Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с выпрямительной установкой

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ВЫПРЯМОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее последовательно соединенные датчик тока нулевой последовательности , частотно-избирательный усилитель основной промышленной частоты if исполнительный орган, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования устройства в сети с вьшрямительной установкой, в него дополнительно введены частотно-избирательный усили тель основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок логики и датчик постоянной составляющей тока , выход которого подсоединен к первому входу блока логики, при этом вход частотно-избирательного уси- ; лителя основной гармоники пульсаций выпрямленного тока подключен к iEiaT4HKy тока нулевой последовательности , а выход - к второму входу СП блока логики, выход которого подсоес динен к исполнительному органу.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ н a atwaHOaw СЕи гетвсгвм

Щт, F

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

Д MNCIRNO Oll6 (21) 3604178/24-07 (22},04.04.83 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) А.И.Ревякин, Н.У.Юсупов, С.Г.Новиков и Д.С.Абдуллин (71) Казанский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (53) 621 361.925(088.8) (56) 1. Шипунов Н.В. Защитное отклк1-. чение. М., "Энергия", 1968 с. 73-81

2. Авторское свидетельство СССР

В 450279, кл. Н 02 Н 3/16, 1970. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО

ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ HEPENEHHOI ТОКА

С ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее последовательно соединенные датчик тока нулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель основной промышленной частоты и исполнительный орган, о т л и,ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения надежности функционирования устройства в сети с выпрямительной установкой, в него дополнительно введены частотно-избирательный усили" . тель основной гармоники пульсаций

1 выпрямленного тока, блок логики и датчик постоянной составляющей тока, выход которого подсоединен к первому входу блока логики, при этом вход частотно-избирательного усилителя основной гармоники пульсаций

:выпрямленного тока подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выход — к. второму входу блока логики, выход которого подсоединен к исполнительному органу.

1125

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при создании устройств защитного отключения в электрических сетях переменного и выпрямленного тока с заземленной нейтралью.

Известно устройство защитного . отключения, реагирующее на ток нуле вой последовательности сети с заземленной нейтралью, состоящее из дат- 10 чиха тока, усилителя и исполнительного органа jl) ..

Однако данное устройство обладает. низкой помехоустойчивостью и не осуществляет защиту от утечек выпрямленного тока в сети с выпрямитель ной установкой.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для защитногь отключения, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности с последовательно включенными на его выходе транзисторами трехкаскадным усилителем с непосредственной связью и расцепителем, причем в выходную цепь выходного транзистора усилителя включен частотно-избирательный контур промышленной частоты, обеспечивающий срыв усилительных свойств при частотах более 80 Гц (23 .

ЗО

Однако при появлении утечки несинусоидального тока, содержащего постоянную и высшие гармонические составляющие, такое устройство отказывает в работе, например при наличии в зоне выпрямительных.установок, непосредственно присоединенных к сети.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования устройства в сети с выпрямительной установкой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения в сети переменного тока . с выпрямительной установкой, содержащее последовательно соединенные датчик тока нулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель основной промышленной частоты и исполнительный орган, дополнитель-. но введены частотно-избирательный усилитель основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок логики и датчик постоянной составляющей " э5 тока, выход которого подсоединен к первому входу блока логики, при этом .вход частотно-избирательного усили693 3 теля основной гармоники пульсаций выпрямленного тока подключен к датчику тока нулевой, последовательности а выход — к второму входу блока ло-. гики, выход которого подсоединен к исполнительному органу.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока нулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель 2 основной промышленной частоты, исполнительный орган 3, частотно"избиратель. ный усилитель 4 основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок 5 логики датчик 6 постоянной составляющей тока.

Частотно-избирательный усили- тель 2 основной промышленной частоты включен между выходом датчика 1 тока нулевой последовательности и одним из входов исполнительного органа 3. Частотно-избирательный усилитель 4 сигнала основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки включен между выходом датчика 1 тока нулевой последовательности и одним из входов блока 5 логики, содержащем преобразователь 7 напряжения и схему 8 сравнения. На второй входе блока 5 логики включен датчик 6 постоянной составляющей тока, содержащий последовательной соединенные из мерительный шунт 9, фильтр 10 сигнала постоянной составляющей тока, усилитель 11 постоянного тока, элемент 12 регулирования уставки. Выход элемента 12 регулирования уставки соединен с одним из входов схемы 8 сравнения, другой вход которой соединен через преобразователь 7 напряжения с выходом частотно-избирательного усилителя 4 основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки.

Датчик 6 постоянной составляющей тока представляет собой полупроводниковый усилитель — датчик тока, выполненный на основе усилителя постоянного тока. Такой датчик преобразует и усиливает сигнал с измерительного шунта, пропорциональный контролируемому току.

Блок 5 логики выполняет логичес-. кую функцию И.

Элементы датчика 6 постоянной составляющей тока, блока 5 логики, частотно-избирательных усилителей 2 и 4 могут быть выполнены на интег3 1! 25 .ральных микросхемах. В качестве исполнительного органа 3 может быть использован автоматически выключатель, магнитный пускатель или тиристорный. выключатель.

Устройство работает следующим образом.

Контроль однофаэного прикоснове.ния человека (несимметрии токов утечки фаз) на,чаетке переменного 10 напряжения сети с выпрямительной установкой осуществляется с исполь" эованием .первой гармоники тока нулевой последовательности. Частотно.иэбирательным усилителем 2 основной промышленной частоты с выхода датчика 1 тока нулевой последовательности выделяется сигнал первой гармоники и подается на первый иэ sxoдов исполнительного органа 3. При превышении этим сигналом уставки устройства по первой гармонике тока исполнительным органом 3 производится отключение контролируемой сети.

При случайном прикосновении чело-. зека на участке выпрямленного напряжения сети с выпрямительной уставкой срабатывание защитного устройства производится с использованием основной гармоники пульсаций, имеющей наибольшее значение (например, третьей) и достоянной составляющей выпрямленного тока утечки. При однополюс,ном прикосновении {возникновении утечки тока на участке выпрямленного напряжения) на выходе датчика I тока 35 нулевой последовательности выделяются гармонические составляющие выпрямленного тока, проходящего через человека.. Так как в контролируемой сети возможно приСутствие естественных 40 гармонических составляющих в составе тока нулевой последовательности,в том числе гармоники, совпадающей по частоте с основной гармоникой пульсаций выл, ямленного тока (например, третьей) и являющейся для устройства помехой, в него для отстройки от ложных сраоатываний введен блок 5 логики и датчик 6 постоянной составляющей тока. Блок 5 логики, реалии- . 50 зующий логическую функцию И, имеет два входа и один выход. На первый вход поступает сигнал основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки, выДеленный и усилен- И ный частотно-избирательным усилителем 4, на второй — сигнал постоянной составляющей тока утечки с

693 4 выхода датчика 6 постоянной составляющей тока. Сигнал управления с выхода блока 5 логики подается на вход исполнительного органа 3 только при наличии на входах блока 5 логики сигнала основной гармоники выпрямленного тока утечки и сигнала постоянной составляющей выпрямленного тока утечки. При превышении сигналом управления уставки устройства по выпрямленному току утечки исполнительным органом 3 производится отключением контролируемой се-. ти.

Преобразователь 7 напряжения (в составе блока логики 5) осуществляет.преобразование сигнала основной гармоники выпрямленного тока утечки с выхода частотно-избирательного усилителя 4 в постоянное напряжение. Схема 8 сравнения осуществляет сравнение постоянного напряжения на выходе преобразователя 7 напряжения и постоянного напряжения на вы- ходе элемента 12 регулирования устав. ки датчика 6 постоянной составляющей тока .и формирует сигнал,управления, воздействующий на исполнитель 4 ный орган 3. Входной сигнал постоянной составляющей выпрямленного тока утечки снимается с измерительного шунта 9, выделяется фильтром 10, усиливается усилителем 11 постоянного тока и подается на вход элемента 12 регулирования уставки.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить защиту человека от поражения током н непрерывный контроль несимметричных утечек тока не только на участке переменного напряжения контролируемой сети, т.е. обладает большей эащитоспособностью.,Это позволяет одним устройством осуге ществить указанные виды защиты и отказаться от установки дополнйтельного устройства защитного отключения, специально предназначенного для защи. ты на стороне выпрямленного напря- жения электроустановки с вентильным преобразователем.

В предлагаемом устройстве контролируется основная гармоника пульсаций и постоянная составляющая выпрямленного тока утечки. Благодаря этому достигается помехоустойчивость устройства к высшим гармоникам з составе тока нулевой последовательности сети, совпадающей по частоте с контролируемым устройством.