Способ защиты электрической сети от утечки тока на землю

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советских

Социалистических

Республик

<1>675512 (61) Дополнительное к ++I сви (22) Заявлеио120476 (2t) 2345283/24" 07 (51)М. Кл г с присоединением заявки Йо

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

ГССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК621. 316. .925 (088.8) Опубликовано 250779. Бюллетень Но 27

Дата опубликования описания 250779 (72) Авторы иэо6ретения Р.М. Лейбов, В.B. Козловский, Ю.Н. Камынин

Конотопский ордена Трудового Красного Знамени

Заявитель электромеханический завод Красный металлист : (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

ОТ УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике, точнее к средствам электробезопасности, и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током, преимущественно в сетях переменного тока напряжением до(1140 В,. изолированных от земли, Иэвестны способы защиты от утечек в электрических сетях переменного то-10 ка,изолированных оТ земли, основанные на их отключении при ассимметрии напряжений относительно земли, обусловленной повреждением одной из фаэ или прикосновением к сети человека (1) .

Наиболее близким по техниЧеской сущности является способ защиты от утечек, основанный на отключении сети при снижении сопротивления ее изоляции относительно земли до предельной величины, контролируемой пороговым элементом (2) . По известному спобу на сеть переменного тока накладывают оперативный постоянный ток, величину которого контролируют пороговым элементом, и отключают сеть при повьыении оперативного тока до предельной величины, При этом предельную величину оперативного тока выбирают такой, которая соответствует предель,но допустимой величине сопротивления изоляции сети, ограничивающей длительный неотключаемый ток через человека при его прикосновении к сети величиной 30 мА, Основной недостаток известного способа защиты в том, что сеть отключают при снижении сопротивления изоляции независимо от тоi о," какими причинами оно вызвано; прикосновением человека, увеличением ее протяженности и количества токоприемников,"старением изоляции или другими причинами. Хотя снижение сопротивления изоляции сети вследствие прикосновения человека более редкое событие, чем вызванное увеличением ее протяженности, количества токоприемников и другими причинами, по известному способу уставки отключающих сопротивлений аппаратов защиты от утечек выбирают по величине длительного неотключаемого тока для человека равной 30 мА. При такой величине уставок аппараты защиты в сетях большой протяженности и с больщим числом токоприемников, в которых сопротивление изоляции соизмеримо с величиной уставки, довольно часто отключают сеть, что влечет простои технологического оборудовання.

1

3 675512 4 ,м—

Недостаток усугубляется тем, чтб тавкой. Пороговый элемент . ограничиповышение электробезопасности эксплуа- вает нижний предел сопротивления изотации сетей требует снижения величины ляции и сети относительно земли. Посдлительного неотключаемого тока через ледний выбирают по допустимой величичеловека, а это возможно лишь эа счет не кратковременного тока для челове/ . увеличения отключающего сопротивления ka, обусловленной максимальным времеизоляции сети относительно земли. 5 нем пребывания его под напряжением.

Последнее влечет допблнительные Устройство работает следующим об -эатраты на поддержание более высоко- разом. го уровня сопротивления изоляции се- Величина оперативного тока опредетей отнбсительно земли. ляется сопротивлением изоляции сети

11ель изобретения - сокращение чис- 10 относительно земли R«R, R,и сола необоснованных отключений сети,и - — протйвлейием" утечки Byrd (в частном вызванных ими простоев технологическо- случае сопротивлением человека Rg ) . го оборудбвамйя и повйиение элект1ю-" при симметричном снижении общего собеэопасности эксплуатации сетей. противления изоляции сети относительЗто достигается тем, что в иэвест- 15 но земли до предельно допустимого ном способе защиты электрической сети оперативный TOK возрастает до величиот утечки тока на землю, основанном ны уставки порогового элемента, котона наложении оперативного тока с час- рый подает команду на отключение сетбтой, отличной от частоты тока сети, измерений, преобразовании и сравненин 20 В случае возникновения утечки отего c первой эталонной величиной и ключение сети производится только тогформйрбванйи сигнала в случае превы" да, когда она вызвана прикосновением шения- его над первой эталонной вели" к сети человека и представляет для чиной, дополнительно производят изме- него непосредственную опасность. рение скорости нарастания опеРативно- 5 Случаи возникновения утечек," вызго тока, преобразование его в элект" ванные снижением сопротивления иэолярический сигнал, сравнение полученно- ции сети (иэ-зи ее повреждения, отго сигнала со второй эталонной величи- сыревания и других причин), не вызыной и формирование дополнительного вакнаих непосредственной опасности -отключающего сигнала в случае превы- для человека, отключения не проиэвошения полученного сигнала над второй 30 дят, В этом случае ограничиваются поэталонной величиной. дачей предупредительного сигнала о

Способ основан на известном свойст- наступившем некотором снижении уров-ве организма человека, заключающемся ня безопасности, который может быть в том, что электрический ток, проте- восстановлен в ближайшую ремонтную кающий через человека, нарастает во 35 åíó

"-- времени, причем скорость. его нараста- Распоэнавание причины, вызвавшей ния пропорциональна начальной величи- снижение сопротивления изоляции до1

1 не тока, а длительность этого процес- . стигается исходя из того, что скоса составляет не менее 0,4 с. рость нарастания тока через возникшую

Предлагаемый способ позволяет они- 40 утечку оказывается неодинаковой и зазить величину отключающего сопротивле- висит от того, явилась ли она реэульния изоляции сети,, так как обеспечи- татом прикосновения человека к сети вает различение сйижения сопротивле- или повреждения изоляции сети. Так, ния изоляции сети при прикосйовении ток через утечку, созданную поврежде" " "человека"от снижения сойротивления 45 нием изоляции, достигает установивше изоляции сети по другим причинам, что гося значения практически мгновенно. достигается путем контроля скорости В отличие от этого ток через прикоснарастания оперативного тока (в отли- Мужаегося человека нарастает во вречие от контроля величины оперативно- мени с определенной скоростью, котого тока по известному способу) . 50 рая в каждом конкретном случае постона чертеже дана принципиальная os" .яина и зависит от его. начальной велима устройства зашиты от утечек, с по- чины. Как.,fIokaaarrH исследования, домощью которого осуществляется способ. . - Пустимым кратковременным-токам для

Оно содержит устройство, источник человека соответствуют скорости его

1 ойеративного постоянного тока, вклю- нарастания от 1 до 200 мК/с, что обесченный между сетью и землей через при- печивает возможность срабатывания соединительный фильтр 2 и пороговый зашиты. элемент 3. Устройство снабжено селектором 4 импульсов, выполненным в виде С целью повышения электробеэопасдифференцируюшего "звейа,"и нуль- орга- кости, величина длительного неотклю- на. 60 чаемого тока через человека может

Дифференцируюшее звено преднаэначе- быть снижена путем настройки нуль-арно для контроля скорости нарастания гана селектора импульсов 4 предлагаеоперативногб тока, а нуль-орган спу- мого устройства на минимальные значежит для сравнения действительной "ско- ния контролируемой скорости нарастаyîñòè нарастания оперативного тока с 65 ийя оперативного тока, которые принипредельно допустимой, задаваемой ус- мают в диапазоне от 1 до 10 мА/с, что 675512 6 и переменный ток (например, сети зарядных устройств). В этом случае должен быть применен в качестве оперативного переменный ток, частота которого должна отличаться от частоты переменного тока защищаемой сети. и 5 Использование предложенного способа защиты от утечек в электрических сетях переменного тока и обеспечивает по сравнению с соответствующими способами резкое снижение числа отключений сетей вследствие срабатывания аппаратов защиты от утечек при обеспечении защиты человека от поражения электрическим током в случае его прикосновения к сети при токах, превышающих величину предельно безопасного.

Это обеспечивает значительное сокращение простоев технологического оборудования и безопасность эксплуатации сетей. соответствует предельно безопасным токам для различных людей.

При прикосновении к сети человека через него протекают небольшой опера тивный ток и переменный ток сети, se личина которого обусловлена напряже ием сети, сопротивлением ее изоляци относительно земли и быстро уменьшаю щимся начальным сопротивлением человека. Скорости нарастания оперативного и переменного токов, протекающих через человека, одинаковы, поскольку они вызваны и определяются од ной причиной — уменьшением электриче кого сопротивления человека, Вследст вие этого на выходе дифференцирующег звена, включенного в цепь оперативно го тока, появится прямоугольный импульс напряжения, поскольку скорость нарастания оперативного тока постоян на. Величина этого импульса пропорци ональна скорости нарастания оператив- 20 ного тока и, следовательно, переменному току сети, протекающему через человека, а его длительность будет определяться общим временем срабатывания аппарата защиты от утечек и отклю-25 чения сети, С выхода дифференцирующего звена импульс напряжения подается на вход нуль-органа, который сравнивает его параметры с заданными и при ..х превышении подает команду на откл чение сети.

В случае возникновения утечки, вы- . званной повреждением изоляции сети, когда общее сопротивление изоляции сети относительно земли больше предельного допустимого, на выходе дифференцирующего звена появится импульс напряжения, который по форме и величине отличается от импульса, вызванного прикосновением к сети человека, и, следовательно, не вызовет отключе- 40 ние сети.

Аналогичным образом может быть создана защита от поражения человека электрическим током и в сетях постбянного тока, но в этом случае в ка- 45 честве оперативного должен быть применен переменный ток. Возможно также создание унирерсальной защиты для сложных сетей, содерЖащих постоянный

Формула изобретения

ЦйИИПИ Заказ 4 323/45 тираж 856 Подписное филиал ППП Патент, г. Уж город, ул. Проектн ая, I

Способ защиты электрической сети от утечки тока на землю, основанный на наложении оперативного. тока с частотой, отличной от частоты тока сети, измерении, преобразовании и сравнении его с первой эталонной величийой и формировании отключающего сигнала в случае превышения его над первой эталонной величиной, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения числа необоснованных отключений сети и повышения электробезопасности, дополнительно производят измерение скорости нарастания оперативного тока, преобразование его в электрический сигнал, сравнение полученного сигнала со второй эталонной величиной и формирование дополнительного отключающего сигнала в случае превыаения полученного сигнала над второй эталонной величиной, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1164549, 21 с 68/50, 1965.

2. Лейбов Р.М. Утечки в шахтных электрических сетях . Углетехиздат, 1952, с. 143-152, 227-239.