Устройство для селективной сигнализации ненормальных режимов в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 H02H3/24 

размыкающих контактов первого и второго измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, размыкающих контактов второго и третьего элементов - во второй ветви и размыкающих контактов первого И третьего элементов - в третьей ветви .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее подключенные к контролируемой сети через трехфазный преобразователь' напряжения три измерительных элемента фазных напряжений и блок выявления смещения нейтрали, выход которого функционально ввязан с входом первого порогового органа, подключенного своим выходом ко входу первого вы- . ходного элемента, выход которого и выходы трех измерительных элементов фазных напряжений подключены к соответствующим входам блока сигнали- _зации, отличающееся тем, •что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей путем выявления обрыва проводов с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя, в него дополнительно введены делитель напряжения, формирователь импульсов, коммутатор, диф" ференциатор, второй прроговый орган, второй выходной элемент и элемент блокировки, при этом делитель на- • пряжения и формирователь импульсовSподключены своими входами к: выходу блока выявления смещения нейтрали, а выходщ формирователя импульсов и делителя напряжения соединены с коммутатором, который, в свою очередь, своим выходом подключен к входу дифференциатора, выход которого соединен с входами пороговых органов, причем выход второго порогового органа через последовательно соединенные элемент блокировки и второй выходной элемент подключен к дополнительному входу блока сигнализации.2. Устройство по П.1, о тл и ч а- ю щ е е с я тем, что блок сигнализаций выполнен из трех цепей, причем цепь сигнализации замыканий на землю состоит из последовательно соединенных замыкающего контакта первого выходного элемента, первого индикатора и трех ветвей, образованных последовательным соединени- s ем замыкающих контактов первого и третьего измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, замыкающих контактов второго и третьего элементов - во второй ветви и замыксцбщих контактов первого и второго элементов - в третьей ветви, цепь сигнализации обрыва проводов состоит из последовательно соединенных разьолкающего контакта первого выходного элемента, замыкающего контакта второго выходного элемента, второго индикатора и трех ветвей, образованных размыкающими контактами каждого из измерительных элементов фазных напряжений, цепь сигнализации обрыва провода с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя состоит из последовательно соединенных третьего индикатора, двух ветвей, образованных замыкающими контактами выходных элементов, и трех ветвей, выполнен-^ ных последовательным соединением(Л

Изобретение относится к электротехйике, а более конкретно к устройствам сигнализации, распознающим вид повреждения в сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство для защиты от несимметричного режима работы электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее в ка}кдой фа .зе сети преобразователи переменного напряжения в постоянное, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, которые соединены определенным образом между собой и с выходом преобразователя напряжения, подключенного к нейтрали сети, а также к входу исполнительного органа. Устройство выявляе случаи обрыва фазной цепи линии электропередачи по смещению нейтрали сети и контролю фазных напряже7

НИИ l .

Недостатком этого устройства является то, что оно не различает обрыв провода линии с однофазным замыканием на землю одного из его концов со стороны потребителя от случа замыкания на землю.

Наиболее близким по технической сущности является устройство сигнализации, содержащее три реле минимального напряжения, подключенные через трансформатор к фазам сети, выявитель смещения нейтрали, пороговый орган, выходной элемент и блок сигнализаций 2 .

Недостатком данного устройства является его Hecnoco6fjocxb выявить рэжим обрыва провода в линии с одновременным касанием одного из его коцов земли со стороны потребителя из-за несовершенства реле минимального напряжения и отсутствия соотвествующей логики работы блока сигналзации. Упомянутый режим работы сети весьма опасен как для людей и животных, случайно оказавшихся в зоне повреждения,, так и для трехфазных потребителей, имеющих асинхронный электропривод рабочих механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения птребителей путем выявления обрыва проводов С: одновременным замыканием на землю со стороны потребителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для селективной сигнализации ненормальных режимов в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные к констролируемой сети через трехфазный преобразователь напряжения три

5 измерительных элемента фазных напряжений и блок выявления смещения нейтрали, выход которого функционально связан с входом первого порогового органа, подключенного своим

10 выходом ко входу первого выходного элемента, выход которого и выходы трех измерительных элементов фазных напряжений подключены к соответствующим входам блока сигнали5 зацйи, дополнительно введены делитель напряжения,, формирователь импульсов, коммутатор, дифференциа- тор, второй пороговый орган, втот рой выходной элемент и элемент блод-кировки, при этом делитель напряжения и формирователь импульсов подключены своими входами к выходу блока выявления смещения нейтрали, . а выход формирователя импульсов и вы25з од делителя напряжения соединены с коммутатором, который, в свою очередь, своим выходом подключен ко входу дифференциатора, выход-которого соединен с входами пороговых

„ органов, причем выход второго порогового органа через последовательно соединенные элемент блокировки и второй выходной элемент подключен к дополнительному входу блока сигнализации.

Кроме этого, блок сигнализации выполнен из трех цепей, причем цепь сигнализации замыканий на землю состоит из последовательно соединенных замыкающего контакта первого выходного элемента, первого индикатора и трех ветвей,.образованных последовательным соединением замыкающих контактов первого и третьего измерительных элейентов фазных напряже5 НИИ в первой ветви, замыкающих контактов второго и третьего элементов - во второй ветви и замыкающих контактов первого и второго элементов - в третьей ветви, цепь сигнализации обрыва провода состоит из последовательно соединенных размыкающего контакта первого выходного элемента, замыкающего контакта второго выходного элемента, второго индикатора и трех ветвей, образован ных размыкающими контактс1ми каждого из измерительных элементов фазны напряжений, цепь сигнализации обрыва, провода с одновременным замыканием на землю со стороны потребителя состоит из последовательно соединенных третьего индикатора, двух вет.вей, образованных замыкающими контактами выходных элементов и трех ветвей, выполненных последовательным соединением размыкающих кон тактов первого и второго.измерительных элементов фазных напряжений в первой ветви, размыкающих контактов, второго и третьего элементов во второй ветви и размыкающих контактов первого и третьего элементо в третьей ветви.. На фиг.1 изображена общая блоксхема предлагаемого устройства; на фиг.2 - связи дополнительно введен ных между выявителем смещения нейтрали и блоком сигнализации элемен тов; на фиг.З - схема блока контро ля фазных напряжений; на фиг,4 организация цепей блока сигнализации. Устройство селективной сигнализации содержит блок выявления смещения нейтрали 1, измерительные элементы напряжений 2,3 и 4, которые подключены к контролируемой се ти 5 через преобразователь напряжения 6. Блок сигнализаций 7 соеди нен с измерительными элементами .2непосредственно, а с блоком выявле ния 1 через делитель напряжения 8, формирователь импульсов 9, комму- татор 10, дифференциатор 11, первый пороговый орган 12, второй пороговый орган 13, элемент блокиров ки 14, первый выходной элемент 15, второй выходной элемент 16. Делитель напряжения 8 выполнен на .резисторах 17 И 18, а формирователь импульсов 9 собран на резисторах 19-21, стабилитроне 22, триоде 23, двух полевых транзисторах 24, 25 микросхемы 26. Коммутатор 10 представлен ключами 27, 28 этой же мик рофхемы. Дифференциатор 11 образует конденсаторы 2.9, 30, резисторы 31-37 и операционный усилитель 38. Первый пороговый орган 12 состоит из резисторов 39-42, конденсатора и операционного усилителя 44. Первый выходной элемент15 включает в себя резистор 45, транзистор 46, р ле 47 с контактами 4.8-51. Второй пороговый орган 13 выполнен из резисторов 52-54, конденсатора 55 и операционного усилителя 56. Второй йыходной элемент 16 состоит из резистора 57, транзистора 58,.реле 59 с контактами 60-62, светрдиода и резистора 64. Элемент блокировки представлен цепочкой из конденсатоа 65, резисторов 66, 67 и триоа 68 .. Измерительные элементы фазных напряжений 2-4 представляют собой три входных делителя напряжения, выполненных на резисторах 69-77, стабилитронах 78-80 и конденсаторах 81-83, шесть элементов И-НЕ 84-89, к выходам которых подключены реле 90-95. Блок сигнализации принципиально состоит из трех цепей, в которые включены контакты: 96-99 реле 90, 100 реле 91, 101-104 реле 92, 105 реле 93, 106-109 реле 94, 110 реле 95, а также три индикатора 111-113. Устройство, работает следующим образом. В нормальном режиме работы, когда в сети 5 отсутствуют повреждения, коммутатор 10, управляемый импульсами формирователя 9, ключами 27, 28 перераспределяет поступающее с делителя 8 напряжение на кондейсаторах 29, 30 поровну, в результате, на входе операционного усилителя 38 сигнал отсутствует, отсутствует он и на входах операционных усилителей 44 и 56. Реле 47, 59 при этом обесточены. Напряжения, снимаемые с резисторов 75-77, пропорциональны фазным напряжениям, поэтому реле 90, 92,94 удерживаются в сработанном состоянии, в то время как реле 91, 93,95 - обесточены. Индикаторы Ш113 - отключены от источника питания. При возникновении в линии 5 обрыва с одновременным касанием оборванного конца земли со стороны потребителя, на нейтрали сети за полупериод промышленной частоты происходит скачок напряжения, на повержденной фазе напряжение превышает фазное значение, а на неповрежденных фазах - становится-меньше фазного значения. Изменение напряжения на нейтрали сети через выявитель 1,-делитель 8 поступает на дифференциатор 11. Под действием положительной полуволны входного напряжения триод 25 удерживается в режиме отсечки, триод 24 Насыщается, ключ 28 коммутатора 10 разомкнут, а через ключ 27 энергия поступает с конденсатора 30 на конденсатор 29, При положительной полуволне входного напряжения триоды 24, 25 переключаются и в результате этого через ключ 28 конденсатор 29 заряжается, при этом конденсатор 30Ключом 27 отключается от . конденсатора 29. В результате дифференцирования напряжение на конденсаторе 29 начинает убывать, а на конденсаторе 30 - увеличиваться. Через три-четыре периода промышленной частоты от момента возникновения повреждения на входе усилителя 38 появляется сигнал, достаточный для срабатывания. Вследствие этого на инвертирующих входах операционных усилителей 44 и 56 также появляется сигнал. Как только величина сиснала превысит порог срабаты вания, установленный резисторами 39 или 54, срабатывает соответствующий элемент 44 или 56, или оба вместе. Это зависит от величины переходного сопротивления в месте замыкания про вода на землю. Срабатывание порого;.вых органов 12, 13 приводит к замыканию контактов 51, 62 выходных эле ментов в блоке сигнализации 7. Информация о том, какой же выходной элемент сработал, можно пблучить от светодиода 63. В измерителях фазных напряжений 2-4.. у поврежденной фази, например той, к которой подключен Делитель на резисторах 71, 74 и 77 изменит свое состояние элемент 89, что приводит к срабатывани реле 95, которое скомутирует свой контакт 110 в блоке сигнализации 7. Одновременно на неподвижных фазах имеет место изменение состояний эле ментов -84 и 86, приводящее к обесточенню соответственно реле 90 и 92 В результате этого замкнутся конта ты 98, 99, 103 и 104, По цепи источник питания-контакт б2-контакт 103-контакт 93-индикатор ИЗ-источник поступает сигнализация о повреж дении. Обрыв провода воздушной линии сопровождается незначительным смещением нейтрали сети при некотором снижении напряжения в поврежденной фазе При этом устройство сигнализации работает следующим образом; Бросок напряжения на нейтрали продифференцируется, но первый пороговый орган 12 не сработает, так как сигнал поступающий на вход усилителя 44, в этом случае оказывается установки резистора 39. Срабатывает второй пороговый орган 13 и его выходной элемент 16, подготавливая контактом 61 цепь сигнализации. Снижение напряжения в фазе почувствует один из измерителей 2-4 и обесточит пару реле, присоединенных к поврежденной фазе. Индикатор 112 получит питание. Замыкания на землю при полноте замыкания свыше 0,65 сопровождаются значительными смещениями нейтрали и одновременным увеличением напряжения в неповрежденных фазах, при этом напряжение поврежденной фазы снижается. При замыкании на землю провода срабатывает реле 47 первого выходного элемента 15. В фазных измерителях 2-4 пара реле, например, 90 и 91, подключенная к фазе с замыканием, обесточится, а пары реле 92,93 и 94, 95, включенные на неповрежденные фазы, получат питание. Коммутирование контактов 49, 101,110 каждого из реле приводит, к подключению индикатора 111 К -источнику питания. Аналогично устройство работает при появлении ненормального режима на любой из фаз. При качаниях в сети, даже при очень быстрых изменениях напряжения на нейтрали (порядка 0,2-0,4 с) ложная сигнализация не происходит, поскольку дифференциатор 11 не успеет перезарядить конденсаторы 29,30. Использование предлагаемого устройства в отличии от прототипа позволяет достоверно выявлять ненормапьные режимы в сети. При этом снижается вероятность поражения током людей и животных за счет своевременного принятия необходимых мер, а также сокращается количество выходящих из строя асинхронных электррдвигателей.

rs

ФиёЛ

IS

гл/е.г вэтг

on

Зомл/fttrfft/f на

3fM/fMf

Ofpb/f 0fff/a

3af4Mfffffft/f с

Ofptfff0f

(pue.ffff uf.3