Устройство для защиты от токов однофазного замыкания трехфазных электросетей с изолированной нейтралью
изобретение отиосится к области :,;1ектротехники, в частности к устройствам ,ащиты от однофазны.х замыканий на землю и к заи1итным устройствам электробезонасности и иротивоножарной те.хники, и может быть исг1ользова)1О в любой отрасли иромыи1ленности, сельского хозяйства, траиснорта, строительства и связи, где применяются источники электропитания как стационарные , так и нередвижные, с изолированной или ко,мпенснрованнои н(,1Ь1 напряжением до 1000 В, Цель изобретения повьинение достоверности с|1абат1)1вання :ta шиты и ее быстродействия. При ано|1- ма;1ьном режиме работы э.1ектросеги си1 налы с определите,1я 14 (jia.bi (. возркснкм н|и) водимостью изолинии сети и с измерите,1я 15 активпого сонротив,1ении поступают на логический блок 16, В1)П10лненный по с.хеме 3 2И, Си1 на. 1 с выхода логического б/юка поступает через э,1емер|т памяти с б.юкирОБКой и усилитель на управляющий в.ход соответствующего и унтируюн1его вык,1ючателя 3 5, Пос.ледний открывается и замыкает новрежденныГ участок сети на зем.чк) череч нредох 1апите.11т, рованный резистором, и датчик 12 тока. 1ри нревып1ении ве.шчиной тока порогового значения сигна.ч с выхода датчика тока через формирователь 13 импу, поступает на вход б,токипонки э.темептов памяти, которые отк.пючают ппнтирую Н1ие выключатели, В с.чучае много(}1азно1 о замыкания при значите.тьной ве.1ичине тока че|1ез Н1унтируюни1Й вык,1ючатель про исходит riepei opaHHe н 1едохраните.тя в цепи пуптируюшего выключателя и ве,1ичина тока через последний О1 раничивается со противлением. 4 з.п. ф-,1ы. I H,I. Ф (Л 01 со СП
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1415315 А 1 (5F) 4 Н 02 H 3) ) tj
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ men<>
><ал аччик
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4194597, 24-07 (22 ) 16.02.87 (46) 07.08.88. Ьюгь ¹ 29 (71) Научно-исследовательский, проектнс> конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) В. И. Езовских, T. Н. Светочева и )О. С. Шабанов (53) 621.316.925 (088.8)
l56) Авторское свидетельство СССР
¹ 868650, кл. С) 01 )с 31/08, 1980.
Авторское свидетельство ГГГР .х(905883, кл. G 01 К 31/02, !982.
Авторское свидстельство СССР т№ 1056342, кл. Н 02 Н 3,, 16, 1981. (54) "..TÐÎÉÑTÂO . 1,.1Я ЗАШИТЫ ОТ
ТОКОВ О. 1НОФАЗНОГО ЗА<ЧЫ КАНИ Я
ТРЕХФАЗНЬ1Х 3. 1F КТРО(ЕТЕЙ с. ИЗО. 1 И 1 О В А Н Н О И Н Е) 1 Т Р А. 11) )О (57) Изобретение относится к об.)а "I è э,)ектротеxHHKH. в частности к устройствам )ащиты от однофазнь(х замыканий на зем 110 и к защитным устройствам элс ктробезопасности и противопожарной техники, и может быть использовано в любой отрасли промып>ленности, сельского хозяйства, транспорта, строительства и связи, где применяются источники электропитания как ста)сионарные, так и передвижные, с изо.)ированной или компенсированной lf(итр;1 II,I< напряжением до 1000 В. 1)ел! изоб(н гс 1»1>1 повышение достоверщ>стп (рабаты!)пнин
lit HThI и ее быстродействия. 11ри l 1lo!)мальном режиме работы э.t(
15 активного сон роти и, l(f1 f1 H (ьо(тупак> г и;1 1oI HH((KHH б10к 11), Bl>»10111(. нный
3 2 И . С И Г Н а. 1 (B f>l > 0;( ÃO б, 10ка поступает чс ре:< элем IIT памяти с бл(>кировкой и у lfлитс,fh f1
ВХ»Д (OOT B(Т(Т и > 1011 1(I 0 II I) НТ И () Х f011((ГО Bl>1ключателя 3 !). !!ос.)едний открына T(>I и замыка T поврежденный у часToh сети на землн) через предохраните.>ь, »)п>унтирО ва н н ы Й р(.:)истором, и 1
11ри превышении велич и ной ток;1 )н) рог< >Bof o значения си п)ал (выход;1,!и T »>к;1 тока через формирователь 13 и ми ул ьс»B поступает на вход блоки(н>вки элс мс н f 0« памяти, которые <>тклк>чан>т fill нтирун> щие выключатели. В случае м>)ого(!>!)зного замыкания при значительной ве.IH÷»íc Тока через шунтирующий выключат(ль пр<> исходит перегорани(предохранителя в II(пи шунтирующего выклк)чателя и ве,»f«IIIIB тока через после;!ний ограничивается o противлением. 4 з.н. ф-.lы, 1 ил.!
4!
l11обр«т«нис огносится к электротехник«, н ч»сгности к устройствам !вшиты от оЛнофа.(ных зачыканий на землю и к за!цитныл< лстроствач электробезонасности и Ilpoгивоцож»рной т«(ники, и может быть ис(гол ьзова !Ко в л юбой отрасли и ромы ц!леннос 1 и, ссльс кого .хозяйства, транспорта, t ГРОИТ(>Г1ЬСТВс> И BH:3H, 1 ;I«ц Р И Ч(Н Я(()ТС Я
И(ТОЧИ ИКИ HЛС КТГ)ОНИТ»НИ Я, К»К СТ3 ЦИОНс1Рныс, т»к и fl(релвижные, с изолированной
Itëè к<>мн«H(ированной нейтр» lt K) нанряжсIII! ч;IO 1000 В.
I I< ëüê) изобретения является повышенис (ос!Овсрнсцти tрабатывания защиты и се быстроле иствия.
11» ч«ртеж(нрслставлс на функциональн»я «õtм» нрсллагаечого устройства. ,л стройство состоит H i оцрелелителя I
<с)ЛI КНХ Blllt ИС Я H;i 3< Ч.IК) фс) (Ы, СОС (Hilt II но! О ll(pt(ûi(I, вторы ч и третьи ч вхолачи ф» !»чи Bëñ ктроссти и четвертым с
«чляной шиш>й, d выхолами с соотB(It гнл к>щил! и Iit ðBû ÷, вторым и трс тьим нхол;<м и блок» 2 уllpdB»«íèÿ, который выл >л»ми нри(о«лин«н к управляющил!
), и h p<);(;i ч !!<у}п и рл юших выключателей 3 и lllo.1нсннь!х, напричер, на встречно нк, if<»<«fili! f Оптрс>нных тирнстОр»х
l1<. pBh!«Ныволы ц!унтирующих выклк>ч»-! (лс и, 5 ч«рез ограничительные резисторы
6 8 < oo TBt гственно, зашунтированные бысTpo;(t и< I нл к>шими црелохр»нителячи !! I, :I<) («<и (Htl«III,I h ф»зал< ).It кгр<кс ги В)орыс.
«>(.(инt ны нч«ст«и чс рез л»т !ик !2 Toh!
I I Р Н(<)((ll il(. ll1>l К !С Л!. 1Я IIOH I II» Н(Быхол (;ITHHh» 12 Toh» соединен с вхо,<Оч формировагсля 1:3 импульсов, выхо;(когopol со((ин(. ll t ч«твс ртыч вхолоч блока 2
Ч !1Рсl Н,(С Н И Я.
О!!релслитель 3»чкнуBI(lt йся на зем !к) ф».(ы солержи1 ollp(.1елитель 14 фазы
«Ho»pot н(сй нровс>лил<<ктьк> (полной) изс>ля-! (1tH с«ти <>silo«III«.!ьно земли, измсритсль I;> ,iklHBllol o со!!1югив I(ния и .!огичсский
6, !Ок 16>.
В h» I««I.B« определителя 14 фазы с возросlllt. и провоЛичостьк> изоляции может 6l>IT!.
Ht lioль.1<>B3l«) изв«л!нк техническое рсшсн!и, облаяакццсс Лсктаточнычи 6t itтро,(«йстви«м и чувл вит«льнол ью, рсагирую-! цс«н» прс)нс ссы в электросети возникаlo 1!чсритс.>ь 15 »ктивного сопротивления и.(О.<яции сети содержит нослеловатсльн<) О<.,(ИН(ННЫ(Iс)ТЧИК 17 СоирОТИВЛ(НИя, .(< тскгор 18 (16)tолютных зн»чений экстр«млмов и пороговый элечент 19. Форчирс>ьч!гс,lb 1:) нмl(lлh«ов с(>,(«ржи1 I IOt. lt (Otl»Tt,1htlO « >((H tl(>H H t>I(l1P(O()P t! IOB3-! t.1ь 20 >I(pt л! с till<)! ток» в вы!<ря ч;! IIн()с il»llpяж(ни(, ilopol овыи элем(КI1 21 и э, I<. 1(II г 22 ц;1 мяти. 5, 115 1О Ьлок 2 управления имеет три канала, каждый из которых содержит последовательно со«линенныс элемент 23 памяти с блокировкой и усилительный элемент 24. У< тройство работает следующим образом. В норчальном режиме работы электрической сети, т. с. при отсутствии в сети IIoBp(H ;(efIHH изоляции одной из фаз, соответствл кнцсго однофазному замыканию на землю или прикосновению человека к фазночу проволу, а также при отсутствии перекоса емкостей фаз и напряжений сети относительно земли определитель 14 фазы с во!росшей проводимостью изоляции и измеритель 15 активного сопротивления изоляции:1(. возбужлсны и на Н>< выходах от« 7T (т fi >> K) т С и Г н 3.1 ы, !! О это м y с В ы х ОЛО в логического блока 16, реализующего логи !« . Kl функции lp = — ХлХй., в=Хе Х(, с = = Х Х„, раз рс ша ющи. сигна Ihl на вхолы блок» 2 х llp»Bл«ния не поступают, соответ«тв«нно fld выходах блока 2 управления сигналы, управляк>щие шунтирующил(и выклю(ателями ) 5, также отсутствуют, поэтому последние нахолятся в отключенном состоянии и не замыкают н3 землю hoHTpo»IpyeiIhie фа « t сети. lIpH наличии перекоса емкостей или нацряжений фаз сети относительно земли îIlp«.I«.tHT««Iь !4 фазы с возросшей проводимостьк> изоляции срабатывает и ll» одfIoM и:! сгo выхолов, со<>гвстствуюшим фазе . II3H60 Ihlll(. и сл(костьк), появляется сиг нал, н то же время на выходе изме ритсля 15 активного сопротивления изо. я ни и t игнал отсутствует вви(л тс>го, IT() величина »кгивного сс>противления изоляции с«ти за сч T перекос3 ечксктей и IH напряжений нс изменяется, 3 ) iih как на вхо I l>l логическогo блока 11) ноступает только олин сигнал, указанные логические функции н«реализуются и f13 выхолах логического блока 16 сигналы отсутствуK)T, IIo3гол1л лальнсйшей работы лстройства н«ироисхолит. Г1ри возникновении в контролируемой сети <>.(нофазного замыкания на зем IK) или в сл чае прикосновения человека к одной из фаз нроисхолит увел!(чс нис активной (IpoBoлимости изоляции этой фазы и снижени«;ihтивного сопротивления сети отн(кигсльно зсл(ли, ггo является характерным признаком рассматриваемых вилов поврежл«ний. !1оэтому Hd соотв<.тствуюшсч новр ihл< иной фазе выходе опрслелителя 14 фазы «возросшей ироноличостью изоляции ноявг!Яетс>1 информационный сигнал Х„или Х,, илн Х, На выходе порогового элсч«нт» 1!! измерителя !5 величины активного ollpoTHBления изоляции также появляется информационный tигнал Х„. Н».!и Ilf«(вуx информационных сигналов Х„и.IH Хв, или Х, и Х 113 соответствующих вхо,ьах логи !еского 6>лока 16 приводит к ((О с р с! F) 3 1 hi в 3 и и к), I I О Л Л (и (т в и (. ч ч с Г 0 l I 3 14 выходе, соответствующем поврежденной фазе, появляется разрешаю!ций сигнал 1д или У>, или 1,, который через блок 2 управления передается на управляю!ций электрод од!И>го из шунтирующих выключателей 3 -5. Под действием управляющего сигнала шунтирующий выключатель 3 — 5, подключенный через ограничительный резистор 6, 7, 8, зашунтированный предохранителем 9, !О, 11 к поврежденной фазе, срабатывает и через датчик 12 тока, обладающий незначительным сопротивлением, соединяет поврежденную фазу с землей, осуществляя тем самым шунтирование места поврежления. При возникновении однофаз!<оп> короткого замыкания на землю внутри источника или потребителя электроэнергии устройство также срабатывает и Illx нтиру«т место повреждения. При этом чсрез вклк>ченный шунтирующий выключатель Л, 4, 5, соответствующий новреж.l(иной фазс, датчик l2 тока и земляную шину протекает часгь тока нагрузки, величина которого онрсделяется м(стом новреж.lE íèÿ от нача.!а конца обмоток источника или нотребит(ля. Причем прот«кающий ток II(> своей величине превышает ТНК, возникак>щнй llpH повреждениях вне источника или нотребиT(ëÿ э.!ектроэнерги!3. Пол лейс твием тока, цротекан>щего через датчик 12 токи, на выход«носIpgtIpro ноявляется сигна, l, Ilpulfopцион<1«!1,ный нротекак)щс му току, который пола«тся на Вход форл<ир(>вате)!я 13 имнуль 0B В слу13(нрс Bl>IIHE ния ностх накипим снг-! <Влом BE .)ичины установки flop013 срабатывания пороговыи эл«мент 21 срабатываст, элем«нт памяти заномннает )анш>е состояние на время, пока не будет IlpoHBâ(лен Возврат схемы устройства в исходное состояние. (. выхода элемен 1 22 памяти сигнал п(>ступает на четв«ртый вход блока 2 управления, поступивший сигна.l снимает с выхода блока 2 управления сигнал yffp3Bления шунтирук)щим выключателеM 3, 4, 5 и блокирует лальнейшук> работу «xpìû хстройства. Шунтируюц!ии выключатель, который был включен, отклк>чается и тем самым ликвидирует IllóHòèðîâàHèå места по!)реж.!ения. (:Игн<3,1 с выхода элемента 22 намяти также поступает в цени управления и сигнализации эг!«ктроустановкой, обеспечивая, тем самым, сигнализацию о повреждении внутри источника или потре-. бителя электроэнер; ни. Защита шунтирукнцих выключаг«лсй от сверхтоков ос уществляется сл«<ук)н!Нм образом. В случае шунтирования одной из фаз сети и нри отсутствии короткого замыкания на землю в другой фазе путь тока lI POXO.1ÈÒ 01 33 Н<Х 3TH PÎ B3 H HO II фс)З Ы 1(. P(3 соответствующий !нунтиру K>lllHH нредохраl 5315 4 нитель 9, 10, 11, минуя соответствук)!цие ограничительные резисторы !>, 7, 8, н!х нтирующий даннук) фазу выключатель 3, 4, 5, датчик 12 тока, землянук> шину нрово..<имости изоляции электросети и источник 5 электропитания к месту шунтирования, тем самым обеспечивается эффективное снижение тока в месте повреждения. В слх— чае шунтирования одной из фаз и возникновения в другой фазе короткого замыка10 ния на землю пол действием тока двухфазного короткого замыкания шунтируK)щий предохранитель 9, 10, !1, соединенный с зан!унтированной фазой, перегорает и вводит в цепь тока соответствующий ограничительный резистор 6, 7, 8, который ограничивает ток, протекающий через включенный шунтирующий выключатель 3, 4, 5, ло безопасной величины, Tp÷ самым нрелотвращает выход !Нунтирующего выклк>чателя из строя, а это позволяет в качестве шунтирук>щи.(выклк)чател«й применять менее мощные кол< мутационныс. элементы. (. HPëüê> более глубокого ограничения тока, нротекак)щеп) через место новр«ж;!ения, возмож!Н> нрименение компен H25 рх IOIIIpf o мстройства. Та к И м 06 р ñ3 30 м, и (. 11071 Ü.<0 В с3 Н HC Il p(. 1. 1 ñl— гаемого устройства нс> сравнению с из13(THI>l >! IIO IIIO,<ЯР1 НОВЬ<СИТЬ > РОВ« НЬ Э 1 K1 PO6«зонасн(>сти нри эксплуатации электроустановок (изо.IHpOHÇHtfoH нейтралью за с цт 3О IfoBI>i!If«IIH>t бы(:Tpo;1(. HPT<3ffsl H 10«TOBPpHO( (Р363ТЬ<Вс3 Н !1 и Зс)<ЦИТЫ. ФС> ),1!Я.<а Ij !O()РГ>ТЕ Н!Г с! I. Устр()!!ст!30 для защиты от токов Г> <НГ>1ьl ьсl Н Ни 1 РС .>фаЗ Н Ы Х Э1(КТРО— сетей с изолированной н«йтралью, сол«ржащее онрел«литель фазы с возро III(й нроводимостьк> изоляции сети, входы которого нолсоелинены к клеммам для подключения к фс<зным проводам, à выходы 40 к первому, второму и третьему входам логического блока, выполненного но схеме 3-2И, шунтирующие выключатели tf0 числу фаз, подсоединенные с первыми выво<ами к клеммам лля подключения к фаз ным провода м электросети, пт.!ичающеесч тем, что, с целью повын!еHHH достоверности «рабатывания защиты и «е быстродействия, введены первый, второй и третий эг!«мсснты памяти с блокировкой, первый, второй и третий усилители, датчик тока, формирователь импу.<ьсов. измеритель акТИВНОГО СО<<РОТИВ.1«НИЯ ИЗО1ЯЦИИ ОТНО(ИТС.1Ьно земли, причем входы элементов памяти соединены с соответствующими выходами логического блока, а выходы чс рез усилители но <клк)чень! h управляющим Hxo,!ам 55 (оответствун>!цн, !нунтирую!цих выклк)чателей, ла1чик ToK;I подключен мсж.<х вгоры1H BhIBo. t3xfH !Нунтирук>щих ныклю I(IT(xl(й, сс>елиненных в общук> точку. и клеммой 1415315 ((, t t! it ((, ь -! и и с >, к и е н н I t t;t > t » l> () 1 « и „ : It ð«(1! t3l рсс К»ррслт<>р 1 Pt (летии к.3(! к« .3(3, И . » > ти р<>,к (и=>() l I t >.1 t t È (H î(l3lII1I II III I > t t t1>, иi ttii,i i i.»ч; at >,t (.<:(.I ttt> и.i t>t и «и>р< >(tt>t(и,>т>.рь(тн(! I I 3tt I Ц «t,tt t ж;3 1> tt »t 11!»и! и>..(тн(>> it>i ti>i и, <1»! tt сt t>t tt!>I.,i!!!>tf>i!>it, I, к(»р»л, ).> 11р<и > t ti >н. 1 лля полклю и ния к земляной шине, выход латчика тока по 1(<)(.липеи к входу формирователя импульсон, выход которого соединен с нхолом блокировки каждого элемента памяги, измеритель активного сопротивления изоляпии полсоелинен с первым, вторым и третьим нхолами к клеммам лля полклк)чения к фазным пронолам электросети и четвертым входом — к клемме лля подключения к земляной шине, а B I>I X (). (<) М к четвертому входу упомнин) ТО(О логического блока. 2 Устройс! НО по и. 1, oT,øt(àþùåeñÿ гем, ч го и <х(еритсль активного сопротин. l(. llllH ll «> l)l lIlllI 3 I(КТРОС(1 ll ОТНОСИТ(ьЛЬНО и м.(и (3(>Ill<).II((. и и ниле послеловательно с<)t (IIII(нны>..(;(Iчика активного сопротивления и t(>.I)IIIII(I,,I(3(êãОра абсолютных значений экстремумов и порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания. ,">. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что (II) Hòèðóþ(1(èå выключатели соединены последовательно с резисторами, зашунтированными педохранителями. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в ниле последовательно соединенных преобразователя переменного тока в вы10 прямленное напряжение, порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания и элемента памяти. 5. Устройство по и. 1, отличающееся теvl, что шунтирукнцие выключатели выпол15 II(III>1 в ниле встречно включенных оптронных тиристорон.
