Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью

 

Изобретение относится к электроэнергетике , а именно к технике-защиты людей от поражения электрическим током. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения фазы с недопусти

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5у 4 Н 02 Н 3/16

l©hk5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1061213 (21) 4283460/24-07 (22) 29 ° 05.87 (46) 23 ° 02.89. Бюл. М- 7 (72) Н.Н.Сапига, В.П.Козыренко, М.И.Загороднев, П.А.Бондарук и Ю.Н.Шовковый (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1061213, кл. Н 02 Н 3/16, 1982.

„„SU„„1460752 A 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА21ИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С

ГЛУХОЗАЗГМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике -защиты людей от поражения электрическим током. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения фазы с недопусти1460752

= KUT сов(f, мой утечкой тока на землю. При уменьшении сопротивления изоляции одной из фаз в сравнении с другими появляется логический сигнал на выходе соответствующих пороговых элементов

15, 16, 17, который через селектор импульсов поступает на вход соответствующих элементов "Память" 21, 22, 23.

Величина задержки селекторов импульсов 18, 19, 20 позволяет отстроиться от помех. В случае, если утечка тока приводит к ограничению тока в усилителе 4, то блок 5 вырабатывает .сигнал, который проходит элемент

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике защиты людей от поражения электрическим током,и является усовершенствованием устройства по авт.св. У 1061213.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения фазы с недопустимой утечкой тока на землю.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит дифференциальный трансформатор 1 тока (ДТТ), на выход которого подключены конденсатор 2, усилитель 3 и усилительограничитель 4, аналоговый вычитатель 5„ входы которого подключены к выходам усилителей 3 и 4, а выход— к информационному входу схемы ЗАП ЕТ 6, элемент ИЛИ-НЕ 7,первый вход которого подключен к выходу схемы

ЗАПРЕТ 6, а выход — к входу выход25 ного релейного элемента 8, управляющего катушкой коммутационного аппарата 9, датчик 10 тока нагрузки, блок

11 формирования сигнала по скорости изменения тока нагрузки, вход которого подключен к выходу датчика 10, а выход — к запрещающему входу схемы ЗАПРЕТ 6, три датчика 12-14 активного тока утечки на землю, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу ДТТ 1, 35 вторые вх!оды подключены соответст"Запрет" 6, разрешает включение соответствующих блоков сигнализации

37, 38, 39 и обесточивает релейный элемент 8, который отключает электроустановку. Аналогично устройство работает при прикосновении человека, например, к фазе "В" и соизмеримости !! !! естественного тока утечки в фазе А

Для предупреждения ложного отключения в устройстве предусмотрена блокировка отключения по скачку тока утечки, который распознается блоком 1 1 формир ов ания сигнала по скорости измене ния тока нагрузки . 1 ил .

2 венно к фазам сети, а выходы — соответственно к пороговым элементам

15 — 17, три временные селектора 1820 импульсов по длительности, входы которых подключены к пороговым элементам 15-17, а выходы — к входам элементов ПАМЯТЬ 21-23, три элемента

И 24-26, причем входы элемента 24 подключены к выходам элементов ПАМЯТЬ 21 и. 22, входы элемента 25 — к выходам элементов ПАМЯТЬ 22 и 23, входы элемента 26 — к выходам элементов ПАМЯТЬ 21 и 23, выходы элементов И 24-26 подключены к входам элемента ИЛИ 27, выход которого подключен к входам элемента ИЛИ 27, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 7, элементы И 28-30, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу схемы

ЗАПРЕТ 6, а вторые входы — соответственно к выходам временных селекторов

18-20, три элемента ИЛИ 31-33, причем входы элемента 31 подключены к выходам элементов 26 и 29, входы элемента 32 — к выходам элементов

25 и 28, входы элемента 33 — к выходам элементов 24 и 30, а выходы через одновибраторы 34-36 подключены к управляющим входам блоков 37-39 сигнализации.

Напряженые сигнала датчика на выходе тока утечки определяется по формуле

1460752

40 где U, — напряжение на выходе ДТТ 1, с — угол сдвига между напряжением U и фазным напряжением сети.

Выбором величины емкости конденсатора 2 обеспечивают минимальный сдвиг между напряжением Б- и напряжением той фазы, в которой происходит утечка тока на землю. Величина емкости конденсатора 2 находится в пределах 0,7-1,2 мкФ.

Селектор пропускает импульсы, длительность которых превышает время задержки t4. Величина t выбирается из соображений отстроики от импульсных помех и неопасных для человека импульсов тока утечки. На практике t составляет не менее нескольких миллисекунд. ?О

Элементы ПАМЯТЬ 21-23 выполнены на базе схем ИЛИ-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии подается ?6 питание только на блоки 37-39 сигнализации. На управляющих входах блоков сигналы отсутствуют — блоки находятся В исходном сОстОянии ° Выход» ной релейный элемент 8 обесточен. Зд

При включении коммутационного аппарата подается питание на блоки 3-7, 12-33. На вход каждого усилителя 3 и 4 за счет естественного тока утечки на землю подается сигнал, который каждым усилителем усиливается одинаково.

При этом величина коэффициента усиления усилителей 3 и 4 и параметры усилителя-ограничителя 4 подобраны таким образом, чтобы в этом режиме — допустимого естественного тока утечки и отсутствия прикосновения человека — не происходило ограничения амплитуды на выходе усилителя 4. В результате на входы блока

5 поступают практически одинаковые сигналы по амплитуде, а на выходе его напряжение близко к нулю. Сигнал на входе схемы ИЛИ-НЕ 7 равен нулю, а на ее выходе — ло ической "1".

Выходной релейный элемент 8 сраба тывает, а электроустановка остается подключенной к сети.

Если предположить, что фаза А имеет ослабленную по сравнению с другими фазами изоляцию и ток утечки на землю превышает соответствующие токи других фаз, то напряжения на выходе блоков 12-14 в соответствии с (1) равны

U< = щ„, icos (o) =1)

U,>=:- 0,5 KU,, (cos (— „- )=0,5)

0 5KU I cos(- — — и )=0,51

14 T> (3 (2)

Сигналы, поступающие на вход пороговых элементов 15-17, представляющих по сути электронные ключи, преобразуются в логические сигналы для Каждой фазы, т.е ° на выходе элемента 15 будет логическая "1", а элементов 16 и 17 — логические "0".

Возможные колебания величины U, -U связанные с несимметрией фазных напряжений, не влияют на качество работы, так как сохраняются соотношения

U, /U, =2; П„ /U, =2. Логическая информация поступает через селекторы

18-20 импульсов на входы элементов

ПАМЯТЬ 21-23. На выходе элементов

21-23 будут соответственно "1", "0", "0". На выходе элементов И 24-26 и элемента 27 будут логические "0", и, следовательно, изменения состояния релейного элемента 8 не происходит.

При включении нагрузки, например группы потребителей, имеющих Относительно большую долю тока утечки в общем естественном токе утечки на землю, возникает одновременно с изменением тока нагрузки скачок тока утечки. В результате амплитуда сигнала на выходе ДТТ 1 может возрасти до величины, при которой .происходит ограничение выходного сигнала в усилителе 4. В этом случае равенство амплитуд на входах блока 5 нарушается, а на его выходе возникает сигнал, который проходит элемент ЗАПРЕТ 6 и поступает на вход схемы ИЛИ-НЕ 7.

На выходе схемы 7 появляется логический "0", выходной релейный элемент обесточивается и электроустановка отключается от сети. Для предотвращения подобного ложного отключения с блока 11 поступает сигнал на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ

6, сигнал на выходе схемы 7 остается равным нулю, а электроустановка подключенной к сети.

Одновременно с блока 11 сигнал подается на управляющие входы эле1460752

10

40

cos(- — -1=0 5

3 (сов(-" )= 0,5) a сов(- i) = -1) (я. Оэ 5 Т

0 5 Пт т (3) 45 вующего порогового элемента и входом соответствующего элемента ПАМЯТЬ, три тЯ, = " -КН

50 ментов ПАМЯТЬ. Это необходимо для того, чтобы запись информаций в элемент ПАМЯТЬ производилась после окончания переходного процесса.

При прикосновении человека к токоведущим частям, например, фазы А, имеющей повышенную величину (по сравнению с другими фазами) тока утечки. на землю, сигнал на выходе ДТТ 1 возрастает до величины, при которой происходит ограничение его в усилителе 4 и отключение электроустановки от сети. Сигналы на выходе датчиков

12-14 (до отключения электроустановки) в этом случае описываются выражением (2). Следовательно, на выходе селекторов 18-20 будут соответствен-. но логические "1", "0" и "0". На вы». ходе схемы И 28 появляется логическая "1", что приводит к появлению сигнала на управляющем входе блока

3S сигнализации и его последующему срабатыванию. Это означает, что недопустимая утечка тока на землю в фазе А. Время пребывания блока 38 во включенном состоянии зависит от длительности .импульса на выходе од-, новибратора 35.

В случае прикосновения человека к фазе В и соизмеримости (худший вариант) естественного тока утечки на землю в фазе А-и тока утечки на землю, обусловленного прикосновением человека к вазе В, амплитуда сигнала на выходе ДТТ 1 изменяется незначительно, т ° е. на выходе элемента 6 будет логический "0". Напряжения на выходе датчиков 12-14 становятся равными

На входах элементов 21-23 появляются логические "О", "0" и "1", а на выходах — соответственно "1", "О", "1". На выходе элемента И 26 появляется логическая "1", которая поступает на вход элемента ИЛИ 31 и приводит к срабатыванию блока 37 сигнализации — недопустимая утечка тока на землю в фазе В. Одновременно сигнал с элемента 26 поступает на вход элемента ИЛИ 27. Сигнал на выходе элемента ИЛИ-HE 7 исчезает, что при15

30 водит к обесточиванию выходного релейного элемента 8 и отключению электроустановки от сети.

Устройство автоматически фиксирует отказы элементов (обрыв, к.з.) в блоках 3,4,7,8,10 и 11 и некоторые отказы в блоках 12-39.

Преимущества предложенного устройства по сравнению с известным заключаются в возможности обнаружения фазы, в которой происходит недопустимая утечка. тока на землю.

Положительный эффект, который может быть получен в результате использования предлагаемого изорретения заключается в снижении простоев потребителей и повышении электробезопасности. Снижение простоев пот-! ребителей достигается за счет снижения времени на поиск повреждения и в частности автоматического определения поврежденной фазы. Электробезопасность повышается за счет того, что входной сигнал цепи сигнализации поврежденной фазы может быть использован для запуска устройства защитного шунтирования поврежденной фазы.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью по авт.св.

Р 1061213, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей путем обнаружения фазы с недопустимой утечкой тока на землю, дополнительно введены три временных селектора, каждый из которых включен между выходом соответстдополнительных элемента И, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу элемента ЗАПPET а вторые входы подключены соответственно к входам элементов ПАМЯТЬ, три элемента ИЛИ, при этом входы первого элемента ИЛИ подключены соот,ветственно к выходам первого элемента И и третьего дополнительного элемента И, входы второго элемента ИЛИ— к выходам второго элемента И и первого дополнительного элемента И, входы третьего элемента ИЛИ вЂ” к выходам

1460752

Составитель О.Муратов

Техред Л.Олийнык Корректор М.Дсмчик

Редактор В;Данко

Заказ 546/57 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 третьего элемента И и второго дополнительного элемента И, три блока сигнализации, управляющие входы которых подключены через вновь введенные одновибраторы соответственно к выходам трех элементов ИЛИ.