Способ защитного отключения сети переменного тока при касании человеком токоведущих частей

 

1. СПОСОБ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ/ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ КАСАНИИ ЧЕЛОВЕКОМ ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ, основанный на измерении тока утечки на землю, сравнении его с эталонной величиной и формировании отключающего сигнала при превышении измерен ным сигналом эталонной величины, а также измерении ока нагрузки, выявлении его приращения и формировании по этому приращению сигнала зайрета срабатывания защиты, о.т л ичающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и рас-i g ширения функциональных возможностей путем отключения сети при прикосновении человка к двум проводам, измеряют напряжение сети и формируют сигнал, пропорциональный его приращению , затем формируют вспомогательный сигнал при одновременном приращении токов нагрузки и при наличии .хотя бы одного из этих сигналов формируют упомянутый сигнал запрета на фиксированное время, кроме того, дополнительно формируют отключающий сигнгш при неодновременном приращении токов нагрузки, 2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы защиты при смешанной нагрузке, при включении однофазной нагрузки создают искусственный ток утечки на землю на время, меньшее фиксированного времени сигнала запрета срабатывания защиты, и формируют вспомогательный сигнал запрета Срабатывания защиты при превышений :тока утечки эталонной величины. to со 00 ЗА

Э(59 Н 02 3 16

Л

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21)3280585/24-07 . (22)29.04.81 (46)15.04.83, Бюл, Р 14 (72)A. Х. Слободкин (71)Чувашский сельскохозяйственный институт (53)621,316,925(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

Р 743102, кл, Н 02 Н 3/16, 1978, 2, АвторскоЕ свидетельство СССР

В 465690, кл. Н 02 H 3/14, 1973, (54)(57) 1 ° СПОСОБ ЗЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ! .СЕТН EP HHO1"O TORA ПРИ КАСАНИИ

ЧЕЛОВЕКОМ ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕИ, основанный на измерении тока утечки на землю, сравнении его с эталонной величиной и формировании отключающе-. го сигнала при превышении измерен ным сигналом эталонной величины, а также измерении тока нагрузки, вы« явлении его приращения и формировании по этому приращению сигнала за-

Прета срабатывания защиты, о.т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и рас-i ширения функциональных воэможностей путем отключения сети при прикосно- венин человка к двум проводам, -измеряют напряжение сети и формируют сигнал, пропорциональный его прира щению, затем формируют вспомогатель- ный сигнал при одновременном приращении токов нагрузки и при наличии .хотя бы одного иэ этих сигналов формируют упомянутый сигнал запрета на фиксированное время, кроме того, дополнительно формируют отключающий сигнал при неодновременном приращении токов нагрузки, 2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения работы защиты при смешанной Е нагрузке, при включении однофазной нагрузки создают искусственный ток утечки на землю на время, меньшее фиксированного времени сигнала запре-Ф та срабатывания защиты, и формиру

1 ют вспомогательный сигнал запрета

Срабатывания защиты при превышений .тока утечки эталонной величины, 1012381 ляются невозможность осуществить защитное отключение при прикосновении к двум ::роводам, когда отсутствует ток утечки в землю (человек изолирован от земли); самрпроизвольное отключение электроустановки при снижении сопротивления изоляции до уров-40 ня, обусловленного чувствительностью защитного отключения (это свойство не всегда оценивается как недостаток).

Наиболее близким к предлагаемому

45 является способ защитного отключения, заключающийся в самопроизвольном отключении электроустановки из-за снижения изоляции чаже при отсутствии тока через человека. Сущность способа заключается в том, что сигнал на срабатывание релейного -элемента формируется по абсолютному значению . и дополнительно по скорости нарастания (производной) тока утечки в землю. Свойство реагировать на скорость (скачок); тока утечки придается применением дифференцнрующего блока. Особым функциональным звеном является цепь формирования сигнала запрета 60 по скачку тока нагрузки. Это вызвано тем, что при включении нагрузки может наблюдаться из-за низкого сопротивления изоляции скачок тока утечки в землю, что может привести к . 5

Изобретение относ.ится к электротехнике,,а именно к технике защиты людей от.электропоражений в сетях переменного тока, и.может быть использовано для снижения электротравматизма в производственных условиях промышленных, сельскохозяйственных предприятий и при эксплуатации электробытовых приборов.

Известны способы построения защитного отключения электроустановок в сетях с глухозаземленной нейтралью, которые реализуют на абсо-. лютное значение тока утечки в землю. Действие такого защитного отключения основано на свойстве дифференциального трансформатора тока

ДТТ) выделять на вторичной обмотке апряжение, пропорциональное току утечки в землю, и не реагировать на токи нагрузки в фазных проводах сети, При прикосновении человека к одному фазному проводу при определенных условиях через человека может пойтй ток в землю. Под действием этоro тока во вторичной обмотке наводится ЭДС, которая усиливается усилителем и.подается на элемент с релейной характеристикой. Срабатывание релейного элемента при определенном значении ЭДС и тока утечки приводит

R отключению коммутационного аппарата и-прекращению тока через челове.ка (.1 .

Недостатками такого отключения яв10

30 срабатыванию. Наличие запрета по то ку нагрузки исключает срабатывание при включении нагрузки $ 2j.

Недостатком этого способа является невозможность защиты человека при прикосновении к двум проводам сети при хорошей изоляции от земли.

В практике такие случаи не редкость, так как современная обувь и полы помещений,хорошо изолируют человека от земли.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей путем отключения сети при прикосновении человека к двум проводам.

Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу, основанному на измерении тока утечки на землю, сравнении его с эталонной величи-, ной и формировании отключающего сигнала при превышении измеренным сигналом эталонной величины, а также измерении тока нагрузки, выявлении его приращения и формировании по этому приращению сигнала запрета срабатывания защиты, измеряют напряжение сети и формируют сигнал, пропорциональный его приращению, затем формируют вспомогательный сигнал при одновременном приращении токов нагрузки и при наличии хотя бы одного из этих сигналов формируют упомянутый сигнал запрета на фиксированное время, кроме того, дополнительно формируют отключающий сигнал при неодно.-, временном приращений токов нагрузки..

Кроме того, с целью обеспечения работы защиты при смешанной нагрузке, при включении однофаэной нагрузки создают искусственный ток утечки на.. землю на время, меньшее фиксированного времени сигнала запрета срабатывания защиты, .и формируют вспомогательный сигнал запрета срабатывания защиты при превышении тока утечки эталонной величины.

На чертеже приведена функциональная схема реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит коммутационный аппарат 1, производящий защитное отключение по сигналу с блока 2 формирования отключающего сигнала, формирователь 3, кратковременного искусственного тока утечки при включении однофазной нагрузки (4 и 5— соответственно трехфазная и однофазная нагрузки), коммутирукщие элементы 6 и 7, дифференциальный трансформатор 8 тока (ДТТ),являющийся фильтром тока утечки в землю, трансформаторы 9А, 9В и 9С тока нагрузки в фазах A В и С соответственно, усилитель 10: тока утечки, блок 11 производной действующего значения 1017381.сигнала, блок 12 питания, логический элемент ИЛИ .13, логический элемент

И 14, выходной релейный элемент 15, элемент 16 выдержки времени сигнала запрета, В исходном состоянии контакты аппарата 1 замкнуты, а 6 и 7 разо иснуты, Все элементы устройства 2 получают питание от блока 12 и находятся в состоянии готовности. При включении трехфазной нагрузки в трансформаторах

9Ar.:..9В и 9С тока одновременно появляются три сигнала, которые после диф- . ференцирования блоками 11 попадут на входы элемента И 14, на выходе кото рого при этом появится сигнал, кото- 15 рый запустит элемент 16 на время Ту сигнала запрета. Сигнал .запрета поступает на релейный элемент 15 и за-Прещает его срабатйвание при наличии входного пускового сигнала от эле- ; 2О мента 13. Таким образом, защитное 6тключение не произойдет при любых asменениях тока нагрузки одновременно в трех фазах, В случае-прикосновения человека 25 к двум проводам произойдет приращение тока нагрузки в одном проводе (при прикосновении к проводам фазануль) или в двух (прикосновение к проводам фаза-фаза) . В обоих случаях на выходе элемента"И сигнал не появится и запуск элемента 16 не произойдет. В то же время от одного или двух из элементов 11 на вход релейного элемента 15 поступит через. элемент 13 входной сигнал, который приводит к срабатыванию 15 и отключению участка сети аппаратом 1. Протекание тока через человека в этом слу чае ррекращается, Ъ, (40

Приведенное взаимодействие функциональных блоков при формировании отключающего сигнала не позволяет использовать его для работы на однофазную нагрузку, так как при ее вклю-45 чении не будет одновременно трех сиг-.. налов с трансформаторов 9А, 9В и 9С и элементов 11 на входе элемента 14, выполняющего логическую функцию И, Чтобы запустить на время : элемент 16Я и обеспечить запрет при включении однофазной нагрузки, предусмотрено подсоединение к выключателю однофазной нагрузки формирователя 3, формирую щего при включении нагрузки кратко- временный ток утечки в зекпю на вре йя С,заряда конденсатора через диод. Этот импульс тока утечки в землю выявляется дифференциальным трансформатором 8 тока и запускает через усилитель 10 элемент 16 .на время Й .

Если Г > Г -, то выходной релейный элемент 15 не сработает, Не -сработает элемент 15 и при возникновении сигнала с7трансформаторов -.9 тока, из-за колебания напряжения сети, так как изменение напряжения сетИ через блок

12 пйтания и блок 11 проиэводной запускает элемент 16.

При прикосновении человека к одному фазному проводу через .человека пойдет ток утечки в землю, котощЩ вызовет сигнал на Гтрансформаторе 8 и усилителе 10, С усилителя подается сигнал на релейный элемент 15 и од- новременно на элемент 16, Такая ком" бинация сигналов приводит к срабаты- ванию 15 после окончания времени запретаЧ и к отключению коммутацИонного аппарата 1.

Выбрав время запрета 4 в пределах, допустимых по условиям электробезопасности значениЯ, например 0,1-,, ф,15 с, можно существенно снизить вероятность поражения человека при прикосновении к токоведущим частям электроустановок.

Наличие в составе функциональных блоков Элемента выдержки времени с :

Г сигнала запрета повышает помехо- . устойчивость, свойственную предлагаемому способу. Это объясняется тем что воздействие помехи на трансформатор 8 или три одинаковых трансформатора 9А, 9В и 9С приводит к запуску элемента 16 и запрету срабатывания на время Ф ." Следовательно, любые импульсные помехи длительностью менее С,не приводят к ложным сра" батываниям.

Предлагаемый способ защитного огключения позволяет существенно сниз. зить электротравматиэм со смертельным и тяжелым исходом за, счет обеспе- . чения защиты при одно- и двухполюсном касании человека токоведущих частей элЕктроустановок. (особеннО аассовых) с напряжением 380/220В, Составитель Л. Васькова

Техред .A,Ач Корректор Г, Grap

Редактор М. Петрова

Филиал ППП "Патейт", r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 2784/67 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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