Устройство для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной или глухозаземленной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02H5/12 

Изобретение относится к электробезопасности и может быть использовано для обеспечения згициты человека от поражения электрическим током в электроустановках, к.надежности электроснабжения которых предъявляются повышенные .требования.

. Известны различные по принципу действия устройства защитного отключения, состоящие из датчика сигнала, блоков преобразования сигнала и исполнительного элемента tljВ таких устройствах сигнал с датчи-ка после преобразования без регулируемой временной задержки подается на. исполнительный элемент. При разработке подобных устройств, как правило, ставится цель повышения быстродействия , что при поступлении с датчика кратковременного сигнала, не содержащего информации об опасности поражения, приводит к ложным отключениям электрооборудования.

.Известно устройство для защиты электрической сети переменного тока от эамыкания на землю, состоящее из последовательно соединенных трансформатора тока нулевой последовательности, порогового органа, активного полосового фильтра промышленной частрты, интегратора сигнала, построенно го на операционном усилителе с ЯС-цепочкой в цепи регулируемой обратной е связи, выходного усилителя и исполнительного элемента 21.

Время срабатывания известного устройства складывается из переменного в зависимости от величины входного сигнала времени срабатывания интегратора сигнала4: и постоянного времени срабатывания исполнительного элемента-Ьцэ Произведение величины входного сигнала на суммарное время срабатывания интгератора сигнала и исполнительного элемента является величиной переменной, тем 6onbiiiejR, чем больше величина входного сигнала, и может превосходить критерий электробеэопасности (произ-зедение тока, протекакяцего через тело человека, на время его протекания не Qcmee 50 мАс). Это приводит к неоправданному увеличению суммарного времени срабатывания и возможности поражения человека электрическим током при больших входных сигналах.

Целью изобретения является повы111ение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной или глухоэаземленной нейтралью, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока ну левой последовательности и пороговый орган, а также интегратор сигнала |и последовательно соединенные выходной усилитель и исполнительный элемент, дополнительно введены детектор Ьлок усреднения сигнала и триггер, при этом вход детектора подключен к выходу порогового органа, а выход к входу интегратора сигнала и входу блока усреднения сигнгша, выход блока усреднения сигнала подключен к входу триггера, управлянидему порогом его срабатывания, сигнальный вход триггера подключён к выходу интегратора сигнала, а выход - к входу выходного усилителя.

Пороговый орган осухчествляет селекцию входных сигналов по уровню во избежании срабатывания устройства защитного отключения от слабых сигналов, а также предварительное усиление.

С момента поступления устойчивого длительного сигнала по амплитуде превышающего опасный (.при снижении сопротивления изоляции или однофазном прикосновении) триггер выдает сигнал на отключение только через время интегрирования нт когда напряжение на интеграторе сигнала достигает величины t,,

|iWi)at--ti,,pt,.

где IVi(-t) - сила тока, который может

протекать через тело человека в данных условиях llicp среднее за время интегрирования значение тока через тело человека.

Триггер срабатывает только от сигналов, превы1иаюпи1Х по длительности время интегрирования, которое находится с уровнем входного сигнала в обратной зависимости.

Для выполнения критерия электробезопасности (50 мА-с )н учета времени срабатывания исполнительного элемента {,j порог срабатывания тpиггJpa управляется сигналом lliQp , вырабатываемым блоком уср.еднения сигнала,т.е. при любых сигналах выполняется соотношение

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства защитного отключения.

Устройство защитного отключения содержит трансформатор 1 тока нулевой последовательности, пороговый орган 2, детектор 3, интегратор 4 сигнала, блок 5 усреднения сигнала,триггер 6, выходной усилитель 7 и исполнительный элемент 8.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от трансформатора 1 тока нулевой последовательности поступают на пороговый орган 2, который пропускает на детектор 3 сигналы, превышающие по уровню опасный, и не пропускает сигналы меньшего уровня во избежании их накопления в интеграторе 4 сигнала, а также осуществляет предварительное-усиление. После детектирования в детекторе 3 сигнал поступает на блок 5 усреднения сигнала и -интегратор 4 сигнала, напряжение на емкости которого линейно зависит от величины входного, сигнала. Масштаб интегрирования устанавливается в соответствии с критерием электробезопасности. Сигнал от блока 5 ус реднбния сигнала управляет порогом срабатывания триггера б таким образом что при большем входном сигнале поро срабатывания триггера 6 снижается, время интегрирования сокращается и ; тем самым обеспечивается согласование постоянного времени срабатывания испрлнительного элемента 8, переменного времени интегрирования сигнала интегратором 4 сигнала при сигналах различного уровня с критерием злектробезопасности. Сигнал с триггера б усиливается выходным усилителем 7 до величины, необходимой для срабатывания исполнительного элемента 8.

Введение детектора, блока усреднения сигнала и триггера обеспечивает повышение быстродействия устройства .защитного отключения с интегратором сигнала и соответствие его времени срабатывания критерию электробезопасности, что позволяет применить это устройство в качестве основной защитной меры в электроустановках, к надежности электроснабжения которых предъявляются повышенные требования, вместо более трудоемкого и дорогостоящего защитного заземления, что особенно важно в передвижной электрог энергетике.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной или глухозаземленной нейтралью, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности я пороговый орган, а также интегратор сигнала и последовательно соединенные выходной усилитель и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены детектор

блок усреднения сигнала и триггер, при этом вход детектора подключен к выходу порогового органа, а выход к входу интегратора сигнаша и входу блока усреднения сигыгьла, выход блока усреднения сигнгша подключен к входу триггера, управляющему порогом его срабатывания, сигнальный вход триггера, подключай к выходу интегратора сигнала, а выход - к входу выходного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шипунов Н.В. Защитное отключение. М., Энергия, 1968, с. 124137.

; 2. Авторское свидетельство СССР 792431, кл, Н 02 Н 3/16, 1978.