Творческая работа Защитное устройство

БПОУ ОО  «Орловский технический колледж»

защитное устройство на основе автоматического выключателя

Трошин Яков

/студент 31-Э  группы/

Руководитель: Зайцев С.В.

Орел-2016г.

защитное устройство на основе автоматического выключателя

/студент 31-Э  группы/

Руководитель: Зайцев С.В.

БПОУ ОО  «Орловский технический колледж»

Аннотация: защитное устройство, содержащее две неподвижно закрепленные контактные губки, отличающееся тем, что в него введен однополюсный автоматический выключатель, выводы которого оканчиваются круглыми контактами, по размеру губок  эти контакты вставляются в неподвижно закрепленные губки. Новое устройство может использоваться в образовательных учреждениях и хозяйствах АПК.

Одним из важных приоритетов внутренней политики РФ является повышение энергетической эффективности.С целью создания правовой базы энергосбережения был принят и вступил в силу Федеральный Закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».

Для выполнения вышеуказанного закона, координации хода реализации энергосберегающих мероприятий необходимо обеспечить постоянное организационно-техническое иметодическое сопровождение выполнения мероприятий и современных проектов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Данные вопросы возможно решать путем внедрения последних разработок и проведения соответствующих мероприятий, отвечающих современным требованиям энергетики.

Электроснабжение учреждений и организаций, как правило, осуществляют сбытовые компании. Поставка электроэнергии производится в соответствии с условиями договора купли-продажи электрической энергии.

Границей балансовой принадлежности, чаще всего, являются наконечники электрических кабелей в местах присоединения в ВРУ-0,4 кВ, исключая контакты присоединения.

Все электроприемники учреждений и бюджетных организаций получают питание на напряжении 0,4 кВ. Основными потребителями электроэнергии учреждений и организаций являются вычислительная техника, электрическое освещение, бытовая техника, насосное оборудование котельных и теплового пункта.

На рисунке 1 показаны типовые внешние виды РУ-0,4 кВ учреждений и бюджетных организаций.

Рисунок 1 – Внешний вид РУ-0,4 кВ

Для контроля состояния контактных соединений электрооборудования была выполнена тепловизионная съемка. Тепловизионная съемка показала, что большинство распределительных силовых электрощитов находятся в удовлетворительном техническом состоянии, но имеются соединения имеющие неудовлетворительное техническое состояние.

На рисунке 2 показаны результаты тепловизионной съемки греющейся шины РУ-0,4 кВ учреждений и бюджетных организаций, могущей привести её к выходу из строя.

Рисунок 2 – Тепловизионная съемка греющейся шины РУ-0,4 кВ

Одним из таких устройств, позволяющим по-новому взглянуть на вопросы электроснабжения, является предлагаемое нами защитное устройство. Оно способно заменить десятилетиями использующиеся в РУ традиционные защитные устройства с плавкими вставками, упростить работы по обслуживанию РУ и повысить их безопасность, при этом, не требуя существенных экономических и трудовых затрат. Предлагаемое устройство способно заменить традиционное без всяких организационных и технических мероприятий.

Данная разработка относится к электроэнергетике и может быть использована в системах электроснабжения для защиты электропотребителей от перегрузок и коротких замыканий.

На рисунке 3 изображено известное защитное устройство, предназначенное для защиты цепей от короткого замыкания и больших перегрузок по току, содержащее две неподвижно закрепленные контактные губки и предохранитель с плавкой вставкой, оканчивающийся на концах двумя круглыми контактами, которые вставляются в неподвижно закрепленные губки.

Рисунок 3 – Схема узла защиты дифференцирующего устройства

Узел защиты собран на транзисторе VT3, диодах VD1, VD2 и резисторах R6, R7, R9. Узел запуска состоит из формирователя коротких импульсов на интегральном таймере DA1 [2], усилителя тока на транзисторах VT1, VT2, VT4 и порогового элемента (транзистор VT6, стабилитрон VD4 и резистор R10).

После подключения устройства к источнику постоянного напряжения формирователь начинает вырабатывать короткие импульсы отрицательной (относительно цепи +12 В) полярности, которые после усиления поступают на базу транзистора VT4. При его включении диод VD1 закрывается напряжением обратной полярности. Транзистор VT3 также закрывается, а транзистор VT5 -- открывается на выход устройства проходит напряжение с его входа.

К выходу устройства подключен пороговый элемент. Участок коллектор-эмиттер транзистора VT6 соединен параллельно с времязадающим конденсатором С1 формирователя Когда напряжение на выходе близко к номинальному, открывается стабилитрон VD4 и, соответственно, транзистор VT6, который замыкает на общий провод конденсатор С1 Работа формирователя импульсов прекращается. На его выходе (вывод 3 таймера DA1) появляется напряжение высокого уровня, которое открывает транзистор VT1. Транзисторы VT2 и VT4 закрываются.

При перегрузке или замыкании в нагрузке увеличивается падение напряжения на резисторе R6. Транзистор VT3 открывается и закрывает транзистор VT5, шунтируя его эмиттерный переход. Включенное состояние транзистора VT3 поддерживает цепь VD1, R9. Диод VD2 — закрыт.

Во время перегрузки напряжение на выходе устройства становится меньше номинального и пороговый элемент "отпускает" формирователь. В нагрузку поступают короткие импульсы с транзистора VT4. Он должен быть мощным, способным выдержать импульсный ток замыкания или перегрузки.

Когда аварийный режим устранен, устройство, как уже было сказано, автоматически восстанавливает работоспособность. Происходит это сразу после поступления первого импульса с коллектора транзистора VT4 на выход.

Диод VD3 защищает устройство от импульсов напряжения обратной полярности в случае индуктивной нагрузки.

В устройстве применимы транзисторы: VT1-VT3 любые кремниевые, VT4, VT5 - мощные структуры р-п-р.

Предельно допустимый ток коллектора транзистора VT2 — не менее 200 мА. Диоды КД510А можно заменить

на КД522Б. Резистор R6 - С5-16В, С5-16МВ, остальные - ОМЛТ. Конденсаторы - серий К10-17 или КМ.

Недостаток устройства – сложность обслуживания при перегорании плавкой вставки предохранителя. Более совершенным защитным аппаратом является автоматический выключатель, которым можно заменить предохранитель. Однако при такой модернизации действующих распределительных щитов и шкафов требуется перемонтаж, что связано с длительным отключением потребителей электроэнергии.

Цель данной разработки – обеспечить модернизацию распределительных шкафов путем замены предохранителей автоматическими выключателями при минимальном перерыве питания потребителей и упрощение обслуживания.

Эта цель достигается тем, что в защитное устройство, содержащее две неподвижно закрепленные контактные губки, введен однополюсный автоматический выключатель, выводы которого оканчиваются круглыми контактами, по размеру губок и эти контакты вставляются в неподвижно закрепленные губки.

Данная конструкция создана на основе коммутационного аппарата ручного управления, способный включать, проводить и отключать токи электрических цепей напряжением до 400 В, частотой 50 Гц, в нормальных условиях работы, в условиях рабочих перегрузок, а также кратковременно проводить сверхтоки коротких замыканий.

Технико-экономический эффект от предложенного устройства заключается в том, что модернизация происходит практически без перерыва питания, так как съемные части устройства с автоматическим выключателем монтируются заранее и весь процесс модернизации сводится к снятию предохранителей и вставке автоматического выключателя. Кроме того, упрощается обслуживания устройства. Так же следует отметить, что в отличие от известного плавкого предохранителя, предлагаемый предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.

В учреждениях, как правило установлено в среднем около 500 шт. вставок плавких на общую сумму около 76 тыс. руб. Стоимость плавкой вставки предохранителя ППНИ-37, габарит 2, 40 А ИЭК DPP40-040 составляет от 152 до 213 руб./шт., а стоимость автоматического выключателя АЕ 2044 50А – 110 руб./шт. [3].

Затраты принимаем в размере 30...40 %, а накладные расходы – 10...15 % цены, соответственно получаем 117 тыс. руб.

Капиталовложения в новое техническое составят 84,7 тыс. руб.

При переходе, по мере выхода из строя известного плавкого предохранителя, на предлагаемое защитное устройство получим экономию в размере 32,3 тыс. руб.

Еще одним из достоинств внедрения предлагаемого устройства является то, что уменьшается вероятность использования «жучка». Иногда при отсутствии в наличии необходимого предохранителя, или с целью сознательного обхода защиты, используют металлическую перемычку между контактами – «жучок». Однако следует иметь в виду, что, выгорание предохранителя свидетельствует о наличии более серьёзных проблем в электрической цепи, в частности, о коротком замыкании. Замена штатного предохранителя «жучком» может привести к выходу из строя более дорогих комплектующих и/или к возгоранию. Последнее часто является причиной пожаров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Водянников, В. Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК: Учебники и учебные пособия для студентов ВУЗов. М.: КолосС, 2008. – 263 с

2. http://perm.pulscen.ru/products.