Устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока

 

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик

<»>3 00 1 274 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 201081 (21) 3347391/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 280283 Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 280283

f51) М. Кл.з

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открнтнй (53) УДК 621. 316 . 925 (088. 8) А.Д. Голота и В.Н. Трубаров (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехйФчес ий институт l им. 50-летия Октябрьской социалистической-:- / революции (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро- . технике и может быть использовано в трехфаэных электрических сетях в системе селективного контроля сопротивления изоляции сети трехфаэными.токами оперативной частоты для защиты от утечек тока.

Известно устройство для защиты электрических сетей от замыканий

10 на землю, содержащее трансформатор напряжения и тока нулевой последовательности, формирователи прямоугольных импульсов, фазочувствительный орган.

Устройство использует принцип,ко- 15 торый заключается в измерении угла сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности (.1).

Недостатком указанного устройства является низкая чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети, невозможность защиты от утечек тока между фазами сети переменного тока, влияние емкостной составляющей на стабильность уставки. 25

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока,.содержащее трансформатор напряжения, .связанный с входом формирова- 30 теля прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой из фаз сети, выходные обмотки каждого иэ которых через фильтр тока оперативной частоты связаны с входом отдельной фаэосдвигающей цепочки, сумматор, вход которого соединен с выходом каждой фазосдвигающей цепочки, формирователь прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора, фазочувствительный орган, первый вход.которого соединен с выходом формирова-. теля прямоугольньпс импульсов в кана- . ле тока, а второй вход соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, и реагирующий орган, вход которого соединен с выходом фаэочувствительного органа 2).

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фаэе поскольку фазочувствительный орган измеряет угол сдвига фаз между суммарным вектором тока оперативной частоты, который равен сумме векторов тока каждой фазы сети и вектором напряжения оперативной частоты одной иэ фаэ сети.

1001274

Изменение этого угла при возникновении повреждения изоляции сети намного меньше, чем угла между вектором тока оперативной частоты каждой фазы и вектором напряжения оперативной частоты одной. иэ фаз.

Цель изобретения — повышение чувствительности к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе.

Поставленная цель достигается тем, то устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока, содержащее подключенный к сети ,источник тока оперативной частоты,. трансформатор напряжения, сзоим вхо дом подключенный к фазам сети, а выходом — к входу формирователя прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой иэ фаэ сети, выходные обмотки каждого из которых соединены через фильтр тока оперативной час- 2Ь тоты с входом отдельной фаэосдвигающей цепочки, фазочувствительный орган, соединенный своим выходом с входом реагирующего органа, первым входом — с выходом формирователя прямо» угольных импульсов в канале напряже ния, а вторым входом — с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале тока, снабжено по числу фаз дополнительными фаэочувствительными органами и дополнительными формирователями прямоугольных импульсов в каналах тока, причем первые входы дополнительных фоточувствительных органов подключены к выходу формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, вторые входы каждого фазочувствительного органа подключены,к соответствующей цепочке через соответствующие формирователи прямоугольных, импульсов в каналах 4Ь тока, выходы дополнительных фаэочувствительных органов соединены с вхо-. дами реагирующего органа.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, 45 на фиг. 2 — векторные диа Раммы.

Устройство содержит трансформаторы 1-3 тока в каждой иэ фаэ контролируемой сети, фильтры 4-6 тока оперативной, частоты, которые подсоединены ко вторичным обмоткам трансформаторов

1-3 тока, фазрсдвигающие цепочки 7-9, входы которых подсоединены к выходам фильтров 4-6 тока оперативной частоты, фоРмиРователи 10-12 прямоугольных импульсов, входы которых подсоединены соответственно к выходам фаэосдвигающих цепочек 7-9; трансформатор 13 напряжения, вход которого подсоединен к сети 14, формирователь 15 прямоугольных импульсов, вхоц которого соединен с выходом трансформатора 13 напряжения, фазочувствительные органы 16-18, первый вход которых соединен соответственно с выходами формирователей прямоугольных импульсов 6S

10-12 в канале тока, а второй входс выходом формирователя прямоугольных импульсов 15 в канале напряжения,. реагирующий орган 19, вход которого соединен с выходом фаэочувствительных органов 16-18.

Фильтры 4-6 тока выполнены в виде стандартных RC-фильтров, фазо.сдвигающие цепочки 7--9 - в виде наборов активных интегрирующих элементов. Формирователи прямоугольных импульсов.15, 10-12 выполнены на дифференциальных усилителях на микросхеме 1УТЧ01Б.

Фаэочувствительные органы 16-18 построены как совокупность схемы измерения разности фаз (например,на микросхеме 1ТК552 (13-триггер) интегратора и нуль-органа. Реагирующий орган 19 выполнен в виде схемы иэ логического элемента ИЛИ, ключей, выполненных по обычной схеме, ы электромагнитных реле.

Предлагаемое устройство функционирует. следующим образом.

На входы фаэосдвигающих цепочек

7-9 через фильтры 4-6 тока оперативной частоты поступают ЭДС индуктируемые трехфаэным оперативным током во вторичных обмотках трансформаторов

1-3 тока, угол сдвига фаз между которыми 120О (фиг. 2aj. Фаэосдвигающие цепочки 7-9 соответственна сдвигают фазу ЭДС на О"., 120 и 240" (фиг. 2б), в результате чего на выходе фаэосдвигающих цепочек 7-9 сигналы уже совпадают по фазе (фиг. 2б).(Выравнивание .сигналов по фазе необходимо, чтобы имуть возможность сравнивать угол сдвига фаз между током каждой фазы и напряжением любой фазы, а не напряжением каждой фазы сети и, таким образом,.упростить схему и уменьшить raбариты устройства .за счет уменьшения количества применяемых трансформаторов напряжения до одного). Выходные сигналы фаэосдвигающих цепочек 7-9 и трансформатора 13 напряжения преобразуются в прямоугольные импульсы со" ответственно формирователями прямоугольных импульсов 10-12 и 15 и поступают соответственно на .первый и второй входы фазочувствительных органов 16-18.

Фазочувствительные органы 16-18 измеряют соответственно угол Vq, Y, между вектором5„,, д тока оперативной частоты соответственно первой, в орой, третьей фазы и вектором

U напряжения оперативной частоты (фиг. 2r). При ухудшении изоляции в какой-либо фазе сети изменяется угол

9 или 9g,или 9, или все углы сразу в случае ухудшения изоляции сразу в трех фазах сети. При иэ.1енении углов Vq,lp>,lp больше некоторого критического значения, фаэочувствительные органы 16-18 выдают нмпульс на

1001274

35 срабатывание реагирующего органа 19, который выдает сигнал на отключение контролируемой сети 14.

По сравнению с прототипом применение предлагаемого устройства для защиты от повреждения изоляции в сети .переменного тока позволит повысить чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе за счет увеличения диапазона реаги- рования на величину угла сдвига фаз между током и напряжением оперативной частоты в каждой фазе сети и таким образом более точно настраивать устройство на отключение поврежденного участка сети при достижении Со- 15 противлением изоляции критического значения . Так, например, при ухудшении изоляции третьей фазы контролируемой сети известное устройство измеряет угол 1 между суммарным век тором 3 ооппееррааттивного тока, равного сумме векторов Э, 5, 5 оперативных токов трех фаэ и вектором U оперативного .напряжения (фиг. 2в). Изменение угла, на которое реагирует уст- ройство, равно Ь =. { — f (фиг. 2в).

Предлагаемое устройство измеряет угол " между вектором 5 оперативного тока третьей фазы и тем же вектором ц оперативного напряжения (фиг. 2в). Изменение угла, на которое реагирует устройство в этом случае, равно ЬМ< = Ф вЂ” ч"" 1фиг,, 2в) .

На фиг. 2в видно, что бф ) Д . Таким образом увеличен диапазон изме нения угла Ч,.на который реагирует устройство.

Это дает возможность уменьшить шаг настройки .(шаг уставки ) устройства, что позволит ему реагировать на достаточно малое изменение сопротив- 40 ления. изоляции и -более точно настраи.вать устройство на срабатывание в зоне критических значений сопротивле- ния изоляции. Повышена чувствительHocTb устройства к изменению сопро- 45 тивления изоляции сети в каждой фазе при достижении этим сопротивлением критического значения.

Это позволяет повысить электробеэопасность промышленных установок, уменьшить число аварий по вине коротких замыканий.

Формула изобретения устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока, содержащее подключенный к сети источник тока оперативной частоты, своим входом подключенный к фазам сети, а выходом — к входу формирователя прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой иэ фаэ сети, выходные обмотки каждого иэ которых соединены через фильтр тока оперативной частоты с входом отдельной фаэосдвигающей цепочки, фаэочувствительный орган, соединенный своим выходом с входом реагирующего органа, первым входом — с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, а вторым входом — с выходом формирователя прямоугольных импульсов . в канале тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе, оно снабжено по числу фаз дополнительными фаэочувствительными органами и дополнительными формирователями прямоугольных импульсов в каналах тока, причем первые входы дополнительных фаэочувствительных органов подключены к выходу формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, вторые. входы каждого фазочувствительного органа подключены к соответствующей фаэосдвигающей цепочке через соответствующие формирователи прямоугольных. импульсов в каналах тока, выходы дополнительных фаэочув . ствительных органов соединены с входами реагирующего органа. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 240824, кл. Н 02 Н 3/16, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 792449, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

1001274

5 3ф ф

Составитель Л. Васькова редактор А .Власенко Техред N.Tenep Корректор Г.Orap

Заказ 1430/65 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4