Способ защиты электрической сети постоянного тока от утечек тока на землю
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для зан1иты человека от поражения электрическим током в сети постоянного тока. Пелью изобретения является повьпнение электробезопасности и сокращение числа необоснованных отключений сети. Полюса сети поочередно подключаются и отключаются через раздельные для каждого полюса сопротивления к зазе.млению. После каждого отключения полюса от заземления выдерживаются паузы, длительность которых устанавливают в пределах I --- X /макс , где С емкость сети; R - сопротивление, через которое полюс подключается к заземлению; /ч. - допустимое для сети среднее значение токов утечки, вызываемых самой защитой (задается при разработке технического задания); /«ак. -- дол1 овременный допустимый ток через человека; Т - период поочередных подключений полюса сети к заземлению. Во время подключения полюсов сети к заземлению раздельно для каждого из них производятся измерение тока утечки, сравнение его с эталонным значением и отключение сети при превышении эталонного значения. Ключи I и 2 юочередно подключают полюса 9 и 10 сети к заземлению через сопротивления 4 и 5. На них за счет токов заземления образуются последовательности импульсов напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, пропорциональные импульсам токов заземления. При превышении амплитуды импульса на сопротивлении над соответствующим эталонным значением пороговое устройство формирует сигнал для исполнительного органа 8. Изобретение позволяет повысить электробезопасность и сни сл ел со
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1415314 A i (5D 4 Н 02 Н 3 16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АBTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ююа 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4129884/24-07 (22) 08.10.86 (46) 07.08.88. Бюл. No 29 (71) 3,непропетровский горный институт им. Артема и (непропетровский завод шахтной автоматики (72) В. И. Емец, В. П Колосюк, А. Я. Некрасовский и С. Я. Кириленко (53) 621.316.926 (088.8) (56) Лейбов Р. М. Утечки в шахтных электричес ких сетях. Углетехиздат, 952, с. 140 143.
Патент Франции М 2188171, кл. гз О! К 31 02, опублик. 18.01. ) (54) СПОСОБ ЗА1ЦИТЫ ЭЛЕКТР ИЧЕС
КОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО TOh;Ë О1
УТЕЧЕК ТОКА HA ЗЕМЛЮ (57) Изобретение относится к электротсхпике и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током в сети постоянного тока. Целью изобретения является повышение электробезопасности и сокрагцение числа необоснованных отключений сети.
Полюса сети поочередно подключаются и отключаются через раздельные для каждого полюса сопротивления к заземлению. После каждого отключения полюса от заземления выдерживаются паузы, длительность котоptIx устанавтиввют tl нрс!алас
1ср
/маис
Х Т 2 поочередно подключают полюса 9 и !0 сети к заземлению через сопротивления 4 и 5. Н;- них за счет токов заземления образ1тются последовательности импульсов напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, пропорциональные импульсам токов заземления. При превышении амплитуды импульса на сопротивлении над соответствующим эталонным значением пороговое устройство формирует сигнал для исполнительного органа 8. Изобретение позволяет повысить электробезопасность и сни1415 )14 зи Г ь число нс»6»»1<»ван fit>l>, ОГК, <к)ч(н <а счет п»лх чения сп)тимальн»и .<àll <кривая 2); на фиг. > харс<ктеристики Ii i)<»» тн»г» (lloi »E) Ч»ж;(у поочередными подклк)чениями НОлюсов сети через сопротивление к заз»м Ipник> Вводятся паузы, в течени» которы токи утечки с пол юсов сети отсутствуют., сл ительность Вводимых пауз значительно больIIIi, чем длительность подключенного состояния, н»атому средний ток /) утечек, нызывас мый защитой, значительно умень ToI . И>, когда в сети существуют утечки по лк>6»му и < полюсов или по о6оим так»й величины, IT» возможнос прикосновеllll(k по IK>»x сети Опасно для человска. ((p»Hзводится как (п) «прогнозирование» Возможного исхода контакта человека с сетью, 11 сеть»тк.<ючается раньше, чем такой к»нтакт В»зникн»т В предлагаемом сп<ко6» за счет п»дк.)ючения полкков с<. ти к заземленик> (паузаВОзи иK3 к)<пи х Всчедст Ви(. <. 06<. Tвс Hi<0ÃÎ <пу нтирукпцего действия <Вшиты и обеспечения предупредите 1< < Т3Ко» сни кепи» сопротивления совершенно недопустимо в известном способе, TdK как H(. JOIl>>»THMO t>O3pOC 6t l TOK / (фИГ. 5) . 15 При снижении до указанных значений сопротивленияия, через которое полюс а сети подклк)чаютсH к заземлению, уменьшается o6ë <»Tt нерезащиты и, таким»6разол), достиI è 1 H с»крап(»ни» числа н»»6<)<. НОВ(нн<)x Отк.)к)чений сети. 11ределы изл<енения длительностей t 1)ауз и ы 6 р 3 н ы с л с, 1 у к) 11 (и м 0 6 р а 3 О м . Для о6еспечения;(остовс рн»с ти измерений минил)альная длительность т импульса 25 тока зазс м1(ния (фиг. 4), h3K (»T3íoâ»t»ío Опытным путем, должна быть H(меньше, чел< п<ктоянная Времени /<>("., где /< - - ollpo<ивление, через которое полк)са подключаются к заземлению; C — ел<кость кабелей сети. Есл и дл и тел ьность т и м пульса мен ьш(ЗО указанного значения, существенно возрастает погрешность измерения токов заземления. Максимальная длительность т импульс3 гока заземления ограничена допустимым для сети током /i . так как именно /,(оиределяе1 какую часть <ц>лупериода Т/2 поочередных Ifo;IK.)ючсний f101K)»3 с»TH к заземленик) может занимать импульс длительностьк> т, 1. е. /. ) 7 /ма« > (.умл<а периода Т переключении и вр»мени сра63тывания отклк>чающего аппарата с целью обеспечения безсшасносчи н»;(Олж45 н а и ре Вос ходит ь ().35 (),4 с. С,o»TH(т(твенно д.)ит»льность п(<уз /= Т вЂ” т может 6ьпь вы6рана H Ilp(д<,lах 3 т 1 . T
2 /»... 2 2 или 1415314 — l. т 2 т=0,01 — 9,85 10 =0,15 10 с. Устройство для реализации способа содержит (фиг. 1) ключи 1 и 2, генератор 3, измерительные сопротивления 4 и 5, пороговые устройства 6 и 7 и исполнительный орган 8. Сопротивление 4 через ключ 1 подключено к положительному полюсу 9 сети, а сопротивление 5 через ключ 2 к отрицательному полк>су 10 сети. Входы управления ключей 1 и 2 соединены с выходами генератора 3. Точка соединения сопротивления 4 и ключа 1 подключена к первому входу порогового устройства 6. Точка соединения сопротивления 5 и ключа 2 подключена к первому входу порогового устройства 7. Свободные выводы сопротивлений заземлены. К вторым входам порого- 20 вых устройств 6 и 7 подключены источники эталонных напряжений соответ TBcHHo с ( и Ь .. Выходы пороговых устройств подключены к входам исполнительного органа. В качестве ключей 1 и 2 предпочтительно использовать полупроводниковые ключи. В качестве исполнигельного органа 8 мо кет быть использована серийная коммутационная аппаратура .Iëÿ включения-очклю:.(íèÿ силовой сети. На фиг. 1 показаны 30 сопрот(вления 1! и 12 утечек на землк> с каждо(() полюса контролируемой сеlII. Предположи 1, имеечся o Th посToHIIH010 тока напряжением:32013, емкoстt С которой при длине кабеля 500 м составляег 10 Ф. Ток /», =0,05Л (по отраслевым нормам электробезопасности). Допустим, для указанной сети по техническим условиям задан T0h /;p =-10 А. Время срабатывания огключающего аппарата 0,1 с. (опротив.гение R н цепи каждого полюса выбираем, например, равным 1 кОм. Период поочередных подключений полюсов сети выбран Т= — 0,0 > с, что в сумме с временем срабатывания отключающего аппарата не превышает 0,4 с. Длительность пауз должна находиться в пределах 45 103002,, 002, 0 > 0,05 2 т. е. 9,8.10 Выбираем (=9,85 10 с. Защита сети постоянного тока от утечек тока на землк> осуществляется следующим образом. Подключают, например, поло.кительный полюс сети к заземленик> через сопротивление 1кОм. Длительность т подключения полюса сети устанавливают равной T= Измеряют ток утечки положительной полярности, протекающий через сопротивление. Если между отрицательным полюсом сети и землей существует утечка, вызванная сопротивлением, предположим, равным 7 кОм, а сопротивление утечки противоположного Iloлюса близко к бесконечности, то в цепи сопротив.пения R протекает ток 320 В / (1 кОм+7 кОм) =0,04А. Сравнивают измеренное значение тока утечки с эталонным значением, в качестве которого по нормам электробезопасности принимают значение допустимого длительного тока утечки на постоянном токе равное 0,05А. Сигнал на отключение сети не формируют, так как измеренный ток утечки не превосходит эталонное значение. Отключают положительный полюс сети от заземления. Выдерживают паузу длительностью 9,85 10 с, в течение которой ток утечки, вызываемый защитой, отсутствует (фиг. 4). Затем подключают отрицательный полюс сети к заземлению через сопротивление 1 кОм. Длительность подключения полюса устанавливают равной 0,15.10 с. Измеряют ток утечки отрицательной полярности. протекак>щий через сопротивление R. Если меж.)ó положительным полюсом сети и землей сущеoòâóåò утечка, вызванная, предположим, электрическим сопротивлением, равным 1 кОм, То в II(IIII из м ерительногo сопротивления протекает ток 320 в/ (1 I Ov I кОм ) =0,16Л. Сравнивают измерительное значение тока с эта.понным значением 0,05Л. Формируют сигнал на отключение сети, так как измеренный ток утечки превосходит эталонное значение. Если ток утечки не превосходит эталонное значение, то сигнал на отключение сети не формируют. Затем отключают отрицательный полюс сети от заземления. Выдерживают паузу, длительностью 9,85+10 с, в течение которого ток утечки, BhIçÂÿííûй защитой, oTc)T(. TÂ>(pT. Вновь подключают положительный полюс сети к заземленик>, после чего все операции повторяются. Таким образом, предлагаемый способ защиты электрическОй сети постоянного тока от утечек на землю обеспечивает повышение электробезопасности за счет значительного снижения значения токов утечки, вызываемых самой защитой, а также уменьшает число необоснованных отключений сети за счет оптимизации характеристик защиты путем оптимизации характеристик защи.гы путем значительного уменьшения области переза1циты. 4 5314 Формула изобретения 708 7878 Р, кОн Способ защиты электрической сети постоянного тока от утечек тока на землю, заключающийся в том, что поочередно подключают каждый полюс сети через элемент сопротивления к заземлению, измеряют ток утечки каждого полюса сети, сравнивают его с эталонным значением и формируют сигнал на отключение сети при превышении измеренным током эталонного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения электробезопасности и сокращения числа необоснованных отключений сети, а после отключения каждого полюса от заземления выдерживают паузу, длительность t которой устанавливают в пределах (J — - в а ) Т <--/(Т p(/макс 1 где С вЂ” емкость сети, Ф; R — сопротивление, через которое полюса подключаются к заземлению, Ом; /т — допустимое для сети среднее значение токов утечки, А; /мак длительный допустимый ток через человека, А; Т вЂ” период подклкэчений полюса сети к заземлению, С. 1415314 E)Ä jropf E, О T/2 1415314 (оставитель К). Зорин Редактор О. Головач Текред И. Вер(с Корректор М Пожо Заказ 3879 50 Тираж 650 Подписное В11И1!11И Гос1 (apcTBl н(ин и l ()мите и (.(.(:Р по;илам изобретений и открытий 113035, Мо«ква, Ж 35, Раушская наб., д. 4 5 Производственно-полиграфическое и(идприязне, г Ужго1н>д, хл Проектная, 4
