PL207734B1 - Synchronizowanywyłącznik próżniowy prądu przemiennego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest synchronizowany wyłącznik prądu przemiennego, przeznaczony szczególnie do pracy w systemach elektrycznej trakcji kolejowej zasilanej wysokim napięciem przemiennym.

W światowych systemach trakcyjnych wykorzystywane są napięcia zasilające o różnych wartościach i częstotliwościach: 25kV/50(60)Hz; 15kV/16,7Hz; 20kV/50(60)Hz; 12,5kV/60Hz, 11kV/16,7(25)Hz. Jako wyłączniki podstacyjne i lub pojazdowe stosuje się w tych systemach typowe wyłączniki prądu przemiennego o znanych zasadach działania, w tym próżniowe, o parametrach przystosowanych do danego systemu i relatywnie dużych czasach własnych i czasach wyłączania. Przy zwarciach wydziela się w nich bardzo duża energia łuku powodująca silne niszczenie zestyków i komór gaszeniowych, dlatego mają małą trwałość łączeniową i mogą zazwyczaj wyłączyć tylko do kilkudziesięciu zwarć. Nadto wyłączniki takie zazwyczaj nie są zdolne do selektywnego działania, to jest zwarcie w pojeździe trakcyjnym jest wyłączane równocześnie przez wyłącznik pojazdowy i podstacyjny pracujące szeregowo, co powoduje niepotrzebne wyłączanie całego odcinka trakcyjnego, wraz z innymi pociągami. Nadto zestyki komór próżniowych są narażone na tzw. trwałe sczepienie styków, to jest nie usuwane przez napęd ich złączenie spoiną sczepieniową utworzoną przez metal styków, stopiony podczas przepływu dużych wartości półfali prądu zwarciowego przez zestyk zamknięty lub załączający obwód zwarty, a następnie krzepnący gdy prąd dąży do zera. Dlatego konieczne jest stosowanie docisków zestykowych rzędu setek kilogramów i odpowiednio wielkich sił napędowych.

W wyłączniku według wynalazku wady te zostały wyeliminowane.

Dla skutecznego ograniczenia energii wydzielanej z łuku i znacznego zwiększenia trwałości łączeniowej, w tym w warunkach zwarciowych, procedura wyłączania jest synchronizowana z przebiegiem prądu przemiennego w taki sposób, że otwarcie zestyku i zapłon łuku następuje w możliwie krótkim czasie przed tym zerem prądu, w którym nastąpi zgaszenie łuku, przy czym czas ten przy danym napięciu jest praktycznie stały w każdych warunkach prądowych. Przy wysokich napięciach taki sposób wyłączania jest możliwy przy wykorzystaniu komory próżniowej otwieranej ultraszybko, to jest z wielkim przyspieszeniem początkowym i możliwie dużą prędkością, ponieważ wówczas przy krótkim czasie palenia się łuku jest skutecznie ograniczana energia łuku niszcząca zestyk, a nadto możliwe jest uzyskanie w chwili dojścia prądu do zera odległości styków o odpowiednio dużej wytrzymałości elektrycznej. Dla uzyskania ultraszybkiego otwierania komory próżniowej w wyłączniku według wynalazku wykorzystane zostało znane rozwiązanie w postaci komory próżniowej otwieranej ultraszybkim napędem indukcyjno-dynamicznym złożonym ze spiralnej cewki współpracującej z metalowym dyskiem pracującym jako zwój zwarty, wykorzystywane dotychczas przez autorów w ultraszybkich wyłącznikach trakcyjnych prądu stałego.

Synchroniczne otwarcie zestyku komory próżniowej względem przebiegu prądu uzyskano za pomocą synchronizowania chwili podania impulsu sterującego, powodującego załączenie impulsu silnoprądowego zasilającego cewkę ultraszybkiego napędu i otwarcie zestyku tej komory.

Pełną selektywność działania wyłączników według wynalazku podczas synchronizowanego wyłączania zwarcia, wykrywanego prawie równocześnie przez wyłącznik podstacyjny i pojazdowy, uzyskano za pomocą wprowadzenia opóźnienia zadziałania napędu wyłącznika podstacyjnego o czas jednej półfali prądu, to jest impuls sterujący powodujący uruchomienie napędu nie jest wysyłany przed pierwszym spodziewanym zerem prądu, niezależnie od czasu trwania pierwszej półfali prądu zwarciowego, który może być różny wskutek występowania składowej nieokresowej prądu, lecz jest wysyłany przed drugim spodziewanym zerem prądu, natomiast wyłącznik pojazdowy reaguje bez tej zwłoki.

Wyeliminowanie zjawiska sczepiania styków, bez konieczności stosowania wielkich docisków zestykowych niekorzystnych przy wyłączaniu ultraszybkim, uzyskano w wyłączniku według wynalazku za pomocą układu antysczepieniowego zasilanego prądem zwarciowym, wytwarzającego w zakresie dużych wartości półfali tego prądu dodatkowy docisk zestykowy, szybko malejący gdy prąd dąży do zera i zawsze sumujący się z dociskiem zestykowym wytwarzanym przez sprężynę zamykającą wyłącznik. Nie utrudnia więc to ultraszybkiego działania napędu głównego, działającego w krótkim czasie przed naturalnym zerem prądu zwarciowego, w zakresie szybko malejących jego wartości. Układ antysczepieniowy może być pomocniczym napędem indukcyjno-dynamicznym, lub elektrodynamicznym napędem dwucewkowym albo dwuszynowym, o kierunku działania przeciwnym do kierunku działania napędu głównego. Wybór rodzaju układu antysczepieniowego zależy od zakresu spodziewanych prądów zwarciowych i potrzebnych docisków zestykowych.

PL 207 734 B1

Wyłącznik według wynalazku jest jednobiegunowym, próżniowym wyłącznikiem synchronizowanym z autonomicznymi układami ograniczania przepięć zewnętrznych i wewnętrznych o regulowanych poziomach ochrony przeciwprzepięciowej, wyposażonym w bezprzechyłowy, zamkowy organ ruchomy z układem antysczepieniowym i ultraszybkim napędem impulsowym, sterowanym synchronicznie za pomocą sterownika mikroprocesorowego przy wyłączaniu prądów roboczych, przeciążeniowych i zwarciowych, zarówno w podstacjach jak i pojazdach trakcyjnych, przystosowanego do pracy przy częstotliwościach 50 (60) Hz lub 16,7 Hz.

Wyłącznik według wynalazku jest wyposażony w komorę próżniową normalnie zamkniętą i otwieraną przy wyłączaniu prądu przez ultraszybki napęd główny wyposażony w zamek, blokujący komorę w stanie otwarcia po zadziałaniu napędu, a nadto wyżej opisany układ antysczepieniowy dociskający styki. Styk ruchomy komory próżniowej jest złączony mechanicznie, bez zachowania izolacji elektrycznej, z dyskiem napędowym pomocniczym, nadto z zachowaniem izolacji elektrycznej z dyskiem napędowym głównym. Styk ruchomy z dyskami jest połączony za pomocą dwuczęściowego sztywnego pręta regulacyjnego z izolatorem napędowym separującym elektrycznie obie części pręta, a nadto przegubów zapewniających w znany sposób samoustawność dysków w stanach dynamicznych i eliminację momentów obrotowych oraz bocznych naprężeń podczas działania wyłącznika.

Styk nieruchomy komory próżniowej jest dołączany do linii zasilającej, do której jest również dołączany system pomiaru napięcia. Styk ruchomy komory próżniowej jest połączony szeregowo z cewką układu antysczepieniowego oraz szyną pomiarową współpracującą z systemem pomiaru prądu, dołączoną do zacisku wyjściowego wyłącznika.

Źródłem energii uruchamiającej ultraszybki napęd indukcyjno-dynamiczny jest odrębny zespół, w którym znajduje się kondensator napę du ł adowany przez przetwornicę z zasilacza napię cia pomocniczego, z którego zasilane są także pozostałe zespoły wyłącznika. System dwustronnego ograniczania przepięć, złożony z szeregowo połączonych warystorów tlenkowych, przystosowany jest do pracy w dwóch systemach trakcyjnych o różnych napięciach (25 lub 15 kV). Wyłącznik ma sterowanie mikroprocesorowe, przy wykorzystaniu techniki światłowodowej, z potrzebnymi możliwościami komunikacji zewnętrznej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia ideowo - blokowy schemat elektryczno - kinematyczny wyłącznika, fig. 2 i 3 przedstawiają schematy dwóch wariantów budowy układu antysczepieniowego, fig. 4 i 5 przedstawiają dwa warianty konfiguracji przestrzennej układu antysczepieniowego według fig. 3, fig. 6 przedstawia zasady budowy próżniowego członu łączeniowego wyłącznika, a fig. 7 przedstawia sekwencję działania wyłącznika podczas synchronizowanego wyłączania zwarcia.

Wyłącznik według wynalazku jest wyposażony w wysokonapięciowy zespół łączeniowy 1 z zaciskami przyłączowymi 2 i 3, w którym komora próżniowa 4 ma styk nieruchomy dołączony do zacisku przyłączowego 2. Styk ruchomy komory 4 jest dołączony elektrycznie i sztywno mechanicznie do przewodzącego przyłącza 5, którego drugi koniec za pośrednictwem połączenia podatnego 6 jest elektrycznie połączony z wewnętrznym zaciskiem przyłączowym spiralnej cewki 7 antysczepieniowego układu indukcyjno-dynamicznego 8, osadzonej na sztywnej bazie konstrukcyjnej 9, a nadto mechanicznie jest sztywno dołączony do końca pręta napędowego 10, którego drugi koniec jest sztywno dołączony do izolatora napędowego 11. Zewnętrzny zacisk cewki 7 jest dołączony do zacisku przyłączowego 3. Nadto na przyłączu 5 osadzony jest za pomocą przegubu kulistego 12 dysk 13 współpracujący z cewką 7.

Zacisk 2 jest dołączony do głównego zacisku przyłączowego 14 wyłącznika, do którego jest również dołączony zacisk wejściowy 15 zespołu ograniczników przepięć zewnętrznych 16. Zacisk 3 jest dołączony do zacisku 17 szyny pomiarowej 18, której drugi zacisk 19 jest dołączony do głównego zacisku przyłączowego 20 wyłącznika, do którego jest również dołączony zacisk wejściowy 21 zespołu ograniczników przepięć wewnętrznych 22.

Drugi koniec izolatora napędowego 11 jest mechanicznie dołączony sztywno do końca pręta napędowego 23, a na drugim końcu tego pręta osadzony jest za pomocą przegubu kulistego 24 główny dysk napędowy 25, współpracujący z cewką napędową 26 ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego 27 oraz z amortyzatorem 28 osadzonym na sztywnej bazie konstrukcyjnej 29, a nadto współpracujący ze sprężyną 30 o sile zwrotnej Fz, przy czym swobodny koniec tej sprężyny jest oparty o dysk 25, a drugi koniec jest umieszczony w gnieź dzie bazy 29. Cewka 26 jest osadzona na sztywnej bazie konstrukcyjnej 31, przy czym zaciski przyłączowe cewki 26 są dołączone do zacisków wyjściowych generatora impulsu napędowego 32. Nadto na pręcie 23 jest osadzony sztywno zaczep 33 zam4

PL 207 734 B1 ków głównego 34 i przechwytującego 35, współpracujący z przesuniętymi względem siebie ryglami 36 i 37 tych zamków. Nadto w korpusach zamków są osadzone optoelektroniczne czujniki położ enia 38 i 39. Zamki są osadzone na sztywnej bazie konstrukcyjnej 40.

Do zacisków przyłączowych 15 i 21 zespołów ograniczników przepięć 16 i 22, mających identyczną strukturę, dołączone są odpowiednio zaciski ograniczników pierwszego stopnia 41 i 42 oraz styki nieruchome zwierników 43 i 44. Drugie zaciski ograniczników 41 i 42 są dołączone do zacisków ograniczników drugiego stopnia 45 i 46 oraz do styków ruchomych zwierników 43 i 44, a nadto do wejść napięciowych modułów 47 i 48 kontroli stanu ograniczników. Drugie zaciski ograniczników 45 i 46 są uziemione za pośrednictwem kontrolerów prądu upływu 49 i 50, których wyjścia prądowe są dołączone do wejść prądowych modułów 47 i 48. Nadto styki ruchome zwierników 43 i 44 są mechanicznie dołączone do modułów napędowych zwierników 51 i 52.

Do głównego zacisku przyłączowego 14 przyłączony jest zacisk uzwojenia pierwotnego przekładnika napięciowego 53, którego uzwojenie wtórne jest dołączone do modułu przetwarzania napięcia 54 złożonego z analizatora napięcia 55 i przetwornika a/c 56.

Na szynie pomiarowej 18 osadzona jest cewka Rogowskiego 57, której wyjście jest dołączone do modułu przetwarzania prądu 58 złożonego z analizatora prądu 59, przetwornika a/c 60 i układu różniczkującego 61, a nadto czujnik progowy prądu 62 z wyjściem światłowodowym dołączonym do przetwornika 60. Wszystkie wyjścia modułów przetwarzania napięcia 54 i prądu 58 są światłowodowo dołączone do wejść analizatora czasów 63 oraz synchronizatora 64 w taki sposób, że otrzymują one cyfrowe sygnały napięcia z przetwornika 56, prądu z przetwornika 60 oraz pochodnej prądu z układu 61, a nadto analizator 63 i synchronizator 64 s ą połączone dwustronnym łączem światłowodowym 65.

Synchronizator 64 jest połączony dwustronnym łączem światłowodowym z głównym sterownikiem mikroprocesorowym 66 wyłącznika poprzez główną magistralę światłowodową 67, a nadto za pomocą tej magistrali sterownik 66 otrzymuje sygnały informacyjne lub wysyła sygnały sterujące do właściwych zespołów wyłącznika. Sterownik 66 jest nadto wyposażony w urządzenia do komunikacji zewnętrznej: interfejs magistrali danych 68 przetwarzający sygnały świetlne 69 oraz interfejs zewnętrznego sterowania 69 przetwarzający sygnały elektryczne 71, a także ma łącze bezpośredniego sterowania ręcznego 72.

Uniwersalny zasilacz 73, pobierający energię z sieci zewnętrznej o napięciu +UZ lub ~UZ, dostarcza w znany sposób napięcie pomocnicze +UP do odpowiednich wejść poszczególnych podzespołów wyłącznika, a nadto inne napięcia US do sterownika 66.

W wyłączniku według wynalazku, w wersji według fig. 2, indukcyjno-dynamiczny układ antysczepieniowy jest zastąpiony dwucewkowym układem elektrodynamicznym zasilanym prądem zwarciowym, wskutek zastąpienia dysku 13 cewką spiralną 74. Styk ruchomy komory 4 jest dołączony elektrycznie i sztywno mechanicznie do przewodzącego przyłącza 5, którego drugi koniec jest elektrycznie i sztywno mechanicznie połączony z wewnętrznym zaciskiem przyłączowym ruchomej cewki spiralnej 74, a nadto mechanicznie jest sztywno dołączony do końca pręta napędowego 10. Zewnętrzny zacisk cewki 74 jest dołączony za pomocą połączenia podatnego 6 do wewnętrznego zacisku przyłączowego cewki 7, osadzonej na sztywnej bazie konstrukcyjnej 9. Zewnętrzny zacisk cewki 7 jest dołączony do zacisku przyłączowego 3.

W wyłączniku wedł ug wynalazku, w wersji wedł ug fig. 3, ukł ad antysczepieniowy jest dwuszynowym układem elektrodynamicznym zasilanym prądem zwarciowym, wskutek zastąpienia cewek 7 i 74 ukł adem równoległ ych szyn 75. Styk ruchomy komory 4 jest dołączony elektrycznie i sztywno mechanicznie do przewodzącego przyłącza 5, którego drugi koniec jest połączony mechanicznie z izolacyjną podstawą ruchomej szyny 75 oraz elektrycznie z końcem tej szyny, a nadto mechanicznie jest sztywno dołączony do końca pręta napędowego 10. Drugi koniec ruchomej szyny 75 jest dołączony za pomocą połączenia podatnego 6 do końca równoległej szyny nieruchomej 75, osadzonej na sztywnej bazie konstrukcyjnej 9, przy czym drugi koniec szyny nieruchomej jest dołączony do zacisku przyłączowego 3.

Przykładowe układy przestrzenne szyn równoległych według fig. 3, zapewniające symetrię oddziaływań elektrodynamicznych i wytworzenie osiowej siły wypadkowej dociskającej zestyk, pokazano na fig. 4 dla przypadku równobocznego układu trójkątowego, a nadto na fig. 5 dla przypadku układu okrężnego, przy czym w obu przypadkach zachowana jest konstrukcyjna symetria osiowa względem przyłącza 5.

PL 207 734 B1

Wyłącznikowi według wynalazku w wersji podstawowej z indukcyjno-dynamicznym układem antysczepieniowym, o schemacie według fig. 1, odpowiada schemat kinematyczny próżniowego członu łączeniowego według fig. 6.

Komora próżniowa 4 jest zawieszona samoustawnie na górnej płycie bazowej 76 za pomocą przegubu 77 osadzonego na przyłączu styku nieruchomego. Płyta 76 jest sztywno zamocowana między parą wzajemnie równoległych głównych płyt nośnych 78 i 79. Nadto między parą płyt 78 i 79, równolegle do płyty 76 i w ściśle określonych od niej odległościach, są sztywno zamocowane wzajemnie równoległe płyty nośne 9, 31, 29 i 80, stanowiące sztywne bazy konstrukcyjne odpowiednio dla cewki 7, cewki 26, amortyzatora 28, sprężyny zwrotnej 30 oraz czujników 38 i 39, a nadto płyta denna 81 z zespołem łączników pomocniczych 82. Wszystkie płyty tworzą sztywną klatkę konstrukcyjną dla wszystkich elementów próżniowego członu łączeniowego.

Do styku ruchomego komory 4 jest sztywno dołączony organ ruchomy złożony ze sztywno połączonych: przyłącza 5, prętów napędowych 10 i 23 oraz łączącego je izolatora 11. We wszystkich płytach nośnych są odpowiednie przepusty lub prowadnice organu ruchomego, na którym w ściśle określonych, ale regulowanych odległościach są zamocowane: przegub kulisty 12 na którym jest wahliwie osadzony dysk 13 układu antysczepieniowego, dwustronny zaczep 33 współpracujący z ryglami 36 i 37 zamków 34 i 35, przegub kulisty 24 na którym jest wahliwie osadzony dysk napę dowy 25, zaczep sprężyny stykowej 30 o sile Fz z regulatorem docisku 83, a nadto przesłona 84 czujników położenia 38 i 39 oraz sprężyna napędowa 85 łączników 82. Ultraszybki napęd indukcyjno-dynamiczny 27 jest złożony z płyt nośnych 29 i 31 z osadzonymi na nich amortyzatorem 28 i cewką 26 z zaciskami przyłączowymi oraz z dysku 25. Układ antysczepieniowy 8 jest złożony z płyty nośnej 9 i osadzonej na niej cewki 7 z zaciskiem przyłączowym 3, połączenia podatnego 6 łączącego cewkę z przyłączem 5 oraz osadzonego na nim dysku 13.

W stanie początkowym wyłącznika w wersji według fig. 1, komora 4 jest otwarta, organ ruchomy członu łączeniowego jest utrzymywany w stanie maksymalnego otwarcia zestyku przez zamek główny 34, zwierniki 43 i 44 są otwarte. Po pojawieniu się napięcia sieci U~ na głównym wejściowym zacisku przyłączowym 14, a nadto napięcia pomocniczego UZ na wejściu zasilacza 73, główny sterownik mikroprocesorowy 66 oraz wszystkie moduły i zespoły wyłącznika są zasilane napięciami +UP lub US i osią gają gotowość do pracy, przy czym generator impulsu napę dowego 32, za pomocą wewnętrznej przetwornicy, rozpoczyna ładowanie kondensatorów napędu indukcyjno-dynamicznego 27 do zadanej wartości napięcia, co trwa kilka sekund i dopiero wówczas jest możliwe zamknięcie wyłącznika.

Na podstawie ciągłego pomiaru i analizy sygnału napięciowego z przekładnika napięciowego 53 przez moduł przetwarzania napięcia 54 i sterownik 66, identyfikowany jest system zasilania sieci trakcyjnej, tj. wartość i częstotliwość napięcia. W zależności od tego zwierniki 43 i 44 pozostają otwarte przy 25 kV i 50 lub 60 Hz, albo zostają zamknięte przy 15 kV i 16,7 Hz. Zwierniki otwierają się samoczynnie przy braku napięcia sieci. Decyzje podejmuje w tych sprawach sterownik 66.

Zamykanie wyłącznika następuje bezpośrednio po podaniu torem sterowania zewnętrznego 72 sygnału załączającego I, albo odpowiednich sygnałów zewnętrznych 69 lub 71 przez interfejsy 68 lub 70. Wówczas sterownik 66 poprzez magistralę 67 wysyła światłowodami serię sygnałów powodujących kolejno: zadziałanie zamka głównego 34, zwolnienie rygla 36 i zatrzymanie organu ruchomego przez zamek przechwytujący 35 na czas potrzebny do powrotu przez zamek główny do stanu gotowości, a nastę pnie zadział anie zamka przechwytują cego 35, zwolnienie rygla 37 i zamknię cie się zestyku komory 4, co jest równoznaczne z załączeniem napięcia do zacisku 20 i dołączonych do niego obwodów lub odbiorników oraz rozpoczęciem przepływu prądu. Taka sekwencja działania zamków jest niezbędna ze względu na możliwość załączenia obwodu zwartego, gdyż wówczas cykl pracy wyłącznika może okazać się krótszy, niż zamka głównego 34.

Na podstawie ciągłego pomiaru i analizy sygnału prądowego z cewki 57 przez moduł przetwarzania prądu 58, analizator czasów 63 oraz synchronizator 64, współpracujące ze sterownikiem 66, identyfikowany jest stan obwodu: roboczy, przeciążeniowy lub zwarcia.

Podczas wyłączania zwarcia sekwencja działania wyłącznika synchronizowanego została przedstawiona przykładowo na fig. 7, dla typowego przypadku wyłączania prądu niesymetrycznego. Wyłączenie synchronizowane jest realizowane przy wykorzystaniu metody zmiennego opóźnienia względem maksimum prądu.

W przypadku wyłącznika pojazdowego, po wystąpieniu zwarcia obwodu wzrasta prą d zwarciowy i płynący od zacisku przyłączowego 14 do zacisku przyłączowego 20, przez gałąź złożoną z komory głównej 1, przyłącza 5, połączenia podatnego 6, cewki 7 układu antysczepieniowego 8 i szyny po6

PL 207 734 B1 miarowej 18. Osiągnięcie przez prąd i nastawionej wartości prądu zadziałania wyłącznika powoduje zadziałanie czujnika progowego prądu 62 oraz uruchomienie procedury wyłączania synchronizowanego, w której wykorzystywane są dane pomiarowe napięcia i prądu, uzyskiwane przez synchronizator 64 i sterownik 66 z modułów 54 i 58 oraz z analizatora czasów 63, w okresie od zadziałania czujnika 62 do pierwszego maksimum prądu. Na podstawie tych danych, przy założeniu stałego czasu palenia się łuku, ekstrapolowany jest przebieg prądu i prognozowany czas jego dojścia do zera oraz obliczany jest czas opóźnienia, liczony od chwili maksimum prądu do chwili wysłania przez sterownik 66 sygnału załączającego do generatora 32, wytwarzającego impuls silnoprądowy powodujący uruchomienie ultraszybkiego napędu 27, zadziałanie wyłącznika oraz wyłączenie zwarcia przy pierwszym dojściu prądu do zera. Gdy czas przepływu pierwszej półfali niesymetrycznego prądu zwarciowego jest tak krótki, że obliczony czas opóźnienia staje się mniejszy od zera, wyłączenie synchronizowane zwarcia podczas tej półfali nie jest możliwe i synchronizator 64 podejmuje decyzję o jego wykonaniu podczas następnej półfali prądu. Wyłącznik pozostaje zamknięty, procedura obliczania czasu opóźnienia jest ponawiana po zerze prądu, a czas łukowy pozostaje zawsze taki sam, niezależnie od amplitudy oraz czasu półfali prądu.

W przypadku wyłącznika podstacyjnego taka sama procedura wyłączania zwarcia jest realizowana z półfalowym opóźnieniem w stosunku do chwili zadziałania czujnika 62, po której sterownik 66 uruchamia procedurę oczekiwania na najbliższe zero prądu. Przy zbyt krótkim czasie przepływu pierwszej półfali niesymetrycznego prądu zwarciowego pierwsze zero prądu jest pomijane, a uruchomienie procedury wyłączania synchronizowanego następuje po chwili identyfikacji drugiego zera prądu, jeżeli nadal płynie prąd zwarciowy. W każdych warunkach zwarciowych zapewniona jest wówczas selektywność działania wyłączników.

Nadto na fig. 7 pokazane jest wyłączanie zwarcia przez wyłącznik niesynchronizowany, przy takim samym prądzie zadziałania obu wyłączników. Typowy wyłącznik zadziała bezzwłocznie, ale nie jest dostatecznie szybki, więc przy krótkich czasach półfali prądu zazwyczaj styki komory próżniowej osiągają zbyt małą odległość i następuje ponowny zapłon łuku, a czas palenia się łuku jest długi.

Synchronizowane wyłączanie prądu roboczego lub przeciążeniowego jest realizowane przy wykorzystaniu metody stałego opóźnienia względem zera lub maksimum prądu. Prąd jest wówczas sinusoidalny. Wykorzystywane są dane pomiarowe napięcia i prądu, uzyskiwane przez synchronizator 64 i sterownik 66 z modułów 54 i 58 oraz analizatora czasów 63 podczas pełnego okresu prądu poprzedzającego start procedury wyłączania synchronizowanego. Na podstawie danych napięciowych określana jest częstotliwość i czas półokresu. Przy założeniu stałego czasu palenia się łuku obliczane są dwie różne i stałe wartości czasu opóźnienia, względem zera, czas dłuższy, oraz maksimum prądu, czas krótszy. Chwile zera oraz maksimum są identyfikowane na podstawie pomiaru prądu i analizy jego pochodnej. Jeżeli sygnał startu procedury pojawi się po maksimum, a przed zerem prądu, to od zera prądu jest odmierzany dłuższy z czasów, a jeżeli pojawi się po zerze, a przed maksimum prądu, to od maksimum prądu jest odmierzany krótszy z czasów. Wówczas wyłączenie następuje wskutek wysłania przez sterownik 66, poprzez magistralę 67, synchronizowanego sygnału załączającego do generatora 32, wytwarzającego impuls silnoprądowy powodujący uruchomienie ultraszybkiego napędu 27, zadziałanie wyłącznika oraz wyłączenie prądu przy najbliższym dojściu do zera.

Sygnałem startu procedury w warunkach roboczych może być sygnał wyłączający O podany torem sterowania zewnętrznego 72, albo odpowiedni sygnał zewnętrzny 69 lub 71 poprzez interfejs 68 lub 70. W warunkach przeciążeniowych sterownik 66 działa jak znane wyzwalacze elektroniczne, obliczając skutek cieplny prądu na podstawie danych pomiarowych prądu uzyskiwanych od chwili wystąpienia przeciążenia, a następnie, po czasie zależnym od tego skutku cieplnego według zaprogramowanej charakterystyki czasowo-prądowej, uruchamiana jest samoczynnie procedura wyłączania synchronizowanego. W przypadku zaniku przeciążenia przed wyłączeniem, sterownik 66 zatrzymuje obliczenia skutku cieplnego, a następnie jeżeli przeciążenie nie pojawi się ponownie przez czas jego uprzedniego występowania, anuluje wyniki tych obliczeń.

Claims (5)

1. Wyłącznik próżniowy prądu przemiennego, znamienny tym, że jest wyposażony w komorę próżniową (4), której styk nieruchomy jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego (2), a styk ruchomy jest złączony mechanicznie z przyłączem (5) na którym osadzony jest dysk (12) ukłaPL 207 734 B1 du antysczepieniowego (8), połączonym za pomocą układu i dwóch prętów napędowych o regulowanej długości (10) i (23) złączonych mechanicznie izolatorem napędowym (11) separującym je elektrycznie, z dyskiem (25) ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego (27), a nadto przyłącze (5) za pomocą połączenia podatnego (6) jest elektrycznie dołączone do jednego zacisku cewki (7) układu antysczepieniowego (8), której drugi zacisk jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego (3) w taki sposób, że mię dzy zaciskami (2) i (3) przeznaczonymi do przyłączania zewnę trznego obwodu głównego występuje szeregowe połączenie zestyku komory próżniowej oraz cewki (7) wytwarzającej we współpracy z dyskiem (12) siłę dociskającą styki przy przepływie dużego prądu zwarciowego, mającą kierunek i zwrot zgodne z dociskiem zestykowym wytwarzanym przez sprężynę (30), a nadto mającą zwrot przeciwny do siły napędu (27) otwierającej zestyk komory (4).

2. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w ogranicznik przepięć zewnętrznych (16) złożony z szeregowo połączonych dwóch ograniczników tlenkowych (41) i (45), przy czym zacisk wejściowy (15) ogranicznika (41) jest dołączony stale do głównego zacisku przyłączowego (14) wyłącznika, do którego jest dołączane napięcie sieci, a zacisk wyjściowy ogranicznika (45) jest dołączony do ziemi, a nadto ogranicznik (41) jest bocznikowany zwiernikiem (43) w taki sposób, że przy zamkniętym zwierniku (43) poziom ograniczania przepięć jest dostosowany do jednego systemu trakcyjnego o niższym napięciu zasilającym, a przy otwartym zwierniku (43) poziom ograniczania przepięć jest dostosowany do drugiego systemu trakcyjnego o wyższym napięciu zasilającym.

3. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w elektrodynamiczny dwucewkowy układ antysczepieniowy złożony z dwóch spiralnych cewek (7) i (74) połączonych za pomocą połączenia podatnego (6) i dołączonych do komory próżniowej (4) w taki sposób, że między zaciskami (2) i (3) przeznaczonymi do przyłączania zewnętrznego obwodu głównego występuje szeregowe połączenie zestyku komory próżniowej oraz cewki ruchomej (74) zawieszonej na przyłączu (5) styku ruchomego komory próżniowej (4) i cewki nieruchomej (7) osadzonej na bazie konstrukcyjnej (9), wytwarzających siłę dociskającą styki przy przepływie dużego prądu zwarciowego.

4. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w elektrodynamiczny dwuszynowy układ antysczepieniowy złożony z symetrycznego względem osi komory (4) układu dwóch szyn równoległych (75) połączonych za pomocą połączenia podatnego (6) i dołączonych do komory próżniowej (4) w taki sposób, że między zaciskami (2) i (3) przeznaczonymi do przyłączania zewnętrznego obwodu głównego występuje szeregowe połączenie zestyku komory próżniowej oraz szyn (75), przy czym szyna ruchoma jest zawieszona na przyłączu (5) styku ruchomego komory próżniowej (4), a szyna nieruchoma osadzona na bazie konstrukcyjnej (9), natomiast duży prąd zwarciowy przepływając przez równoległe odcinki szyn w przeciwnych kierunkach wytwarza siłę dociskającą styki.

5. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że zaciski wejściowe cewki (26) znanego ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego (27) są dołączone do zacisków wyjściowych zasilanego z obcego ź ródła generatora (32), wytwarzającego silnoprądowy impuls napędowy, którego zaciski sterujące są dołączone światłowodami do odpowiednich zacisków wyjściowych mikroprocesorowego sterownika (66) współpracującego z mikroprocesorowym synchronizatorem (64), których odpowiednie zaciski wejściowe są dołączone światłowodami do odpowiednich zacisków wyjściowych modułów przetwarzania prądu (54) i napięcia (58) oraz analizatora czasów (63), do których zacisków wejściowych są doprowadzane sygnały pomiarowe napięciowy z przekładnika (53) oraz prądowy z cewki (57) i czujnika (62), w taki sposób, ż e synchronizator (63) dostarcza przetworzone dane pomiarowe do sterownika (66), który na ich podstawie wysyła impuls sterujący do generatora (32) synchronizowany w stosunku do przewidywanego zera prądu, ze ściśle określonym czasem wyprzedzenia w stosunku do tego zera.