Устройство для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к устройствам лля защитного отключения в трехфазных электрических сетях с изолироварлюй нейтралью трансформатора. Известно устройство для защиты от токов утечки в трехфазных электрических сетях, содержащее источник питания и эталонный источник, включенные между фазами сети оперативный источник и компенсирующую цепь, к которой подключен защуитированный полупроводниковым приводом вход транзисторного усилителя, выход которого соединен с исполнительным органом 1. Однако такое устройство не обеспечивает самоконтроль исправности элементов схемы, а следовательно, не отвечает требованиям безопасности эксплуатации. Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее источник питания, оперативный и эталонный источники, подключенные к компенсирующей цепи и к встречно включенным между собой диоду и входу транзисторного усилителя, к выходу которого через конденсатор присоединен исполнительный орган 2. При подаче на вход усилителя эталонного тока согласно с щунтирующим диодом и постоянного оперативного тока на выходе усилителя появляются прямоугольные импульсы, приводящие к срабатыванию исполнительного органа. Так как снижение сопротивления изоляции и повреждение элементов схемы приводит к исчезновению на выходе усилителя указанных импульсов, устройство обеспечивает самоконтроль исправности элементов схемы и защитный отказ, т.е. отключает сеть при повреждении элементов. Однако функциональные возможности такого устройства ограничены. Это объясняется тем, что для обеспечения задаваемых функций источник питания, оперативный и эталонный источник устройства должны подключаться до силовых контактов автоматического выключателя, осуществляющего коммутационные операции в защищаемой сети, так как только в этом случае осуществляется возможность включения сети с указанным устройством защитного отключения, выход исполнительного реле которого воздействует на расцепитель автоматического выключателя. Следовательно, автоматический выключатель возможно включить, если выходное реле устройства находится в притянутом состоянии. В связи с этим такое устройство находит применение на практике только в виде блока, встраиваемого в распределительный пункт низкого напряженнящахтных подстанций. Для аппаратов защитного отключения в отдельных взрывобезопасных оболочках, которые по требованиям безопасности пплктючакпся только после силовых контактов автоматического выключателя, указанное устройство использовано быть не может. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, содержагцее источник питания, измерительный блок, выполненный на транзисторе, на вход которого встречно подключены источник постоянного и импульсного эталонного сигналов, а к выходу через конденсатор подключена одна обмотка реле, зашунтированная диодом, а другая обмотка присоединена к опорному источнику 3. Устройство обеспечивает возможность его подключения как до, так и после силовых контактов автоматического выключателя. Однако в этом устройстве для стабильной работы при подаче напряжения необходимо, чтобы магнитные потоки в обеих обмотках двухобмоточного исполнительного реле были одинаковые. Это достигается выбором параметров резисторов, напряжением источников, подключенным к обмоткам и тем, что параллельно указанным обмоткам устанавливаются конденсаторы. Наличие конденсаторов, с одной стороны,увеличивает время срабатывания, а с другой стороны, из-за достаточно больщого разброса их параметров требует индивидуальной настройки каждого устройства,так как в противном случае . „случить одинаковую скорость jtнарастания магнитных потоков в обмотках, в результате чего при подаче напряжения происходит ложное срабатывание устройства, что снижает его функциональную надежность. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения одинаковой скорости нарастания магнитных потоков по обеим обмоткам двухобмоточного исполнительного реле. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, содержащем источник питания, измерительный блок,выполненный на транзисторе, вход которого подключен к источнику постоянного тока и функционально связан с источником имнульсно1-о эталонного тока, а выход указанного блока, зашунтированный электронным ключом, через конденсатор подсоединен к начальному выводу первой обмотки двухобмоточного исполнительного реле, к точке соединения которых подключен катодом первый диод,анод которого соединен с источником питания, второй диод, резистор.конечный вывод первой обмотки двухобмоточного исполнитель ного реле подключен к указанному источнику питания, а начальный вывод второй обмотки двухобмоточного исполнительного pe.iie через резистор включен к базе электронного ключа при этом конечный вывод второй обмотки двухобмоточного исполнительного реле подключен к первому выводу источника импульс кого эталонного тока, второй вывод которого соединен с эмиттером электронного слюча, причем вторая обмотка двухобмоточного исполнительного реле зашунтирована вто рым диодом. На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. Устройство содержит источник питания 1, первичная обмотка которого в зависимости от подключения устройства подключается или до или после силовых контактов автоматйческого выключателя, источник импульсного- эталонного тока 2, оперативный источник 3, включенный между фазами сети и землей с помощью резистора 4 и цепи компенсации емкостных токов утечки, состоящей из дросселя-трансформатора 5, компенсирующего дросселя 6 и разделительного конденсатора 7. Оперативный источник 3 и источник импульсных сигналов 2 подключены к диоду 8, шунтирующему вход транзисторного ключа 9. К выходу ключа через конденсатор 10 подключена первая обмотка двухобмоточного исполнительного реле 11, защунтированная первым диодом 12, а вторая обмотка защунтирована вторым диодом 13 и через резистор 14 подключена к базе транзисторного ключа 9. Выход двухобмоточного исполнительного реле II воздействует на расцепитель 15 автоматического выключателя трехфазной сети с сопротивлением изоляции 16. Устройство работает следующим образом. При бесконечно большом сопротивлении изоляции 16 ток 1с«,, пропорциона тьный постоянному напряжению оперативного источника 3,замыкается по следующей цепи: «земля,резистор 4, обмотка дросселя 6, резистор, эмиттер-базовый переход транзистора 9. При этом эталонный ток 1эт, пропорциональный мгновенным значениям сигналов прямоугольной формы, протекает через диод 8, резистор 14, вторую обмотку двухобмоточного исполнительного реле 11. Прямоугольная форма импульсов эталонного источника 2 формируется транзистором, эмиттер-коллекторный переход которого включен в цепь постоянного источника, образованного диодом и конденсатором, а база эмиттерный переход через диод и резистор подключен к источнику периодических сигналов, в качестве которого использована обмотка питающего трансформатора. В результате этого через вход тран.эистора 9 протекает импульсный ток, обусловленныи разностью между постоянным током оперативного источника 3 и эталонным током, который имеет вид прямоугольных импульсов. В связи с тем, что через вход tpaнзиcтора 9 протекает импульсный ток, он периодически открывается и закрывается. Когда транзистор 9 открыт, через его эмиттерколлекторный переход и диод 12 протекает зарядный ток конденсатора 10, который заряжается до величины напряжения источника питания. Когда транзистор 9 закрывается, конденсатор 10 разряжается через первую обмотку двухобмоточного исполнительного реле. В это же время через диод 8, резистор 14, первую обмотку двухобмоточного исполнительного реле протекает также импульсный ток. В результате этого, так как параметры цепей обмоток двухобмоточного исполнительного реле одинаковы, результирующий магнитный поток, обусловленный токами, равен нулю. Вследствие этого якорь реле находится не в протянутом состоянии и его выходные контакты, воздействующие на расцепители авто атического выключателя, не вызывают срабатывания последних, следовательно. автоматический выключатель не блокируется. В случае снижения сопротивления изоляции 16 до. опасной по условиям безопасности величины, оперативный ток Ion превышает амплитудное значение эталонного тока эт. Это приводит к тому,что через вход транзисторов 9 протекает постоянный ток, который полностью открывает указанный транзистор.При этом конденсатор 10 заряжается, а ток через первую обмотку, защунтированную диодом 12, исчезает. В результате этого результирующий магнитный поток, который определяется только ампер-витками первой обмотки 12, становится достаточным для создания намагничивающей силы, способной обеспечить притяжение якоря двухобмоточного исполнительного реле. Контакты последнего вызывают срабатывание автоматического выключателя 15, который производит отключение защищаемой сети. При повреждениях элементов схемы так же происходит отключение сети, что препятствует эксплуатации электроустановок с неисправным устройством защиты. Указанное построение .схемы предложенного устройства позволяет обеспечить его устойчивую работу при подаче напряжения. Действительно, в связи с тем, что постоянные времени цепей, подключенных к первой и второй обмоткам двухобмоточного исполнительного реле одинаковые, и при подаче на обмотки напряжения скорость нарастания магнитных потоков одинакова, устойчивость устройства значительно повыщается, что повышает его функциональную надежность. При этом обмотки двухобмоточного исполнительного реле не шунтируются конден 6

саторами, а поддержание магнитного потокадиод 12 и второй диод 13, что значительно

осуществляется за счет ЭДС самоиндукции,упрощает настройку устройства и повышаетзамыкающихся соответственно через первыйего надежность. .

I06I2I2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее источник питания, измерительный блок, выполненный на транзисторе, вход которого подключен к источнику постоянного тока н функционально связан с источником импульсного 1П 5 эталонного тока, а выход указанного блока, зашунтированный электронным ключом, через конденсатор подсоединен к начальному выводу первой обмотки двухобмоточного исполнительного реле, к точке соединения которых подключен катодом первый диод, анод которого соединен с источником питания, второй диод, резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения одинаковой скорости нарастания магнитных потоков по обеим обмоткам двухобмоточного исполнительного реле, конечный вывод первой обмотки двухобмоточного исполнительного реле подключен к указанному источнику питания, а начальный вывод второй обмотки двухобмоточного исполнительного реле через резистор с SS подключен к базе электронного ключа, при этом конечный вывод второй обмотки двух(Л обмоточного исполнительного реле подключен к первому выводу источника импульсно го эталонного тока, второй вывод которого соединен с эмиттером электронного ключа, причем вторая обмотка двухобмоточного .исполнительного реле зашунтирована вторым диодом. TV-V I- I I I