UA122429C2

UA122429C2 - ELECTROMECHANICAL SHORT CIRCUIT CURRENT LIMITER

Info

Publication number: UA122429C2
Application number: UAA201808649A
Authority: UA
Inventors: Євген Вікторович Гончаров
Original assignee: Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-11-10

Abstract

Винахід належить до області електротехніки, зокрема, струмообмежувальні пристрої призначені для обмеження струму короткого замикання в електричній мережі. Електромеханічний обмежувач струму короткого замикання з мідною обмоткою, що містить шихтований броньований магнітопровід, з обмоткою, яку включено у фазу електричної мережі для її захисту. Магнітопровід має від'ємний рухомий якір на середньому стержні, зафіксований зворотною пружиною. Технічним результатом, що досягається даним винаходом, є підвищення ефективності та надійності захисту електричної мережі та електроустаткування від струмів короткого замикання, спрощення конструкції пристрою.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, current limiting devices are designed to limit the short-circuit current in the electrical network. Electromechanical short-circuit current limiter with a copper winding containing a shielded armored magnetic circuit, with a winding that is included in the phase of the electrical network to protect it. The magnetic circuit has a negative movable armature on the middle rod, fixed by a return spring. The technical result achieved by the present invention is to increase the efficiency and reliability of protection of the electrical network and electrical equipment from short-circuit currents, simplifying the design of the device.

Description

Винахід належить до електротехніки, зокрема до струмообмежувальних пристроїв, призначених для обмеження струму короткого замикання в електричних мережах.The invention relates to electrical engineering, in particular to current-limiting devices designed to limit short-circuit current in electrical networks.

Відомий прилад, який використовує котушку без магнітопровода у кожній фазі, що одним кінцем з'єднана послідовно з відповідним приєднанням (наприклад, з лінією електропередач), а іншим кінцем через вимикач до шин підстанції, паралельно кожній котушці підключений швидкодіючий запобіжник.A known device that uses a coil without a magnetic wire in each phase, which is connected at one end in series with a suitable connection (for example, with a power line), and at the other end through a switch to the busbar of the substation, a fast-acting fuse is connected in parallel with each coil.

При виникненні струму короткого замикання на приєднанні, що відходить, запобіжник миттєво перегоряє й струм короткого замикання протікає через котушку реактора, у результаті його величина знижується. Включається реактор при короткому замиканні перегорянням плавкої вставки запобіжника, а вимикається дією релейного захисту вимикача |11.When a short-circuit current occurs on the outgoing connection, the fuse instantly blows and the short-circuit current flows through the reactor coil, as a result of which its value decreases. The reactor is turned on in the event of a short circuit due to the blown fuse, and is turned off by the action of the relay protection of the switch |11.

Якщо розглядати наведений вище пристрій, то можна відмітити деякі недоліки. Так, наприклад, після спрацювання обмежувача струму неможливе автоматичне повторне включення після усунення аварії, бо необхідно зробити заміну запобіжника. Крім цього при спрацюванні реактора діють значні електродинамічні сили.If you consider the above device, you can note some shortcomings. So, for example, after the tripping of the current limiter, it is not possible to automatically restart after eliminating the accident, because it is necessary to replace the fuse. In addition, there are significant electrodynamic forces when the reactor is activated.

Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що заявляється, є обмежувач струму, який має Ш-подібний шихтований магнітопровід, на середньому стержні якого міститься основна надпровідна обмотка, призначена для включення у фазу електричної мережі для її захисту.The closest in terms of technical essence and the claimed result is the current limiter, which has a W-shaped charged magnetic wire, on the middle rod of which there is a main superconducting winding, designed to be included in the phase of the electrical network for its protection.

Магнітопровід має від'ємний рухомий якір, зафіксований зворотною пружиною, який при протіканні струму короткого замикання по обмотці обмежувача притягується до магнітопроводу та замикає його. Таким чином, магнітний опір приладу зменшується, а індуктивний опір обмотки, яка увімкнена в електричну мережу, збільшується та обмежує струм короткого замикання (21.The magnetic wire has a negative movable armature fixed by a return spring, which, when a short-circuit current flows through the winding of the limiter, is attracted to the magnetic wire and closes it. Thus, the magnetic resistance of the device decreases, and the inductive resistance of the winding, which is connected to the electrical network, increases and limits the short-circuit current (21.

У даному пристрої, на відміну від вищенаведеного, при спрацюванні збільшення опору відбувається при замкненні магнітопроводу.In this device, in contrast to the above, when triggered, the resistance increases when the magnetic circuit is closed.

Можна відмітити такий недолік, як необхідність джерела живлення для охолодження надпровідної обмотки. Крім того, наявність кріостату ускладнює конструкцію.One can note such a drawback as the need for a power source to cool the superconducting winding. In addition, the presence of a cryostat complicates the design.

Задачею винаходу, що пропонується, є підвищення ефективності та надійності захисту електричної мережі та електроустаткування від струмів короткого замикання, шляхом збільшення індуктивного опору електромеханічного обмежувача струму за рахунок притягненняThe task of the proposed invention is to increase the efficiency and reliability of the protection of the electrical network and electrical equipment against short-circuit currents by increasing the inductive resistance of the electromechanical current limiter due to attraction

Зо якоря до осердя магнітопроводу.From the anchor to the core of the magnetic circuit.

Задача вирішується електромеханічним обмежувачем струму короткого замикання, який має броньовий шихтований магнітопровід, на середньому стержні якого міститься основна мідна обмотка, яку включено у фазу електричної мережі для захисту від аварійних струмів.The problem is solved by an electromechanical short-circuit current limiter, which has an armored charged magnetic wire, on the middle rod of which there is a main copper winding, which is included in the phase of the electrical network to protect against emergency currents.

Магнітопровід має від'ємний рухомий якір на середньому стержні, зафіксований зворотною пружиною, який при протіканні струму короткого замикання по обмотці електромеханічного обмежувача притягується до магнітопроводу та замикає його. Таким чином, магнітний опір приладу зменшується, а індуктивний опір обмотки, яка увімкнена в електричну мережу, збільшується та обмежує струм короткого замикання.The magnetic wire has a negative movable armature on the middle rod, fixed by a return spring, which, when a short-circuit current flows through the winding of the electromechanical limiter, is attracted to the magnetic wire and closes it. Thus, the magnetic resistance of the device decreases, and the inductive resistance of the winding, which is connected to the electrical network, increases and limits the short-circuit current.

Ця сукупність ознак дозволяє вирішити задачу винаходу.This set of features allows solving the problem of the invention.

Винахід має розвиток, який полягає в тому, що основна обмотка виготовлена з мідного проводу, утворюючи електромагнітне зусилля, притягує рухомий якір на середньому стержні.The invention has a development that consists in the fact that the main winding is made of copper wire, creating an electromagnetic force, attracting a movable anchor on the middle rod.

Такий підхід дозволяє спростити конструкцію пристрою, а також зменшити масу рухомого якоря.This approach makes it possible to simplify the design of the device, as well as reduce the mass of the movable anchor.

На кресл. представлена конструктивна схема електромеханічного обмежувача струму, яка представляє загальний вигляд приладу для увімкнення у фазу електромережі.On the chair. the design scheme of the electromechanical current limiter is presented, which represents the general appearance of the device for switching on to the power grid phase.

Прилад зображений на кресл. містить: магнітопровід 1; рухомий якір 2, закріплений до пружини 4; основна обмотка 3, яка розміщена на середньому стержні магнітопроводу 1 та увімкнена послідовно до електричного кола.The device is depicted on a chair. contains: magnetic wire 1; movable anchor 2, fixed to spring 4; the main winding 3, which is placed on the middle core of the magnetic circuit 1 and connected in series to the electric circuit.

Прилад працює наступним чином.The device works as follows.

При номінальному режимі роботи електричної мережі струм Ін протікає по основній обмотціIn the nominal mode of operation of the electrical network, the current In flows through the main winding

З електромеханічного обмежувача струму і навантаженню 7н. З огляду того, що обмотка міститься на середньому стержні магнітопроводу 1, який знаходиться у розімкненому стані, бо якір 2 притягнений пружиною 4, котушка З має незначний індуктивний опір.With an electromechanical current limiter and a load of 7n. Due to the fact that the winding is located on the middle rod of the magnetic circuit 1, which is in an open state, because the armature 2 is attracted by the spring 4, the coil C has a small inductive resistance.

При виникненні струму короткого замикання Ікз зростає магніторушійна сила обмотки З та магнітна індукція у повітряному проміжку б, відповідно зростає електромагнітна сила, яка, перебільшуючи зусилля пружини 4, притягує якір 2 до магнітопроводу 1. Таким чином, індуктивний опір обмотки З зростає, що обмежує струм короткого замикання. Напруга джерела електромережі Ш практично дорівнює спаду напрузі Оосс на електромеханічному обмежувачі (516) струму.When a short-circuit current Ikz occurs, the magnetomotive force of the winding Z and the magnetic induction in the air gap b increases, correspondingly, the electromagnetic force increases, which, exaggerating the force of the spring 4, attracts the armature 2 to the magnetic conductor 1. Thus, the inductive resistance of the winding Z increases, which limits the current short circuit. The voltage of the source of the electrical network Sh is practically equal to the voltage drop Ooss on the electromechanical limiter (516) of the current.

Перевагою пристрою, який пропонується, є зменшення ваги рухомого якоря та підвищення швидкодії. При нормальному режимі роботи електромережі спад напруги Шос на пристрої незначний.The advantage of the proposed device is to reduce the weight of the movable anchor and increase the speed. In the normal mode of operation of the power grid, the voltage drop of the SOS on the device is insignificant.

Джерела інформації: 1. Пат. Укр. Мо 22717, МПК НОТЕ 38/00, 16.07.2001. 2. Пат. Укр. Мо 48214, МПК НО2Н 9/00, 10.03.2010.Sources of information: 1. Pat. Ukraine Mo 22717, IPC NOTE 38/00, 16.07.2001. 2. Pat. Ukraine Mo. 48214, IPC НО2Н 9/00, 10.03.2010.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION An electromechanical short-circuit current limiter, which contains an open magnetic system, a moving part of the charged magnetic wire, fixed to the return spring, the main winding, which is switched on in the phase of the electric network, which is characterized by the fact that the part of the middle rod of the armored charged magnetic wire is made in the form of a negative movable armature, which is fixed to the spring, in such a way that it forms an air gap in the middle core of the magnet wire, the main winding of which is made of copper wire.

And to her eh a ka sho v pish Lk v Ooe (nanya and Sho rn