Устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электро- -технике и может.быть использовано в трехфазных электрических сетях в системе селективного контроля сопротивления изоляции сети трехфазными, токами оперативной частоты для защиты от уте чек тока.

Известно устройство для защиты электрических сетей от замыканий на землю, содержащее трансформатор .напряжения и тока нулевой последовательности, формирователи прямоугольных импульсов, фазочувствительный орган.

Устройство использует принцип,который заключается в измерении угла сдвига фаз между током и напряжением нулевой последовательности П Недостатком указанного устройства является низкая Чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети, невозможность защиты от утечек 1ока между фазами сети переменного тока, влияние емко.стной составляющей на стабильность уставки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного тока,.содержащее трансформатор напряжения, связанный с входом формирователя прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой из фаз сети, выходные обмотки каждого из которых

f через фильтр тока оперативной частоты связаны с входом отдельной фазосдвигающей цепочки, сумматор, вход которого соединен с выходом каждой фазосдвигающей цепочки, формирователь

0 прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора, фазочувствительный орган, первый вход которого соединен с выходом формирова-. теля прямоугольных импульсов в кана-. ле тока, а второй вход соединен с

15 выходом формирователя прямоугольн1лх импульсов -в канале напряжения, и реагирующий орган, вход которого соеди нен с выходом фазочувствительного органа С23.

20

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе поскольку фазочувствительный орган измеряет угол сдви25га фаз между суммарным вектором тока оперативной частоты, который равен сумме векторов тока каждой фазы сети и вектором напряжения оперативной частоты одной из фаз сети.

30 Изменение этого угла при возникно вении повреждения изоляции сети намного меньше,чем угла между вектором тока оперативной частоты каждой фазы и вектором напряжения опера.тивной частоты одной из фаз. Цель изобретения - повыиение чувствительности к изменению сопротивле |ния изоляции сети в каждой фазе, i Поставленная 11ель достигается тем что устройство для защиты от повреждения изоляции в сети переменного то ка, содержащее подключенный к сети .источник тока оперативной частоты,, трансформатор напряжения, сзоим вхоп дом подключенный к фазам сети, а выходом - к входу формирователя прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой из фаз сети, выходные обмотки каждого из которых соединены через фильтр тока оперативной час тоты с входом отдельной фазосдвигающей цепочки, фазочувствительный орган , соединенный своим выходом с вхо дом- реагирующего органа, первым вхо дом - с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, а вторым входом - с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале тока, снабжено по числу фаз дополнительными фазочувствительными органами и дополнительными формирователями прямоугольных импульсов в каналах тока, причем первые входы дополнительных фоточувствительных органов подключены к выходу формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, вторые входы каждого фазочувствительного органа под- ключены ,к соответствующей цепочке через соответс;твую иие формирователи прямоугольных .импульсов в каналах тока, выходы дополнительных Фазочувствительных органов соединены с входами реагирующего органа. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - векторные диаграммы. Устройство содержит тра.нсформаторы 1-3 тока в каждой из фаз контроли руемой сети, фильтры 4-6 тока оперативной, частоты, которые подсоединены ко вторичным обмоткам трансформаторо 1--3 тока; фазрсдвигаюадие цепочки 7-9 входы которых подсоединены к выходам фильтров 4-6 тока оперативной частоты, формирователи 10-12 прямоугольны импульсов, входы которых подсоединены соответственно к выходам фазосдви гающих цепочек 7-9 трансформатор 13 напряжения, вход которого подсоедине к сети 14; формирователь 15 прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом трансформатора 13 напряжения фазочувствительные органы 16-18, первый вход которых соединен соответственно с выходами формирователей прямоугольных имгтульсов 10-12 в канале тока, а второй вход с выходом формирователя прямоугольных импульсов 15 в канале напряжения; реагирующий орган 19, вход которого соединен с выходов фазочувстаительных органов 16-18., Фильтры 4-6 тока выполнены в виде стандартных КС-фильтров, фазосдвигающие цепочки 7--9 - в виде наборов активных интегрирующих элементов. Формирователи прямоугольных импульсов. 15, 10-12 выполнены на дифференциальных усилителях на микросхеме 1УТЧ01Б. Фазочувствительные органы 16-18 построеныкак совокупность схемы измерения разности фаз (например,на микросхеме 1.ТК552 (Т)-триггер) интегратора и нуль-органа. Реагирующий орган 19 выполнен в виде схемы из логическо.го элемента ИЛИ, ключей, вы.полненных по обычной схеме, и электромагнитных реле.. Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. На входы фазосдвигающих цепочек 7-9 через фильтры 4-6 тока оперативной частоты поступя1ют ЭДС и.ндуктируемые трехфазным оперативным током во вторичных обмотках трансформаторов 1-3 тока, угол сдвига фаз между которыми 120 (.фиг. 2aJ . Фазосдвигающие цепочки 7-9 соответственна сдвигают фазу ЭДС .на , 120 и 240°; (фиг. 2б) , в результате чего на выходе фазосдвигающих цепочек 7-9 сигналы уже совпадают по фазе (фиг, 2б).(Выравнивание сигналов по фазе необходимо, чтобы имуть возможность сравнивать угол сдвига фаз между то.ком каждой фазы и напряжением лю.бой фазы, а н.е напряжением каждой фазы сети и, таким образом, упростить схему и уменьшить габариты устройства за счет уменьшения количества применяемых трансформат.оров напряжения до одного. Выходные сигналы фаз.осдвигающих цепочек 7-9 и трансформатора 13 напряжения преобразуются в прямоугольные импульсы соответственно формирователями прямоугольных импульсов 10-12 и 15 и поступают соответственно на первый и второй входы фазочувстйительных органов 16-18, Фазочур.ствительные орзганы 16-18 измеряют соответственно угол Ч , fj., tf между вектором 5, тока оперативной частоты соответственно первой, , третьей фазы и вектором и напряжения оперативной частоты (фиг. 2г . При ухудшении и-золяции в какой-либо фазе сети изменяется угол или PI, или tf , или все углы сразу в случае ухудшения изоляции сразу в трех фазах сети, При изменении углов Ц , (fj, (f больше некоторого критического значения, фазочувствительные сфганы 16-18 выдают импульс на

срабатывание реагирующего органа 19, который выдает сигнал на отключение контролируемой сети 14.

По сравнению с прототипом применение предлагаемого устройства для защиты от повреждения изоляции в сети .переменного тока позволит повысить чувствительность к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе за счет увеличения диапазона реагирования на величину угла сдвига фаз между током и напряжением оперативной частоты в каждой фазе сети и таким образом более точно настраивать устройство на отключение поврежденного участка сети при достижении Сопротивлением изоляции критического значения. Так, например, при ухудшении изоляции третьей фазы контролируемой сети известное устройство измеряет угол между суммарным вектором 5 оперативного тока, равного сумме векторов 3., , 5,, 5 оперативны токов трех фаз и вектором U оперативного напряжения (фиг. 2в). Измэ нение угла, на котррое реагирует уст ройство, равно 4 -V (Фиг. 2в}.

Предлагае1 эе устройство измеряет угол f между вектором 5 оперативного тока третьей фазы и тем же вектором и оперативного напряжения (фиг. 2в). Изменение угла, на которое реагирует устройство в этом случае, равно . Р-Ч 1ФИГ.. 2в) . На фиг. 2в видно, . Таким образом увеличен диапазон изменения угла V на который реагирует устройство. Это дает возможность уменьшить шаг настройки .{шаг уставки О устройства, что позволит ему реагировать на достаточно малое изменение сопротивления,изоляции и более точно настраивать устройство на срабатывание в зоне критических значений сопротивления изоляции. Повышена чувствительность устройства к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе при достижении этим сопротивлением критического значения. .

Это позволяет повысить электробезопасность промышленных установок, уменылить число аварий, по вине коротких замыканий.

Формула изобретения

Устройство для зсцциты от Повреждения изоляции в сети переменного тока содержащее подключенный к сети источник тока оперативной частоты, своим входом подключенный к фазам сети, а выходом - к входу формирователя прямоугольных импульсов, трансформаторы тока в каждой из фаз сети, выходные обмотки каждого из. которых соединены через фильтр тока оперативной частоты с входом отдельной фазосдвигающей. цепочки, фазочувствительный орган, соединенньй своим выходом с входом реагирующего органа, первым входом - с выходом формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, а вторым входом. - с выходом формирователя прямоугольных импульсов, в канале тока, отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности к изменению сопротивления изоляции сети в каждой фазе, оно снабжено по числу фаз дополнительными фазочувствительными органами и дополнительными формирователями- прямоугольных импульсов в канала:х тока, причем первые входы дополнительных фазочувствительных органов подключены к выходу формирователя прямоугольных импульсов в канале напряжения, вторые, входы каждого фазочувствительног.о органа подключены к соответствующей фазосдвигающей цепочке через соответствующие формирователи прямоугольных, импульсов в каналах тока, выходы дополнит.ельных фазочувг: .ствительных органов соединены с входами реагирующего органа.

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 2408i 4, кл. Н 02 Н- 3/16, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 792449, кл. Н 02 Н 3/16, 1979.

Л ,