гайками 7. На шайбах расположены основные контакты 8, к которым крепится плавкая вставка 1, и параллельно соединенные по два перемычками 9 дополнительные контакты 10, к которым прикреплены нагревательные элементы 3. Дополнительные контакты 10 выполнены двойными для обеспечения механической прочности предохранителя и удобства его замены и установки.

Устройство работает следующим образом. Электроснабжение потребителя осуществляется в симметричном режиме по трем фазным проводам. При этом в нулевом проводе ток отсутствует, последний используется для зануления металлических частей потребителя (корпуса, сердечника и др.). При возникающей несимметрии появляется ток в нулевом проводе, который, протекая по нагревателям, установленным в предохранителях, дополнительно нагревает плавкие вставки. Первой перегорает плавкая вставка предохранителя, через который протекает наибольший ток, что вызывает увеличение несимметрии, а следовательно, увеличение тока в нулевом проводе, приводящее к усилению нагрева в двух оставшихся в работе предохранителях. Работа поясняется семейством защитных характеристик, представленных на фиг. 3.

При существующих способах защиты и конструкциях предохранителей в случае небольшой несимметрии токов и незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе больше номинального значения I_H до 20% плавкая вставка не перегорает, она расплавится только при увеличении тока до 130% номинального через 1 час после увеличения тока [5] (точка 1 на фиг. 3). Предложенный способ и новая конструкция предохранителя позволяют при небольшой несимметрии токов и незначительном увеличении тока в отдельном фазном проводе на 10% и соответствующем появлении тока I_N в нулевом проводе осуществить расплавление плавкой вставки за счет дополнительного ее подогрева с помощью нагревательного элемента, установленного в патроне предохранителя вблизи плавкой вставки, за меньшее время (точка 2 на фиг. 3). При увеличении тока в фазном проводе до 130% I_H и соответствующем появлении тока I_N=0,3I_H плавкая вставка расплавляется за 15-20 мин (точка 3 на фиг. 3). При значительной несимметрии токов и фазном токе, не превышающем номинальный, произойдет расплавление плавкой вставки за время, определяемое по семейству защитных характеристик (точка 4 фиг. 3). Следовательно, предложенный способ и новая конструкция предохранителя обеспечивают наилучшую защиту трехфазной сети с нулевым проводом от несимметричных режимов с наибольшей чувствительностью.

Расчет нагревательного элемента и выбор материала для его изготовления производится по методике, изложенной в [6].

Библиографический список 1. А. А. Глебович. Лабораторные работы по электротехнике с основами промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1976. -181 с.

2. Guide de l'installation electrique.

Troisieme edition : Janvier 1982.

Diffusion Centre de Documentation et Prodyctivite 38050 GRENOBLE CEDEX. Imprimerle Generale du Centre, Seint-Etienne.

Paris-France.

3. А.С. N 1744734 СССР МПК⁶ H 01 H 85/04, 85/047.

4. А. С. N 505048 СССР МПК⁶ H 01 H 85/08.

5. Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов /А. А. Васильев, И. П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; Под ред. А.А. Васильева. -М.: Энергия, 1980. -608 с., ил.

6. П.Т. Шипуль. Спутник электрика. -Мн.: Ураджай, 1978. -208 с.

Формула изобретения

1. Способ защиты трехфазной электрической сети с нулевым проводом от несимметричных режимов, заключающийся в том, что токи трех фазных проводов пропускают через плавкие вставки трех предохранителей, установленных в электрических цепях этих проводов, отличающийся тем, что плавкую вставку каждого из трех предохранителей дополнительно подогревают током в нулевом проводе, проходящем через последовательно соединенные нагревательные элементы, установленные напротив участков меньшего сочения плавкой вставки в непосредственной близости от нее.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее корпус, контакты, плавкую вставку, отличающееся тем, что плавкая вставка размещена внутри стеклянной трубки с залитыми в нее нагревательными элементами, которые подключены через параллельно соединенные по два перемычками дополнительные контакты в цепь нулевого провода, и с отражателем на внешней поверхности стеклянной трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3