УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК H02H3/17 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам контроля изоляции и защитного отключения шахтных электрических сетей.

Известные устройства контроля изоляции и защитного отключения, содержащие источник постоянного измерительного тока, который формируется выпрямителем, подключенным к фазам защищаемой сети, и исполнительное реле, включенное последовательно с указанным выпрямителем между фазами сети и заземлителем. Причем все элементы устройства присоединены к фазам защищаемой сети, после главных контактов выключателя, на выключающую систему которого воздействует на исполнительное реле [1].

Недостатком таких устройств является невозможность осуществить функцию предварительного контроля изоляции сети при отключенном выключателе.

Известны также устройства контроля изоляции и защитного отключения, содержащие источник постоянного измерительного тока, включенный до главных контактов выключателя, подающего напряжение на защищаемую сеть, фильтр присоединения указанного источника между фазами сети и землей, состоящий из разделительного конденсатора, компенсирующего и присоединительного дросселей, включенных последовательно между фазами и заземлителем, и исполнительного реле, воздействующего на отключающую систему указанного выключателя, а между разделительным конденсатором и заземлителем включена цепь из последовательно соединенных резистора и диода, зашунтированного контактами дополнительно введенного реле напряжения. С помощью указанной цепи обеспечивается искробезопасность устройства в режиме предварительного контроля изоляции. Эта цепь обеспечивает фиксацию устройства в положении срабатывания в режиме когда есть напряжение на защищаемой сети, и, в то же время, возврат устройства в режиме предварительного контроля изоляции при исчезновении опасной утечки [2].

Недостатком таких устройств является невозможность обеспечить искробезопасность измерительной цепи в режиме предварительного контроля изоляции при значительном (несколько сот вольт) напряжении источника измерительного тока как это требуется для устройств защиты электрических сетей на 3 кВ и выше. Это объясняется значительными бросками тока и напряжения в измерительной цепи при замыканиях между фазами сети и землей за счет разряда через эту цепь разделительного конденсатора и компенсирующего дросселя. Недостатками таких устройств является и тот факт, что уставки его совпадают как в режиме предварительного контроля изоляции, так и в режиме, когда на сеть подано напряжение, что может приводить к включению сети с опасной утечкой и ее немедленному отключению.

Задачей изобретения является повышение искробезопасности измерительной цепи устройства защитного отключения в режиме предварительного контроля изоляции электрической сети на 3 кВ и выше, и изменение уставки устройства в зависимости от режима работы.

Задача решается таким образом, что в известном устройстве контроля изоляции и защитного отключения, содержащего источник постоянного измерительного тока, включенного до главных контактов выключателя, подающего напряжение на защищаемую сеть, фильтр присоединения указанного источника между фазами сети и землей, состоящий из разделительного конденсатора и компенсирующего дросселя, обмотка переменного тока которого соединена с нулевой точкой силового трансформатора, питающего сеть, исполнительное реле и реле напряжения, которое срабатывает при наличии напряжения на фазах сети, предложен источник постоянного измерительного тока соединить с заземляющим зажимом через две параллельные цепи, в одну из которых включены последовательно первый резистор и размыкающий контакт реле напряжения, а во вторую - второй резистор, диод в направлении когда проводится измерительный ток и замыкающий контакт реле напряжения, а обмотку переменного тока компенсирующего дросселя зашунтировать дополнительным конденсатором.

На фигуре приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. Она содержит источник постоянного измерительного тока 1, включенного до главных контактов выключателя 2, который подает через силовой трансформатор 3 напряжение на защищаемую сеть, фильтр присоединения указанного источника между фазами сети и землей, состоящий из разделительного конденсатора 4 и компенсирующего дросселя 5, обмотка переменного тока которого соединена с нулевой точкой соединения вторичных обмоток силового трансформатора 3, питающего сеть, исполнительное реле 6, которое получает команду на срабатывание от узла контроля измерительного тока 7 и воздействует на отключающую систему выключателя 2, дополнительно введенные резисторы 8, 9, переключающий контакт 10 реле напряжения, диод 11 и конденсатор 12. Разделительный конденсатор 4 зашунтирован замыкающим контактом 13 реле 14, обмотка электромагнита которого подключена к источнику питания через последовательно включенные замыкающий контакт 15 реле напряжения и размыкающий контакт 16 исполнительного реле 6. В цепь контакта 13 включен дроссель 17, который снижает броски разрядного тока конденсатора 4 через замыкающий контакт 13, предотвращая его сварку, а параллельно диоду 11 включен резистор 18, обеспечивающий разряд конденсатора 4 при выключенном устройстве защиты.

Устройство работает следующим образом. При выключенном выключателе 2 и отсутствии напряжения на защищаемой сети, реле напряжения включено, размыкающая часть его контакта 10 замкнута, а замыкающая часть разомкнута. Поэтому измерительный ток протекает по цепи: источник измерительного тока 1, резистор 8, контакт 10, земля, сопротивление изоляции сети, обмотки трансформатора 3, нейтраль, компенсирующий дроссель 5, вход узла 7 контроля измерительного тока. Если сопротивление изоляции сети достаточно высокое, а измерительный ток меньше уставки узла 7, реле 6 включено и позволяет включить выключатель 2 и подать напряжение на защищаемую сеть. Если же сопротивление изоляции сети ниже нормы, реле 6 отключается и выключатель 2 включить невозможно до устранения неисправности.

При включении выключателя 2 и поданном на сеть напряжении, путь измерительного тока до заземлителя изменяется, поскольку в этом режиме реле напряжения включено, его размыкающий контакт 10 разомкнут, а замыкающий контакт замкнут. Поэтому измерительный ток течет через второй дополнительный резистор 9, диод 11, замкнутый контакт 10, землю и т.д., равно как и в рассмотренном ранее режиме. Таким образом, электрическая схема предлагаемого устройства позволяет изменять его уставку в режиме предварительного контроля изоляции в отношении уставки в режиме общесетевой защиты при поданном на сеть напряжении. Для этого изменяют соотношение сопротивлений резисторов 8 и 9. В результате есть возможность исключить режим, когда только что включенная сеть немедленно отключается устройством защиты. Наличие диода 11 и конденсатора 12 позволяет снизить броски тока, обусловленные разрядом разделительного конденсатора 4, и броски напряжения, вызванные действием э.д.с. самоиндукции в обмотке компенсирующего дросселя 5, соответственно при замыкании и размыкании цепи измерительного тока, вызванных замыканиями фаз на землю. Это позволяет обеспечить искробезопасность измерительной цепи при значительном напряжении источника измерительного тока (несколько сот вольт) как это требуется для устройств защиты сетей на 3 кВ и выше.

Таким образом, решена задача обеспечения уставки устройства в режиме предварительного контроля изоляции выше уставки его при поданном напряжении на защищаемую сеть и искробезопасности измерительной цепи при необходимых для высоковольтных сетей параметрах источника измерительного тока.

В нормальном режиме при поданном на сеть напряжении контакт 15 реле напряжения включен, а контакт 16 реле 6 разомкнут. Поэтому реле 14 отключено, а его контакт 13 - разомкнут.Если в сети появится опасный ток утечки, то реле 6 отключится, а реле напряжения останется на некоторое время включенным, так как напряжение в сети поддерживается электродвигателями, переходящими в генераторный режим. В результате реле 14 сработает, его контакт 13 замкнется и ток через вход узла контроля 7 резко возрастет, при этом реле 6 блокируется в выключенном положении до снижения напряжения в сети ниже напряжения, при котором отключается реле напряжения. Это дает возможность обеспечить четкое срабатывание устройства в режиме перемежающейся утечки.

После исчезновения напряжения в сети контакт 15 реле напряжения размыкается, реле 14 отключается, контакт 13 размыкается и устройство переходит в режим предварительного контроля изоляции.

Источники информации

1. B.C. Дзюбан, Я.С. Рыман, А.К. Маслий. Справочник энергетика угольной шахты. М., Недра, 1983, с.229-233.

2. B.C. Дзюбан. Взрывозащищенные аппараты низкого напряжения. М., Энергоатомиздат, 1993, с.166-173.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение искробезопасности. Источник постоянного измерительного тока соединен с заземляющим зажимом через две параллельные цепи, одна из которых состоит из первого дополнительно введенного резистора и размыкающего контакта реле напряжения, включенного последовательно с этим резистором, а вторая состоит из другого дополнительно введенного резистора, диода, включенного в направлении, при котором проводится измерительный ток, и замыкающего контакта реле напряжения, соединенных последовательно, а обмотка переменного тока компенсирующего дросселя зашунтирована дополнительно введенным конденсатором. Наличие двух измерительных цепей, каждая из которых работает тогда, когда вторая выключена, дает возможность выставить уставки устройства в каждом режиме и, таким образом, обеспечить необходимые характеристики устройства в каждом режиме, при этом удается обеспечить искробезопасность этих цепей при напряжении источника измерительного тока в несколько сот вольт, как это требуется для устройств защиты сетей напряжением 3 кВ и выше. 1 ил.

Устройство контроля изоляции и защитного отключения, содержащее источник постоянного измерительного тока, включенный до главных контактов выключателя, подающего напряжение на защищаемую сеть, фильтр присоединения указанного источника между фазами сети и землей, состоящий из разделительного конденсатора и компенсирующего дросселя, обмотка переменного тока которого соединена с нулевой точкой силового трансформатора, питающего сеть, исполнительное реле и реле напряжения, срабатывающее при наличии напряжения на фазах сети, отличающееся тем, что источник постоянного измерительного тока соединен с заземляющим зажимом через две параллельные цепи, одна из которых образована первым дополнительно введенным резистором и включенным последовательно с ним размыкающим контактом реле напряжения, а вторая - вторым дополнительно введенным резистором, последовательно с которым включен диод в направлении, при котором проводится измерительный ток, и замыкающий контакт реле напряжения, а обмотка переменного тока компенсирующего дросселя зашунтирована дополнительно введенным конденсатором.