Расцепители по увеличению тока
Наиболее важным проектом в электроэнергетике в США в 1894 – 1900 г было строительство первой крупной ГЭС с использованием энергии Ниагарского водопада. Компания Niagara-Falls Power Co. изготовила в 1895-1897г первые генераторы мощностью 5000 л.с – по одному в год. В последующие годы строительство шло быстрее, и к 1900г в работе было 8 машин. Каждая машина выдавала два переменных напряжения (25 Гц, сдвинутые на 90°). Величина напряжения составляла 2.25 кВ, при токе 775 A. Распределение мощности было групповым, в группах из 2 или 3 машин. Группы не объединялись, для уменьшения рисков в случае КЗ. Генераторный выключатель работал на сжатом воздухе. Он состоял из двух полюсов с 4 разрывами в двух группах, подсоединенных к сопротивлению 1.2 Ом.
Таким образом, ток рвался 16 раз. Расстояние между одним контактом составляло 25 мм. Этим подразумевалось, что один контакт был рассчитан на мощность всей машины. Но, тем не менее, в случае аварийной ситуации предусматривалось дополнительное защитное устройство на сжатом воздухе, отключающее за короткое время возбуждение всей машины. Дополнительные контакторы отключали подключение к линии. Главный выключатель оставался подключенным. Отмечалось, что вся система, в соединении с командами из центра управления, работала правильно. Мощность от станции на Ниагаре в основном использовалась локально – для производства карбида через трансформаторы на напряжение 2.2 кВ. В 1899 г была подключена ЛЭП напряжением 11 кВ, в перспективе – на напряжение 22 кВ (Рис.6).
Для исключения перерывов электроснабжения были построены две параллельные линии. Это основное требование (дублирование) было базой для нескольких будущих определений, касающихся защиты. Также были объединены реле – реле максимального времени и реле реверса тока, как показано на рисунке. Реле на станции имели большую выдержку времени, чем другие реле в системе и другой защитный принцип. Отключающее устройство на принципе МТЗ с независимой выдержкой времени было изобретено Л.Б. Стиллвеллом (L.B.Stillwell), руководителем по электрической части компании Niagara-Falls Power Co. (1899, патент 633920). Как описано в патенте, устройство состоит из реле с независимой выдержкой времени с расцепителем от ТТ и возможностью регулировки времени. ТТ «запитывает» управляющий магнит и блок отключения при превышении тока. Отключающий магнит «закорочен» контактным диском. Отключающий магнит действует на отключение при превышении током заданного уровня спустя определенную выдержку времени. Устройства на Ниагарской ГЭС работали на этом принципе, но на постоянном токе. Устройства, выпускаемые компанией GEC (Рис. 2 и 4) работали с 2-х фазным отключением. Защита реверса тока также выпускалась компанией GEC.
Рисунок 6. Схема передачи от ГЭС Ниагара, 1899 год
Pwer House Niagara Falls – ГЭС
Normal Direction of Flow of Power – Нормальное направление передачи
Abnormal Flow of Power – Ненормальное направление передачи
Subetation Tonawanda – ПС Тонаванда
Subetation 1 Buggalo – ПС 1 Буггало
Subetation 2 Buggalo – ПС 2 Буггало
Time element circuit-breakers – Выключателеи с выдержкой времени
Reverse current circuit-breakers – Выключатели реверса тока
Рисунок 7. Реле реверса тока, США, примерно 1920 год. (Схематичный рисунок - США, примерно1920 год)
Состояние – в «взведенном» положении
Рисунок 8. Поляризованное реле,Westinghouse, примерно 1920 год
Рисунок 9. Расцепитель HIZ, Oerlikon, 1946 год
1/1а. Основание магнита, якорь
2. Токовые пружины
3. Рычаг
4. Кулачковое соединение
5/6. Наконечник
7. Ротор
8. Дополнительный рычаг
9. ВременнОе колесо
10. шнек
11/12. Рычаг удержания и расцепления
13. Соединитель
14. Пружина
15. Дополнительный якорь для быстрого расцепления
Рисунок 10. Анкерный механизм