Устройство для защитного отключенияв сети c изолированной нейтралью

 

Союз Советских

Соцналжтичесних

Республик он805462

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено1297.78 (2! ) 2645578/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет (Р М К 3

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150281. Бюллетень Ио 6 (53) УДК 621. 316..926(088 ° 8) Дата опубликования описания 15,02.81

А. С. Крохалев, Г, А. Багаутинов, Г. П. Дылдин и В. A. Маркешкин "" т. Ж36;, t ГЕи тН0, Ф аХНРд,А„Свердловский ордена Трудового Красного Знамейи горнйй

5ЖБЩ9 " институт им. В. В. Вахрушева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным устройствам, н предназначено для защитного отключения трехфазной сети ннз.— когс9 напряжения с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю и при прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок.

Известны устройства защитного отключеният содержащие фильтр напряжения нулевой последовательности .и электромагнитное реле напряжения, контакты которого включены в цепи питания отключающей катушки филерного автомата. f5

Известны устройства защитного отключения, содержащие вентильный блок и электромагнитные реле напряжения с контактами в цепи отключающей катушки:(11. 20 ,Однако наличие электромагнитных рефе напряжения не обеспечивает доста очные надежность, быстродействие и чувствительность устройств подобного рода, Известны также устройства защитного отключения, содержащие датчики напряжения и тока нулевсй последовательности, пусковые схемы, тиристоры в цепи питания отключающей катуш30 ки автоматических выключателей, в которых отключающая катушка включается посредством бесконтактного пере-, ключающего прибора-тиристора (2 j.

Недостатком таких устройств является то, что эти устройства разработаны для сетей высокого напряжения и неприменимы в сетях низкого напряжения или отличаются большой сложностью

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является комбинированное устройство, содержащее вентильный блок и фильтр напряжения нулевой последовательности, подключенные через электромагнитное реле напряжения между фазами сети и зеипеИ (З j.

Однако известное устройство характеризуется недостаточными надежностью, быстродействием и чувствительностью, объясняемыми наличием в схемах электромагнитных реле, отличающихся низкой чувствительностью, нестабильностью параметров и наличием подвиж- ной система с контактами, подверженными окислению и подгоранию.

Цель изобретения - повышение надежности работы, быстродействия и

805462 чувствительности Устройства защит-ного от ключения.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство, содержащее подключенные к фазам сети,, вентильный блок, фильтр напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен выпрямитель, исполнительный орган, выход которого соединен пос ледовательно с отключающей катушкой автоматического выключателя, снабжено транзисторными усилителем постоянного тока, источником оперативного питания и оптроном, при этом выход фильтра напряжения нулевой последовательности подключен на вход усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя подключен к управляющему входу исполнительного органа, выполненного в виде симистора, причем светодиод оптрона включен между вентильным блоком и землей, а фоторезистор оптройа подключен параллельно выводам база-коллектор входного транзистора усилителя постоянного тока, источник питания плюсом подключен к эмиттерным, а минусом к коллекторным цепям усилителя постоянного тока.

Снабжение устройства усилителем постоянного тока позволяет прежде всего повысить входное сопротивление фильтра напряжения нулевой последовательности и тем самым повысить сопротивление нулевой последовательности, что, в свою оче >едь, ведет к увеличению чувствитедьности устройства. Кроме того., наличие усилителя постоянного тока обеспечивает при относительно малой мощности сигнала, снимаемого с разомкнутой обмотки трансформатора фильтра напряжения нулевой последовательности, управление мощным симистором, коммутирующим отключающую катушку и тем самым эа счет исключения электромагнитного реле позволяет повысить как надежность, так и быстродействие устройства.

Снабжение устройства оптоэлектронным прибором(оптроном), содержащим светодиод и фотореэистор, позволяет наиболее просто осуществить гальваническую развязку между вентильной схемой и исполнительной частью устройства — симистором.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства защитного отключения, на фиг. 2 — зависимость отключающих значений переходного сопротивления r „„ в функции сопро.тивлений фазы отйосительно земли.

Устройство защитного отключения содержит трансформаторный фильтр 1 н-.пряжения нулевой последовательнос"и с разомкнутой обмоткой 2 "открытый треугольник", подключенной к выпрямителю 3 и источником 4 оперативного питания, питающимся от обмоток трансформатора фильтра 1 напряжения нулевой последовательности, соединенных в "звезду". Напряжение, снимаемое с диодного выпрямителя 3, подается на вход двухкаскадного усилителя 5 постоянного тока, первый кас.кад усилителя 5 постоянного тока выполнен на транзисторе 6 по схеме эмиттерного повторителя, второй каскадна транзисторе 7 по схеме с общим эмиттером, нагрузкой усилителя 5 постоянного тока служит управляющий переход симистора 8. Последовательно ,с симистором 8 включена отключающая

i катушка 9, воздействующая на механизм расцепления фидерного автомата

10. Вентильный блок 11 подключен к

15 трем фазам сети, а общая точка вентильного блока 11 подключена к аноду светодиода оптрона 12, катод светодиода оптрона 12 подключен к контуру заземления. Фоторезистор оптрона

gg 12 подключен параллельно выводам базаколлектор входного транзистора 6 усилителя 5 постоянного тока. Источник

4 оператичного питания подключен плюсом к эмиттерным, а минусом — к коллекторным цепям усилителя 5 постоянного тока.

ЗО

S5

60 б5

Устройство защитного отключения р ботает следующим образом.

В дежурном режиме при отсутствии замыкания напря>кение на выходе разомкнутой обмотки 2 фильтра 1 напряжения нулевой последовательности отсутствует. При .высоком уровне сопротивления-изоляции сети относитель но земли напряжение, приложенное к светодиоду оптрона 12, недостаточно для его включения.

При возникновении однофаэного замыкания на землю появляется напряжение на разомкнутой обмотке 2, которое выпрямляется диодным выпрямите лем 3 и минусом прикладывается к базе входного транзистора 6 усилителя 5 постоянного тока. Напряжение, снимаемое с нагрузки входного транзистора 6, усиливается вторым каскадом усилителя 5 постоянного тока и подается на управляющий переход сими тора 8, последний включается, и отключающая катушка 9 фидерного автомата 10 обтекается током до момента расхождения контактов фидерного автомата 10, обесточивающего поврежденный участок сети. При отключении сети, естественно, отключается и устройство защитного отключения.

При симметричных пРоводимостях изоляции фаз фильтр 1 напряжения нулевой последовательности не работает. При значительном симметричном снижении сопротивления изоляции фаз напряжение, приложенное к светодиоду оптрона 12, увеличивается, и светодиод включается, что вызывает резкое уменьшение сопротивления фоторезистора оптрона 12. Уменьшение со805462 противления фоторезистора ведет к увеличению азового тока входного транзистора 6 усилителя 5 постоянного тока и далее, как и в предыдущем случае, ведет к включению отключающей катушки 9 фидерного автомата 10.

По результатам испытаний построена зависимость отключающих значений переходного сопротивления r T „ в функции сопротивлений фазы относительно земли rб (фиг. 2) при емкости фаэ относительно земли 0,25 мкФ.

Из рассмотрения зависимости

I г „= f (г@ ) видно, что при минимальном необходимом устойчивом сопротив лении изоляции сети, требующемся для работы, например, УЛКИ=380 и равном 15

21 кОм, значения отключающего переходного сопротивления достигают

25 кОм, т. е. превышают тот же показатель УЛКИ=380, равный 6,2-7,5 кОм, в три раза. Критическое сопротивление 2О изоляции (симметричное) при испытаниях задается равным 5 кОм.

Предлагаемое устройство повышает уровень электробезопасности и надежность электроснабжения. Отсутствие электромагнитного реле в таком устройстве сокращает время отключения поврежденного участка сети, которое определяется практически только ско-! ростью расхождения силовых контактов фидерного автомата, а отсутствие контактов существенно повышает надежность устройства.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные к фазам сети, вентильный блок, фильтр напряжения нулевой последовательности,, к выходу которого подключен выпрямитель, исполнительный орган, выход которого соединен последовательно с отключающей катушкой автоматического выключателя, о т л и ч .а ю щ е еся тем, что,,с целью повышения надежности работы, быстродействия и чувствительности, оно снаб- жено транзисторным усилителем постоянного тока, источником оперативного питания и оптроном, при этом выход фильтра напряжения нулевой последовательности подключен на вход усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя подключен к управляющему входу исполнительного органа, выполненного в виде симистора, причем светодиод оптрона включен между вентильным блоком и землей, а фоторезистор оптрона подключен параллельно выводам база-коллектор входного транзистора усилителя, источник оперативного питания подключен плюсом к эмиттерным, а минусом к, коллекторным цепям усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шипунов И. В. Защитное отключение. М., "Энергия", 1968, с. 49-50, 69-72.

2; Бухтояров В. Ф. Новые устройства для защиты от замыканий на землю в электрических сетях карьеров.—

Обзор ЦНИЭИ УгОль. М., 1976, с. 1922.

3. Шипунов И. В. Защитное отключение. И., "Энергия", 1968, с. 128132.

805462

Диг.1

<е.ндм

ВНИИПИ Заказ 10928/79 Тираж б86 Подписное

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

f оянл. кдм га зю

Фие.2