Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 744824 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено19 1 2 77 (21) 2556044/24-07 (5I )M. Кл.

Н 02 Н 3/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет (2 1 ) Приоритет по делам изобретений н открытий

0пу"ликовано30,06.80. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 02-07 80 (53) УДК

621,31 6. .925(088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Кононенко и Г. А. Леонтьев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТ УТЕЧКИ

ТОКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ!

Изобретение относится к средствамконтроля изоляции и зашитного отключения при опасных утечках тока на землю в сетях, питающих частотно-регулируемые электроприводы, В связи с развитием силовой полупроводниковой техники интенсивно ведутся работы по созданию и внедрению в различных отраслях промышленности частотнорегулируемого электропривода на базе пре!

О образователя частоты и асинхронного короткозамкнутого двигателя.

Существующие устройства зашиты от утечек, предназначенные для обычных трех15 фазных сетей и основанные на использовании постоянного оперативного тока, не могут быть применены в сетях,.питаюших частотно-регулируемые электроприводы.

Это обстоятельство в первую очередь объясняется неизбежным влиянием выпрямителя преобразователя частоты при утечках после выпрямителя на измерительные цепи устройства зашиты от утечек, основанного на применении для контроля изоляций постоянного оперативного тока.

Поэтому для контроля сопротивления изоляции сетей, питаюших частотно-регулируемые электроприводы через преобразователи частоты с выпрямителем, необходимо применение переменного оперативного тока.

Известны устройства зашиты от утечек с использованием переменного оперативного тока как промышленной (50 Гц), так и отличной от нее частоты (13.

Из-за влияния емкости сети на работу устройства зашиты от утечек с генератором повышенной частоты чаше используется источник напряжения частоты 50 Гц, хотя влияние емкости сети на его работу полностью не устраняется.

B устройствах зашиты от утечек для сетей, имеюших непосредственную электрическую связь со стороной трехфазной сети частотой 50 Гц, с целью исключения ее влияния, а также снижения влияния емкос ти сети на работу устройства, использует.

482 > 4 :тоставлмп>ая цель достигается тем, устройство для защиты от утечки тока эл-.-ктрической сет.", содержащее подклю«; .. >1.11.,— т(ЗЕМ >1P СТ,,,11>ттк ОПЕ13а Г1(В>ПС«,ГО О

11 рЕГ ЛкруЕ1«т Ь>1:,- (ОО(СЕЛЬ, Связа!- НЫй С источником питания н сое>13п(ен11ый с защи"13 Мсй т Cr;- 1 ;-»1С -1ЕВ(ЗЗ O!Ir ";e «rðи(i; (ИПЕНИН, 1 П(3Л1т1..-ЕЛ1»ний (Jpf FH„e" т,"-тзжЕНО 6ЛОК(3М

40

50 ся пОниженная чBGToTB Оперативного Гока

f 2).

Однако на работу всех этих устройств оказывает большое влияние рабочая .:=.c;-с16 преобразователя частоты, изменя113»1аяся в широком диапазоне (2-60 Гц) н гармоники пРи РегУлиРовании частоты п(>ет>6>3аэователя, При 11риближении частот1,тпт>г;"Обод зователя к частоте оперативного тока .;.;апример 25 Гц) через цепи контроля на землю начинает протекать ток, обусловленный напряжением преобразователя частоты, что нарушает работу устройства -.„3Ц1ть1 от утечек, Наиболее близким к изобретен»цо:"..! ехНИЧЕСКОй СУЩНОСТИ ЯВЛЯЕТСЯ УСТРОйСТВ13>:.<О- торое содержит источник питания, исто-1ник оперативного переменного тока, исполни1 тельный орган, в качестве которого: —:. у>кит реле, регулируемый дроссель,.блок прит=(единения и датчик регулирования дросссля, представляющий собой мост с двумя нт регулируемыми и двумя регулируемым» пле чами в виде транзисторов, эмиттер-,">азовые переходы которых эашунтированы встречно включенными диодами, один из которых вкл1очен в цепь указанного управляемого дросселя, а другой — в цепь блока приссединения. Источник Оперативного тока:! регулируемый дроссель подключены к земле и к сети через блок присоединения 3, Установка отключающего сопротивления указанного устройства существенно зависит от изменяющейся в широком диапазоне частоты, (2-7 0 Гц) преобразователя -(астоты и гармоник в сети и в цепж". vT . к тока на землю, Поэтому при регулировании час-.;: е сети с преобразователем на работу ус1-POHCTBB З ЯЩИТЫ ОТ УТЕЧЕКт ОС УЩ ЗС ГВЛ>ЦОЩ Е гО кОнтрОль изОляции HG фиксирОвапной ч астоте оперативного тока, Оказывае. влияние сеть. Это влияние тем больше, ем ближе приближается изменяющаяся ч.::-:C> oxa преобразователя к частоте оперативного тОка.

Таким образом, если удается отс(;ро= иться с помощью соответствующих фильтров от влияния постоянного тока и пере= менного тока питающей сети частотой

50 Рп то неизбежно влияние на работу уЩ3ойства частоты преобразователя при приближении ее, и тем более при со1>цад=-. нии с фиксированной частотой генератора оперативного переменного тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей п утем использования в сети с преобразователем частоты.

- :>Т(уматт(т»1 (НОР Е Е ":,3О" - < Ча-"! e ТЫ ПОД ..-Чу 1 L p,>II . т 1(:, .>ттт!OJ с -...т .. „1 -.«>p -- т»:П х.. ар граднтельнь1м фильтра=., и двумя -.Нс Готно=; (3 :»»3(>тельны>ми усил;-те11пм>т, причем источ»((::;.ЕОДТИИ1(-.;:; О ->О>(-., (>Ь:;-С: :НЕН 1>та ДВУХ

1>ераторОХ р(1ЗЛтп111ЬГ, Частог, ВЬГ;-.Оди КО15 ТО13ЫХ ЧЕОЕ«ч СООТ->CTCTr-.".т (Г". 1>Е ЧЯ :ТОТНОИЗ

" e

1 >:.П3. :.,ТЕЛЬНЬ> — >тСИ;>>T(%Л... П = .;e:КЛ1ОЧаЮ1ЦИИ 1 (3H="

Та1(т блок,,- Втт31>.;; (Ит;; — 3!(r3, ; тт(- ",.Етсто(3й1(И ° е

>,:! rJ" .. „ >Ь!й .>т11ПЬ Р Цт>т

20 -»О-;-т:. ".-.;-.—. -, .: H(-: (збицт(тельчьв(усили, -,ттой,е. 1(Л>О-.>т:, .:!., 1С1толн» „-ЕЛЬНС г:.: (3ога; — 1» п33т этом Г нтл>О>1ций ахе» регул>>: 3УЕМОГ(>,-13ОССЕ>т-,; „-:;,;;;т,;.->-:;- Н l«»r"-;.-ЧНИ«, -, : т, .. -1П. > Ч(:" " .За>1:1 Ь> т(а1ОЦ111» KC e T(IK Г

25 .;: П13ТОМат1(т::,.:.31» Пэрэстройии Частот. .ДБЧ ГЕ 1«:т,.>:1« 1. ;дт- (>ЫЗЛИт1НЬК ЧНСТОТ> IIOee

1 *ЗЦС"= т Н 1Е >(01 3»1«т т(Е Ги ДЛЯ КО>е ir»OJÆ Cre-e

П13ОТПВЛЕНИЯ .ЗО(1пlтИИ СУ1ЦЕСТ>от«ЯЕТСч C . .«1Г с С.то>(а =".ЗтомаГическот пересттзОЙки

30:,cT:;The прн:уциоли>жт=-::=1-:.и регулируемой чао«3T.:. пцеоб аз-; >наталя частоте работак> .".:IО ГЕПЕМТ«С-:та.. a ТНКжЕ ЧНСтотНО-Иэбк==

:т(с.- ьпые ус::1л>11телк, настроенные на чаототь c(3oòâå TcTB.JIoùr!3v генеРатоРОв, Общий

::= "-.О :,;.1>IV-;.,rri»ï òrl ФИЛЬТР Гтт3.: . Г1тЧЕСКИ ИСКЛЮ° .= 1О ° >ЗЛ11.,:!... (3 >;0;r> Е(>ъэ СЕТИ. О(>ус;1:.3Б>1Е1т"Стор(ЗЫг, >,т ee", H ПэрЕ Ет ">ОГО, "3>т т т ОО.

"т .т-,: ттЕ -eer(-;. т «ТЬ- . 30 J ò! -3Е1:; ti>e»:.;Brv,." ;Hv

;!3K(>vr errL*, - - 3GH> ттЯ Ст«ОТ«й» Га>3 vi Ohi .-.1;1 СЕ т П, = ПтрЕ136«>а ОВНТЕ,">П., ** : HC; ., »:.л .,:.I r e eа1т »татт3цаь1er»цат(ЛЗ3ттсттит»

-: МО Г«(1(Л3>3НВ ЕНИЯ 13РОССЕттЯ ООЕСПЕ -.-. -.>Ваэт яс1(лк)ч ение . 3л! - - » Ня (-:м кости с ет : на рабG у «-Т ОО1т >G, 13 м > Ющ ЕГС На G дтт и И

"-1ао"1О(, О!1Е>)а т йЛ ((>ГО Ока, .Ня чс"теже пред(ттавлена Оло1 = — схема >стройстьа за»:,ить. ОГ утеч =1(В сети с

ТО» 1ст -т-, С(1,3ер,(И И(.1«оттяни О1тЕВа-. : ." з -, er :..> i«olr»e. т»1>1 т»(1>(i- 1 ь1>т i вн> -"= дв >т«»1

=- и р аторо;:. 2-. ь

Чт»Н«(ЬП(М 33!e J-, ЗЕ1и ЛЕИ И СЕТЬЮ ЧЕ„>ЕЗ ".а -«с".1 но.—.;:."361«раттлелrr!! с усилите«(и - 11 5 „. к„-;

" - 1-..1 6 Г1 7 6-:.Ока Е ь>втоматическот пе ;=

-..Е-т.;"; " .;,,-> :, 3Š— т.т>31(3уэ,;.От-. я«;OCCЕття

;т r»,"". т> !e H«-;» rr 1 «r7 "; 1 т т т, дт >К

824 6

В случае снижения сопротивления изоляции до уставки срабатывания устройства исполнительный орган 12 замыкает цепи отключения сети и сигнализации, Исключение влияши емкости сети на работу устройства защиты от утечек, основанного на применении переменного оперативного тока, осуществляется с помощью регулируемого дросселя 9, подключенного рксети через блок 11 присоединения,,Регулируемый дроссель 9 может включаться до общего заградительного фильтра 10.

Настройка регулируемого дросселя 9 в резонанс с емкостью сети осуществляет ся на частоте 25 Гц. Обмотка управления регулируемого дросселя 9 включается также блоком 8 при работе устройства на частоте 25 Гц.

Работа схемы устройства на частоте о 1 2,5 Гц осуществляется аналогично выше описанной работе схемы на частоте 25 Гц.

При этом с помощью блока 8 автомажческой перестройки частоты включаются в работу генератор 3 оперативной часто5 ты 12,5 Гц и частотно-избирательный усилитель 5.

5 744 присоединения к сети. К выходу частотнэизбирательных усилителей 4 и 5 присоедин ен исполнительный орган 1 2. Регулируемый дроссель 9 подключен к земле и к сети через блок 11 присоединения. Питание цепей устройства защиты осуществляется от источника 13 питания, подключенного на стороне сети с промышленной чаототой (50 Гц). Блок 8 автоматической перестройки частоты присоединен к сети с изменяющейся частотой после преобра"-ователя 14 частоты.

Контроль сопротивления изоляции сети осуществляется с помощью оперативного переменного тока одной из частот генераторов 2 или 3 (1 2,5 и 25 Гц).

При иэменеиии частоты напряжения преобразователя 14 в диапазонах 2-17 Гц и 17-60 Ги контроль сопротивления изоляции осуществляется соответственно на р частотах оперативного тока 25 и 12,5 Гц.

Генераторы 2 и 3 различных частот могут быть выполнены в виде ферромагнитных делителей частоты.

Оперативное напряжение частотой 25 Гц 2 генератора 2 через частотно-избирательный усилитель 4, переключающий контакт

6 блока 8 автоматической перестройки частоты, общий заградительный фильтр 10 и блок 11 присоединения прикладывается Зо между сетью и землей.

Напряжение оперативного тока частотой 1 2,5 Гц генератора 3 аналогично напряжению оперативного тока частотой .25 Гц прикладывается между сетью и зем- 3 лей через частотно-избирательный усилитель 5, переключающий контакт 6 блока 8 автоматической перестройки частоты, общий заградительйый фильтр 10 и блок 11 п рисое динения. 40

Переключение генераторов 2 и 3 различных частот (12,5 и 25 Гц) при работе преобразователя 14 осуществляется автоматически блоком 8 автоматической 45 перестройки частоты. При рабочей частоте преобразователя 14 в диапазоне

2-1 7 Гц к сети подключен генератор 2 частотой 25 Гц. При достижении преобразователя 14 рабочей частоты 17Гц блок 8: автоматической перестройки частоты лереключеет свой контакт 6. Оперативный ток частотой 25 Гц (в случае работы преобразователя 14 в диапазоне частоты 2-17 Гц) протекая по описанной ранее цепи выделяется и усиливается частотно-избирательным усилителем 4 и подается на вход иополнительного органа 12.

Формула изобретения

Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети, содержащее подклк ченные к земле источник оперативного тока и регулируемый дроссель, связанный с источником питания и соединенный с защищаемой сетью через блок присоединения, и исполнительный орган, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем использования в сети с преобразователем частоты, оно снабжено блоком автоматической перестройки частоты, подключенным к защищаемой сети, общим заградительным фильтром и двумя частотно-избирательными усилителями, причем источник оперативного тока выполнен на двух генераторах различных частот, выходы которых через соответствующие частотно-избирательные усилители, переключающий контакт блока автоматической перестройки частот и общий эж радительный фильтр подключены к блок присоединения, а выходы упомянутых частотно-избирательных усилителей подключены к входу исполнительного органа, при атом питающий вход регулируемого дросселя подключен к источнику питания через замыкающий контакт блока автоматической .перестройки частот.

Источники информ апии, принятые во внимание при экспертизе

1. Ыапенко E. Ф. Контроль изоляции в сетях,до 1000 В. Энергия, 1972, с. 138, 744824

2. Авторское свидетельство СССР

N 180238, кл. Н 02 Н 3/16, 1963.

3, Авторское свидетельство СССР

N. 256026, кл. Н 02 Н 3/16, 1968, Составитель Л. Васькова

Редактор А. Мотыль Техред О. Драй Корректор Н. Степ

Заказ 3828/19 Тираж 783 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4