RU2183894C2

RU2183894C2 - Gear for automatic reclosing

Info

Publication number: RU2183894C2
Application number: RU2000113840A
Authority: RU
Inventors: В.А. Монолаков; В.В. Юдин; С.А. Кисляков; А.Г. Селяев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2002-06-20

Abstract

FIELD: electrical engineering, automatic protection of power supply systems against short-circuit currents. SUBSTANCE: technical result of invention consists in protection of transformer against short-circuit in line or load and in resetting of serviceability of transformer with load in case of self-correction of short-circuit. First lead-out of secondary winding of transformer is connected to automatic switch and its second lead-out is linked to load. Break contacts of electromagnetic relay are connected to automatic switch and load. Electromagnetic relay is placed in parallel with resistor and they both are connected to first lead-out of secondary winding of transformer on one side and to load at point of its connection with break contacts of electromagnetic relay on the other side. Automatic switch comes in the form of break contacts which separate when heated by short-circuit current passing through them and return to normally closed state when cooled. EFFECT: improved protection against short-circuit currents and resetting of serviceability of transformer after self-correction of short-circuit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизации энергосистем и может быть использовано в защите устройств электроснабжения от токов КЗ. Известно устройство, содержащее электромагнитное реле, резистор, нагрузку в виде трансформатора (см. а.с. 1471241, кл. Н 02 Н 7/04, 9/02, 1989 г.). The invention relates to the automation of power systems and can be used to protect power supply devices against short-circuit currents. A device is known that contains an electromagnetic relay, a resistor, a load in the form of a transformer (see AS 1471241, CL N 02 N 7/04, 9/02, 1989).

Недостатком известного устройства является отсутствие повторного включения нагрузки из-за перегорания предохранителя при коротком замыкании. A disadvantage of the known device is the lack of reconnection of the load due to a blown fuse during a short circuit.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство автоматического повторного включения, включающее автоматический выключатель, нагрузку, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с автоматическим выключателем, а второй вывод соединен с нагрузкой (см. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту устройств электроснабжения СЦБ/ Министерство путей сообщения. Главное управление электрификации и энергетического хозяйства. М.: Транспорт, 1988, с.12, рис. 7 на с.15) и принятое за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for automatic restart, including a circuit breaker, load, transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to the circuit breaker, and the second terminal is connected to the load (see Maintenance Instructions and repair of power supply devices for signaling and signaling / Ministry of Railways. General Directorate of Electrification and Energy Economy. M: Transport, 1988, p.12, Fig. 7 on p.15) and taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является то, что в нем автоматический выключатель не обеспечивает защиту трансформатора при КЗ на линии при использовании автоматического выключения нагрузки, так как при прерывистом действии автоматического выключателя происходит нагрев трансформатора токами КЗ по экспоненциальному закону до температуры, достаточной для пробоя изоляции провода вторичной обмотки (см., например, Давыдов В.Ф. К вопросу о расчете тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры, работающей в импульсном режиме// Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1970, вып. 3, с. 44-50). A disadvantage of the known device is that the circuit breaker in it does not protect the transformer during short circuit on the line when the load is switched off automatically, since during intermittent operation of the circuit breaker the transformer heats the short circuit currents exponentially to a temperature sufficient to breakdown the insulation of the secondary winding wire (see, for example, Davydov V.F. On the issue of calculating the thermal conditions of radio-electronic equipment operating in a pulsed mode // Questions I am glad Ioelectronics. Ser. TRTO, 1970, issue 3, pp. 44-50).

Сущность изобретения заключается в следующем. Электроснабжение распределительных шкафов устройств автоблокировки, размещенных по всей длине железной дороги, обеспечивают понижающие линейные трансформаторы. Чтобы обеспечить безопасность движения, необходима непрерывная работа устройств автоблокировки. В случае КЗ в распределительном шкафу или на линии от шкафа до трансформатора, срабатывает автоматический выключатель АВМ, представляющий собой контактное устройство с биметаллической пластиной. Если короткое замыкание самоустраняется, то устройство автоблокировки продолжает работать дальше. В случае, если самоустранение КЗ не происходит, то на участок железной дороги отправляется ремонтная бригада. Ввиду отдаленности размещения трансформаторов, время до устранения КЗ может достигать более десяти часов. За это время трансформатор продолжает разогреваться импульсами тока КЗ при периодическом замыкании контактов автоматического выключателя и температура трансформатора достигает, особенно быстро в летнее время, предельно допустимой температуры для изоляционного покрытия обмоточного провода, при которой происходит пробой изоляции и выгорание трансформатора. Введение дополнительной защиты от устойчивого КЗ позволяет сохранить работоспособность трансформатора, если КЗ самоустранится через несколько часов, то автоматически включится цепь питания устройства автоблокировки, обеспечивая безопасность движения на железнодорожном транспорте. The invention consists in the following. Power supply to switch cabinets of self-locking devices located along the entire length of the railway is provided by step-down linear transformers. To ensure traffic safety, continuous operation of self-locking devices is required. In the case of a short circuit in the control cabinet or on the line from the cabinet to the transformer, the automatic circuit breaker ABM is activated, which is a contact device with a bimetallic plate. If the short circuit resolves itself, the self-locking device continues to work further. If self-elimination of KZ does not occur, then a repair team is sent to the railway section. Due to the remoteness of the placement of transformers, the time to elimination of short circuit can reach more than ten hours. During this time, the transformer continues to heat up with short-circuit current pulses when the contacts of the circuit breaker are periodically closed and the temperature of the transformer reaches, especially quickly in the summer, the maximum permissible temperature for the insulation coating of the winding wire, at which breakdown of the insulation occurs and the transformer burns out. The introduction of additional protection against stable short-circuit makes it possible to preserve the operability of the transformer, if the short-circuit eliminates itself after a few hours, the power supply circuit of the self-locking device will automatically turn on, ensuring traffic safety in railway transport.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражен в защите трансформатора при КЗ в линии или в нагрузке и в восстановлении работоспособности трансформатора с нагрузкой в случае самоустранения короткого замыкания. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is expressed in the protection of the transformer during short circuit in the line or in the load and in the restoration of the operability of the transformer with the load in case of self-elimination of a short circuit.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известное устройство, содержащее автоматический выключатель, нагрузку, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с автоматическим выключателем, а второй вывод - с нагрузкой, согласно изобретению дополнительно введены электромагнитное реле и резистор, причем нормально замкнутые контакты электромагнитного реле соединены с автоматическим выключателем и с нагрузкой, электромагнитное реле включено параллельно резистору и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора с одной стороны и с нагрузкой в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами реле с другой стороны, а автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов, которые при разогреве проходящим по ним электрическим током короткого замыкания разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device containing a circuit breaker, load, transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to the circuit breaker, and the second terminal is with a load, according to the invention, an electromagnetic relay and a resistor are additionally introduced, moreover, it is normal closed contacts of the electromagnetic relay are connected to the circuit breaker and to the load, the electromagnetic relay is connected in parallel with the resistor and both of them connected to the first output of the secondary winding of the transformer on the one hand and with the load at the junction with normally closed relay contacts on the other hand, and the circuit breaker is made in the form of normally closed contacts, which, when heated by the short-circuit current passing through them, are disconnected and returned to normally closed state after cooling.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков, перечисленных выше из формулы изобретения, и вышеизложенным техническим результатом заключается в следующем. Защита трансформатора от токов КЗ дополняется резистором R и электромагнитным реле. Автоматический выключатель обеспечивает первую очередь защиты. В дальнейшем защитную функцию берет на себя электромагнитное реле, которое своими контактами разъединяет линию. Обратно, при самоустранении короткого замыкания необходимо, чтобы электромагнитное реле отключилось. Это возможно только в том случае, если ток I₄ через электромагнитное реле, определенный из эквивалентной схемы, содержащей последовательно включенные сопротивление нагрузки R_H и резистор R, будет

(1)
где I_отп - ток отпускания электромагнитного реле;
I_R - ток через резистор R в режиме повторного включения нагрузки;
I - суммарный ток через электромагнитное реле и резистор R в режиме повторного включения;
U_paб - рабочее напряжение на вторичной обмотке трансформатора.The causal relationship between the set of essential features listed above from the claims, and the above technical result is as follows. Protection of the transformer against short-circuit currents is supplemented by a resistor R and an electromagnetic relay. A circuit breaker provides first priority protection. In the future, an electromagnetic relay takes over the protective function, which disconnects the line with its contacts. Conversely, when eliminating a short circuit, it is necessary that the electromagnetic relay trips. This is only possible if the current I ₄ through an electromagnetic relay determined from an equivalent circuit containing a series-connected load resistance R _H and a resistor R is

(1)
where I _OTP is the release current of the electromagnetic relay;
I _R - current through the resistor R in the mode of re-inclusion of the load;
I is the total current through the electromagnetic relay and resistor R in the mode of re-inclusion;
U _pa - operating voltage on the secondary winding of the transformer.

Подбором сопротивления R добиваемся выполнения условия (1) при заданных характеристиках электромагнитного реле. By selecting the resistance R, we achieve the fulfillment of condition (1) for the given characteristics of the electromagnetic relay.

На чертеже изображена схема устройства автоматического повторного включения. The drawing shows a diagram of a device for automatic restart.

Устройство содержит трансформатор 1 с вторичной обмоткой, автоматический выключатель 2, резистор 3 с сопротивлением R, электромагнитное реле 4 с нормально замкнутыми контактами 5 и сопротивление нагрузки R_H 6.The device comprises a transformer 1 with a secondary winding, a circuit breaker 2, a resistor 3 with a resistance R, an electromagnetic relay 4 with normally closed contacts 5 and a load resistance R _H 6.

Автоматический выключатель выполнен в виде нормально замкнутых контактов 2, которые при разогреве проходящим по ним током КЗ разъединяются и возвращаются в нормально замкнутое состояние после остывания. The circuit breaker is made in the form of normally closed contacts 2, which, when heated by a short-circuit current passing through them, are disconnected and return to a normally closed state after cooling.

Первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с нормально замкнутыми контактами 2 автоматического выключателя, а второй вывод - с нагрузкой 6. Нормально замкнутые контакты 5 реле 4 соединены с автоматическим выключателем 2 и с нагрузкой, а реле 4 включено параллельно резистору 3, и оба они соединены с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 с одной стороны и с нагрузкой 6 в месте соединения ее с нормально замкнутыми контактами реле 4. The first terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the normally closed contacts 2 of the circuit breaker, and the second terminal is connected to the load 6. Normally closed contacts 5 of the relay 4 are connected to the circuit breaker 2 and to the load, and the relay 4 is connected in parallel to the resistor 3, and both of them are connected to the first output of the secondary winding of the transformer 1 on one side and with a load of 6 at the junction of it with normally closed relay contacts 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При возникновении КЗ в сопротивлении нагрузки 6 по цепи протекает ток КЗ. Проходя через контакты автоматического выключателя 2, ток разогревает их и они разъединяются через несколько секунд. Ток КЗ, проходя через резистор 3, создает на нем падение напряжения, равное рабочему напряжению U_раб, достаточное для срабатывания электромагнитного реле 4. Реле 4 своими нормально замкнутыми контактами 5 самоблокируется и при возвращении нормально замкнутых контактов 2 автоматического выключателя в замкнутое состояние после остывания будет оставаться под напряжением U_раб. Таким образом, трансформатор будет работать на резистор 3. Если по каким-либо причинам произошло самоустранение КЗ в нагрузке 6, то ток в цепи, пройдя через последовательно соединенные резистор 3 и сопротивление нагрузки 6, создаст падение напряжения на резисторе 3 U_R<U_раб. Произойдет выключение электромагнитного реле 4, и ток нагрузки потечет через нормально замкнутые контакты 2 автоматического выключателя и реле 5.The operation of the device is as follows. When a short circuit occurs in the load resistance 6, a short circuit current flows through the circuit. Passing through the contacts of the circuit breaker 2, the current heats them up and they disconnect after a few seconds. The short-circuit current passing through the resistor 3 creates a voltage drop on it equal to the operating voltage U _slave , sufficient to operate the electromagnetic relay 4. Relay 4 with its normally closed contacts 5 will self-lock and when the normally closed contacts 2 of the circuit breaker return to the closed state after cooling, stay energized u _slave . Thus, the transformer will operate at resistor 3. If, for any reasons occurred disengagement fault in the load 6, the current in the circuit, passing through the series-connected resistor 3 and the load impedance 6 will create a voltage drop across the resistor 3 U _R <U _servant . The electromagnetic relay 4 will turn off and the load current will flow through the normally closed contacts 2 of the circuit breaker and relay 5.

Claims

An automatic restart device containing a circuit breaker, a load, a transformer, the first terminal of the secondary winding of which is connected to a circuit breaker, and the second terminal is connected to a load, characterized in that an electromagnetic relay and a resistor are additionally introduced into it, and normally closed contacts of the electromagnetic relay are connected with a circuit breaker and with a load, the electromagnetic relay is connected in parallel with the resistor and both of them are connected to the first output of the secondary winding ormator on the one hand and with the load at the junction with the normally closed contacts of the electromagnetic relay on the other hand, and the circuit breaker is made in the form of normally closed contacts, which when heated by an electric current of short circuit are disconnected and return to a normally closed state after cooling .