Устройство для защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к защите электрических сетей и электрооборудования и предназначено для защитного отключения трехфазной сети с изолированной нейтралью при недопустимом снижении сопротивления изоляции. Целью изобретения является повышение надежности замыкания на землю путем повышения помехоустойчивости .Приснижении сопротивления изоляции сети до критического значения появляется ток утечки в цепи стабилитрон 5 - резистивный фильтр 8 - сопротивление утечки 32 - заземлитель 10 - вход релейного элемента 14, последний срабатывает и воздействует на отключающую катушку автоматического выключателя сети посредством реле 30. Введенные в схему релейного элемента динистор 21, узел задержки 27, шунтирующий конденсатор 20 и узел смещения 24 обеспечивают повышение помехоустойчивости устройства, а токоограничивающие резисторы б и сглаживающий конденсатор 3 повышают надежность функционирования защиты при металлических коротких замыканиях на землю, так как импульсный ток ограничивается резисторами 6 и сглаживается на конденсаторах 2, 3. 1 ил. СО С

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 Н 02 Н 3/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4306291/ 07 (22) 24,06.87 (46) 15.06.91. Бюл. ¹ 22 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.Р, Бируни, Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт профилактики пневмокониозов и техники безопасности и

Алмалыкский горно-металлургический комбинат им. В.И. Ленина (72) В.Г. Палванов, Ш,Г. Насритдиное, К.С.

Хасакое, А.И. Шамукимов, И.Б. Зайцев, Е.С.

Гавриленко, А,В. Плешков и А.А. Лосевский (53) 621.316,925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1166212,,кл. Н 02 Н 3/17, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1267527, кл. Н 02 Н 3/17, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЫО (57) Изобретение относится к защите электрических сетей и электрооборудования и предназначено для защитного отключения

„„3 Ц „„1656627 А1 трехфазной сети с изолированной нейтралью при недопустимом снижении сопротивления изоляции. Целью изобретения является повышение надежности замыкания на землю путем повышения помехоустойчивости, При снижении сопротивления изоляции сети до критического значения появляется ток утечки в цепи стабилитрон 5 — резистивный фильтр 8— сопротивление утечки 32 — эаземлитель 10— вход релейного элемента 14, последний срабатывает и воздействует на отключающую катушку автоматического выключателя сети посредством репе 30, В веденн ые в схему релейного элемента динистор 21, узел задержки 27, шунтирующий конденсатор 20 и узел смещения 24 обеспечивают повышение помехоустойчивости устройства, а токоограничивающие резисторы 6 и сглаживающий конденсатор 3 повышают надежность функционирования защиты при металлических коротких замыканиях на землю, так как импульсный ток ограничивается резисторами 6 и сглаживается на конденсатооах 2, 3.,1 ил.

1656627

30

50

Изобретение относится к защите электрических сетей и электрооборудования и предназначено для защитного отключения трехфазной сети с изолированной нейтралью при недопустимом снижении сопротивления изоляции, Цель изобретения — повышение надежности в работе при металлических коротких замыканиях на землю путем повышения помехоустойчивости.

На чертеже показана схема устройства защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Устройство содержит источник питания в виде трехфазного выпрямительного моста

1 с подключенными к его зажимам постоянного тока сглаживающими конденсаторами

2 и 3, а также делителя в виде двух последовательно включенных стабилитронов 4 и 5.

Вход выпрямительного моста 1 подключен к защищаемой сети через последовательно включенные токоограничивающие резисторы 6 и токоограничивающие конденсаторы

7. Плюсовый вывод выпрямительного моста

1 соединен с нулевой точкой трехфазного резисторного фильтра 8, подключенного к защищаемой сети и через блокировочный резистор 9 с основным заэемлителем 10.

Минусовый вывод выпрямительного моста соединен через подстроечный резистор 11 с дополнительным заземлителем 12. Средняя точка делителя напряжения на стабилитронах соединена с основным эаэемлителем 10 через конденсатор 13. Релейный элемент 14 выполнен в виде несимметричного триггера на транзисторах 15 и

16. Эмиттер первого транзистора 15 и — р — п— типа соединен с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 4 и 5, база этого транзистора соединена через входной резистор 17 с основным заэемлителем 10, через регулируемый резистор 18 — с минусовым выводом выпрямительного моста 1, через включенный в обратном направлении диод 19 — с эмиттером же транзистора. Параллельно базо-эмиттерному переходу транзистора 15 включен конденсатор 20. Коллектор этого транзистора соединен с катодом динистора 21, анод которого через резистор 22 связи соединен с базой второго транзистора 16 р-п-р-типа.

Эмиттер транзистора 16 соединен с катодом диода 23 узла 24 смещения, а через первый резистор 25 узла смещения — с выводом средней точки делителя напряжения.

Между плюсовым выводом выпрямительного моста и базой второго транзистора включен второй резистор 26 узла смещения, Узел

27 задержки, выполненный в виде параллельной RC-цепи, включен между анодом цинистора 21 и плюсовым выводом выпрямительного моста, Коллектор второго транзистора 16 через резистор 28 обратной связи и диод 29 соединен с базой первого транзистора 15. Обмотка электромагнитного реле 30, эашунтированная диодом 31 в обратном направлении, включена между коллектором транзистора 16 и минусовым выводом выпрямительного моста 1. Сопротивление изоляции сети на чертеже показано в виде резисторов 32.

Устройство работает следующим образом, При сопротивлении изоляции сети, значительно превышающем уставку отключающего сопротивления утечки, ток источника оперативного и опорного напряжений заМыкается по контуру: плюсовой вывод выпрямительного моста 1 — резистор 9— основной заэемлитель 10 дополнительный заземлитель 12 — подстроечный резистор 11 — минусовый вывод выпрямительного моста

1. К база-эмиттерному переходу транзистора 15 в этом режиме приложено обратное напряжение, поэтому он заперт. Надежное запирание транзистора 15 при отсутствии утечки обеспечивается также падением нап ряжения на диоде 19 при протекании через него постоянного тока, установленного подстроечным резистором 18. Величина этого тока определяет порог срабатывания транзистора. Надежное запирание транзистора

16 обеспечивается отрицательным падением напряжения на диоде 23, поступающим на его базу через второй резистор 26.

Благодаря включению последовательно с резистором 22 динистора 21 и последовательно с резистором 28 диода 29, указанные обратные связи начинают действовать при существенном снижении напряжений на коллекторах соответствующих транзисторов в процессе их отпирания. Этим обеспечивается повышенная помехоустойчивость триггера при наличии в сети импульсных помех. Помимо этого. благодаря включению динистора 21 существенно снижается напряжение на коллекторе запертого транзистора 15, что способствует более стабильной его работе в режиме, близком к срабатыванию устройства. Срабатывание триггера от мощных импульсных помех предотвращается узлом 27 задержки, замедляющим срабатывание триггера на 20 — 30 мс.

При снижении сопротивления изоляции

Сети до критического значения появляется ток в цепи: катод стабилитрона 5 — трехфаэный реэисторный фильтр 8 — резистор 32 утечки — земля — основной заземлитель 10— входной резистор 17- диод 19 - анод стабилитрона 5. Этот ток, протекая через диод 19

1656627 в обратном направлении, уменьшает абсолютное значение его тока, первоначально заданное резистором 18. Как только величина оперативного тока достигне значения тока, протекающего через резистор 18, диод 19 закроется и при дальнейшем увеличении оперативного тока часть его начнет протекать через баэо-эмиттерный переход транзистора 15 и вызовет его отпирание.

Отпирание транзистора 15 вызывает включение динистора 21 и отпирание транзистора 16. Последнее вызывает отпирание диода 29, благодаря чему начинает действовать положительная обратная связь через резистор 28, удерживающая транзистор 15 и весь триггер во включенном состоянии.

Отпирание транзистора 16 приводит к срабатыванию электромагнитного реле 30, контакты которого воздействуют на отключающую катушку автоматического выключателя, в результате чего происходит обесточивание поврежденной сети.

При несимметричных (однофазных или двухфазных) снижениях сопротивления изоляции сети на постоянный оперативный ток, протекающий через база-эмиттерный переход транзистора 15, накладывается положительная полуволна появляющегося при таких утечках тока нулевой последовательности, В результате защитное устройство начинает срабатывать при более высоком общем сопротивлении изоляции защищаемой сети, чем при симметричной трехфаэной утечке, Степень деформации характеристики защиты при несимметричных утечках зависит от величины емкости конденсатора 13.

При металлических коротких замыканиях фазы на землю основная часть тока нулевой последовательности будет протекать через сглаживающие конденсаторы 2 и 3, минуя стабилитроны 4 и 5, благодря чему исключается значительное снижение напряжения нэ этих стабилитронах. Конденсатор 20 обеспечивает снижение пульсаций напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 15 и защиту этого перехода от импульсных токов, а резисторы 6 ограничивают величину указанных импульсных токов, возникающих при металлическом коротком замыкании одной или двух фаз на землю.

Таким образом, введенные второй сглаживающий конденсатор, токоограничивающие резисторы и шунтирующий конденсатор обеспечивают надежное функционирование устройства в режимах металлического короткого замыкания фаз на землю.

В устройстве — прототипе электромагнитное реле подключено на напряжение источника оперативного тока, при этом ток срабатывания реле определяется по форму5 ле:

Я Р

P P (1)

Up Up где Рр и Up — соответственно мощность и напряжение срабатывающего реле;

10 Up — оперативное напряжение устройства.

В предлагаемом устройстве ток срабатывания определяется по формуле

15 д LI (2) где Upï — опорное напряжение устройства, Из формул (1) и (2) видно, что при одинаковой мощности срабатывания в предлагаемом устройстве требуется электромагнитное реле с током срабатывания, примерно е два раза меньшим, чем в прототипе. Ток делителя напряжения на стабилитронах 4 и 5 в основном зависит от тока срабатывания электромагнитного реле, следовательно, снижение его при неизменном нап ряжении стабилизации приводит к снижению мощности, потребляемой делителем и уменьшению емкости токоограничивающих конденсаторов.

Формула изобретения

Устройство для защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью, содержащее трехфазный выпрямительный мост, делитель напряжения на стабилитронах, релейный элемент. трехфазный резистивный фильтр, обмотку электромагнитного реле, зашунтированную диодом в обратном направлении, резистор обрат4о ной связи, причем выводы переменного тока трехфазного выпрямительного моста подключены к токоограничивающим конденсаторам, а выводы постоянного тока — к делителю напряжения на стабилитронах, 45 минусовый вывод трехфазного выпрямительного моста подключен к первому сглаживающему конденсатору и через подстроечный резистор — к первому заземлителю, плюсовый вывод трехфазного выпрямительного моста соединен с нулевой точкой трехфазного резистивного фильтра и через блокироеочный резистор с вторым заземлителем, релейный элемент выполнен в виде несимметричного триггера на транзисторах разного типа проводимости, при этом эмиттер первого транзистора и-р-п-типа соединен с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и через конденсатор с вторым заземлителем, база

1656627

Составитель Л. 8аськова

Редактор Л. Пчолинская Техред M.Moðãåíòàë Корректор T. Малец

Заказ 2056 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 первого транзистора соединена через входной резистор с вторым заземлителем, а через включенный в обратном направлении диод — с эмиттером этого же транзистора и через регулируемый резистор с отрицательным выводом трехфазного выпрямительного моста, база второго транзистора р-и-р-типа соединена с первым выводом резисторасвязи,отличающееся тем.что, с целью повышения надежности в работе при металлических коротких замыканиях на землю путем повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены второй сглаживающий конденсатор, три токоограничивающих резистора, включенных последователbHQ с токоограничивающими конденсаторами, динистор, узел задержки, диод обратной связи, шунтирующий конденсатор и узел смещения, состоящйй из л; ода,первого и второго резист-,; в, при м второй сглаживающий ко. .; нсатор ючен последовательно с персим, общая .: ка этих конденсаторов соединена с вывол, средней точки делителя напряжения на ,габилитронах, а второй вывод второго

-, ëàæèâàþùåãî конденсатора соединен с плюсовым выводом выпрямительного моста, первый резистор узла смещения подключен между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и эмиттером

5 второго транзистора, второй резистор— между плюсовым выводом выпрямительного моста и базой второго транзистора, катод диода узла смещения соединен с эмиттером второго транзистора. а анод — с плюсовым

10 выводом выпрямительного моста, катод динистора соединен с коллектором первого транзистора. а анод — с вторым выводом резистора связи, узел задержки, выполненный в виде параллельной RC-цепочки, под15 ключен между анодом динистора и плюсовым выводом выпрямительного моста, шунтирующий конденсатор включен параллельно база-эмиттерному переходу первого транзистора, катод диода обратной

20 связи подключен к базе первого транэист..ра, а анод через резистор обратной связи соединен с коллектором второго транэист. ра и обмоткой электромагнитного реле, другой вывод которой подключен к минусовому

25 выводу трехфазного выпрямительного моста.