Устройство для защиты от замыкания на землю в электрической сети с глухозаземленной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электро(Технике и предназначено для защиты электрических сетей с глухозаземленной нейтралью от замыканий на землю,

Известно устройство для защиты электрической сети,с глухозаземленной нейтралью от замыкания на землю, содержащее дифференциальный трансформатор тока, охватывающий три фазных и нулевой проводы, для выделения тока утечки на землю, трансфор матерный датчик тока в нулевом проводе, дифференцирующий блок для формирования отключающего сигнала по скорости нарастания (производной ) тока утечки и дифференцирующий блок для формирования сигнала запрета срабатыв ния по скорости нарастания (производной )тока в нулевом проводе, элемент ЗАПРЕТ и выходной, орган воздействующий на катушку управления выключателя при наличии сигнала на его входе 13.

Однако появление кратковременных помех большой амплитуды вызывaet ложное срабатывание известного устройств защиты отзамыканий на землю. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содер жащее два канала, в которых сигнал формируется по скорости нарастания то ка Соответствующего датчика: канал формирования отключающего сигнала с датчиком (дифференциальным трансформа торрм)тока утечки на входе и канал формирования сигнала запрета срабатывания с датчиком (,трансформатором ) тока в нулевом проводе. Каждый из каналов состоит из дифференцирующего блока ( включает в себя выпрямитель, фильтр и дифференциатор), порогового элемента, выделяющего скорость нарастания тока и включенного на выход дифференцирующего блока, двух расширителей импуль сов, первый из них включен на выход порогового элемента, а выход зтого расширителя импульсов соединен с входом второго расширителя импульсов и входом управления ключа, подклю чающего выход датчика к блоку фиксации уровня, выход которого соединен с одним из входов блока йЫчитания, на вто рой вход этого блока подключен выход датчика, выход блока вычитания подклю чен через ключ к пороговому элементу для выделения приращения тока, выход расширителя импульсов подключен к управляющему входу ключа. Выходные сигналы обоих каналов подключены на входы элемента ЗАПРЕТ) воздействующего на отключение коммутационного аппарата через выходной орган.

Устройство обеспечивает необходимую помехозащищенность, так как оно позволяет отстроиться от кратковременных помех большой амплитуда fz. Однако ЭТ.О устройство сложно и

недостаточно надежно в работе.

Цепь изобретения - повышение надежности устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от замыкания на землю электрической сети с глухозаземленной нейтралью, содержащем канал формирования отключающего сигнала, на входе которого установлен датчик тока утечки, и канал

формирования сигнала запрета срабатывания, на входе которого установлен датчик тока в нулевом проводе, каждый канал состоит из последовательно включенных однонаправленного ключа, дифференцирующей цепи, порогового элемента и расширителя импульсов, а также последовательно соединенные об-, щие на два канала элемент ЗАПРЕТ и выходкой орган, в каждый -из каналов введен орган выделения заднего фронта импульсов и элемент И, на один из входов которого подключен выход органа выделения заднего фронта импульсов, на второй его чход - выход порогового элемента, выход элемента И подключен к соответствующему входу элемента ЗАПРЕТ, а упомянутый ключ выполнен управляемым и к его управляющему входу подключен выход расширителя импульсов, пороговый элемент выполнен с перестраиваемым порогом, а цепь изменения его порога подключена к выходу органа выделения заднего фронта импульсов, вход которого подключен к выходу расширителя импульсов. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит датчик 1 тока утечки, включенный на вход канала 1 формирования отключающего сигнала, и датчик 2 тока в нулевом проводе, включенный на вход канала П- формирования сигнала запрета. 8 сетях переменного тока датчик 1 состоит из дифференциального трано форматора тока, охватывающего все фазные ненулевой проводы заидищаемой линии, датчик 2 - из трансформатора тока нулевого провода, а на выходы трансформаторов подключены выпрямители и сглаживающие фильтры. В сетях по ;тоянного хак датчики выполняются известными способами, .например с использованием шунтов. Каждый из датчиков 1 и 2 подключен че0ез однонаправленный ключ 3 к входу дифференцирующей цепи t, выход которой подключен к входу порогового элемента 5 выполненного с перестраиваемым порогом, выход последнего подключен на вход расширителя 6 импульсов, выход Kotoporo подключен на вход схемы 7 выделения заднего фронта импульсов и на управляющий вход однонаправленного ключа 3. Выход органа 7 выделения заднего фронта подключен на вход элемента И 8 и на управляющий вход порогового элемента 5. Эта цель воздействует на изменение порога. На второй вход элемента И 8 подключен выход порогового элемента 5, а выходы элементов И обоих каналов подключены на входы элемента ЗАПРЕТ 9, сигнал на выходе которого через выходной орган 10 воздействует на отключение коммутационного аппарата 11. . Устройство работает следующим образом. . На выходе датчика 1 тока утечки возникает напряжение, пропорциональHcJe току утечки линии. В-стационарном режиме на выходе дифференцирующей цепи напряжение отсутствует, поэтому отсутствует напряжение на выходах порогового элемента 5, расширителя 6 импульсов,, органа 7 выделения заднего фронта импульсов, на входах элемента И, а значит, и на входе первого канала В стационарном режиме нулевого проводр второй канал работает аналогично первому. При замыкании какого-либо провода на землю появляется бросок тока утеч ки и, следовательно, выходного напря жения на выходе датчика 1. Этот бросок через замкнутый однонаправленный ключ 3 и дифференцирующую цепь 4 вызывает появление на выходе цепи t импульса напряжения, амплитуда которого пропорциональна скорости нараст ния тока утечки. Если амплитуда импульса превосходит порог элемента 5 запускается расширитель 6 импульсов 87 время At, импульс на его выходе запускает орган выделения заднего фронта импульсов и размыкает однонаправляемый ключ 3 на указанное время. При разомкнутом однонаправленном ключе 3 дифференцирующая цепь Ц, выполняет функции фиксации уровня тока в начале интервала Л-Ь , сравнения с уровнем тока в конце интервала, когда ключ замыкается, и выделения приращения тока за указанный интервал. На выходе органа выделения заднего фронта появляется импульс, перестраивающий порог в пороговом элементе 5 на порог по приращению тока. Если порог по приращению тока превышен, то подается импульс на один из входов элемента И 8, на второй его вход подается импульс с выхода органа выделения заднего фронта импульсов и на выходе элемента И В, а значит,и на выходе первого канала появляется сигнал на отключение. Порог в пороговом элементе второго канала формирования сигнала запрета срабатывания выбирается так, что незначительный бросок тока или его отсутствие в нулевом проводе не приводят к появлению сигнала запрета и поэтому происходит отключение коммутационного аппарата 11. При коммутациях нагрузок также возникают броски токов утечки и на выходе канала 1 появляется сигнал. Однако в этом случае имеет место синхронный бросок тока в нулевом проводе, запускающий второй канал, на выходе которого появляется сигнал, препятствующий прохождению сигнала .первого канала на выходной орган 10 через элемент ЗАПРЕТ и срабатывания за-, щиты не происходит. Устройство защиты может быть установлено на любом выключателе, оборудованном дистанционным расцепителем ; Технико-экономический эффект от внедрения изобретения заключается в упрощении устройства благодаря уменьшению копичества элементов и совмещению функций: применение порогового элемента с перестраиваемым порогом позволяет исключить из схемы второй поро- . говый элементj использование дифференцирующей цепи с разомкнутым ключом на входе позволяет исключить блок фиксации уровня, блок вычитания и ключ, а схема выделения заднего фронта позволяет исключить второй расширитель импульсов. При отсутствии ocoti;x требований .к точности и быстродействию устройство выполняется достаточно просто: iB качестве ключа 3 используют биполярный или полевой транзистор, дифферен- з цирующая цепь k пассивная, на RC-злементах, пороговый элемент 5 построен по любой известной схеме сравнения 1010 87 с эталонным напряжением (следует только обеспечить возможность внешнего управления этим напряжением), в расширителе 6 импульсов используется ждущий мультивибратор,а орган/ выделения заднего фронта состоит издифференциру- щей RC-цепии однополупериодноговыпрямителя с соответствующей полярностью.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМШ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее канал формирования отключающего сигнала, на входе которого установлен датчик тока утечки, и канал формирования сигнала запрета срабатывания, на входе которого установлен датчик тока в нулевом проводе, каждый канал состоит из последовательно включенных однонаправленного sLi,:.,u,j ft Air/.r.;. ti,,,, и ЯЕЛЯ1.л.у ключа, дифференцирующей цепи, порогового элемента и расширителя импульсов , а также последовательно соединенные общие на два канала элемент ЗАПРЕТ и выходной орган, о т-л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства в работе, в каждый из каналов введен орган выделения заднего фронта импульсов и элемент И, на один из вхо,дов которого подключен выход органа выделения заднего фронта импульсов, на второй его вход - выход порогового элемента, выход элемента И подключен к соответствующему входу элемента ЗАПРЕТ, а упомянутый ключ выполнен управляемым и к его управля(Л ющему входу подключен выход расширителя импульсов, пороговый элемент С выполнен с перестраиваемым порогом, а цепь изменения его порога подклюС Г чена входом к выходу органа выделения заднего фронта импульсов, вход которого подключен к выходу расширителя импульсов.