Устройство для защитного отключения потребителя электроэнергии Советский патент 1984 года по МПК H02H3/14 

10 Изобретение относится к электротехнике, предназначено для повьшения электробезопасности обслуживающего персонала и защиты потребителай элек роэнергии от опасных режимов работы и может быть использовано при эксплуатации установок гтеременного трех фазного тока напряжением 380 В постоянного тока. Известно устройство зап нтного отклгочения, содержащее схему контроля заземления5 образованную основным и вспомогательным заземлителягми подвиж ной машины, например горнойs и систе му , обеспечившоп уто отключение потребителя электроэнергии в случае возни новения опасного режима в связи с нарушением заземления, обрывом зазем лителя и т,Па К недостаткам указанного устройст ва отмосятся ограниченньш функциональные возможности, поскольку оно не обеспечивает защитного отключения пр такюс нарушениях резсима работы, как повьгахение и .понижение напряжения фаз .промьгашенной сети, пропадание фазы и т«п,5 и постоянного контроля за обры вом и кopoтки i замьжанием между зазе лителями„ Наиболее близким к предлагаемому по техот ческой сущиости и достигаемому результату является устройство для защитного отключения электроустановки, содержащее понижающий блок, контактор внешней сети, замыкающие контакты которого образугот цепь питания понижающего блока, кнопку Пз-ск я блок контроля состояния заземлеиня включающий заземпитель корпз са элект роустановки, вспомогательньпт заземГ г, 1 янтель и пррмежуточ1юе реле L2J, Недостаток известного устройст ва заключается в том, что оно не обеспечивает постоянного непрерывного контроля опасного рекима работы„ так как не обеспечивает выявления короткого заземлителей в процессе работы (контроль производят лишь в момент пуска устройства), сра батывания защиты при перекосе фаз, повытлении или понгокении напрялсения в фазах/ контроля параметров вторичной цепи питания потребителей электроэнергии, что может привести к возвшсиовепию опасного для жизни челове ка ггапряжения, Пель изобретения - повышение надежности пз7тем контроля параметров внешней сети и нагрузки. П2 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защи ного отключения потребителя электроэнергии, содержапдее понижаюпшй блок в цепи питания нагрузки5 блок контроля состояHH5j заземления, включающий заземли™ тель корпуса потребителя электроэнергии, вспомогательньп эаземлитель, первое промежуточное реле замыкаюи ий контакт которого соединен последовательно с кнопкой Пуск и обмоткой контактора внешней сетк, замыкаю- пше контакты которого образуют цепь питания понижающего блока., дополнительно введены блок контроля параметров внегиней сети соединенньш с цепью питания понижающего блока через включенные в каж,цу1о фазу сети измерительные трансформаторы напря7кения, выпрямительные мосты и ветттили катоды которых объединень и подключены к входу блока контроля параметров внешней сети, выход которого соединен с общей точкой кнопки Пуск и обмотки контактора, блок контроля напряжеш-ш питания нагрузки, соединенный своим входом с цепью питания нагрузки, а выходом с потребителем электроэнергни, дополнительный автономный источник питания устройства, связан- ньш с блоком контроля состояния заземления, блоком контроля параметров внешней сети, блоком контроля напряжения нагрузки и цепью питания нагрузки. Блок контроля параметров внешней сети содержит компараторы, вхо/лы которых объединены и подключены к общей точке соединения катодов вентилей, логический элемент, входы которого соединены с выходами комнараторов, второе промежуточное реле, подключенное к выходу логического блока, причем замыкающий контакт второго проме;куточного реле является выходом указанного блока, БЛОК контроля напряжения питания нагрузки содержит компаратор, соединенный своим входом с цепью питания нагрузки, а выходом - с третьим промежуточным реле, прргчем замыкающий онтакт третьего промежуточного реле является выходом указанного блока. Блок контроля состояния заземления ополнительно содержит компараторы, ходы которых: объединены и подключеы к Bcnof-гогательному заземлителю, огический элемент, входы которого оедитгены с выходами компараторов, a выход логического элемента подключен к первоьгу промежуточному реле. Предлагаемое устройство обеспечивает отключение понижаюшего устройст ва при попадании опасного переменно го напряжения на его корпус за счет непрерывного измерения напряжения на корпусе относительно точки нулево го потешщала, а также непрерывный автоматический контроль параметров по внешней сети и по вторичной цепи питания нагрузки, контролья наличия и исправности цепи заземления и отключение понижающего блока (т.е. электроустановки) при возникновении опасного режима работы. Кроме того, введение дополнительного автономного источника питания Обеспечивает контроль исправности уст ройства перед началом работы, до мо мента подачи напряжения на все устро ство, что также повышает электробезопасность. На чертеже представлена блок-схе ма устройства для защитного отключени потребителей электроэнергии. Устройство содержит стабилизирова ный автономньш источник 1 питания, блок 2 контроля состояния заземления блок 3 контроля параметров внешней сети и блок 4 контроля напряжения пи тания нагрузки. Блок 2 контроля состояния заземле ния содержит компараторы 5-7, логический элемент 8, промежуточное реле 9, заземлитель 10 корпуса потребителя- электроэнергии и вспомогательньш заземлитель 11. Кнопка Пуск 12 связана с контак тором 13 внешней сети, который своими контактами коммутирует питание для понижающего блока 14. В цепь питания понижающего блока J4 включены измерительные трансформаторы 15-17, к выходам которых подключены вьшрямительные мосты 18-20, которые своими вьгходами через вентили 21-23 связаны с блоком 3 контроля параметров внешней сети. Блок 3 контроля параметров внешней сети содержит компараторы 24 и. 25, логический элемент 26 и промежуточное реле 27. В цепь питания нагрузки 28 включе блок 4 контроля напряжения питания нагрузки, который содержит компаратор 29 и реле 30. При подключении дополнительного автоноьшого источника 1 питания образуется цепь питания блока 2 контроля состояния заземления, блока 3 контроля параметров внешней сети и блока 4 контроля напряжения питания нагрузки. Компараторы 5-7 оценивают состоя1ше заземлителя Ю корпуса потребителя эле Гтроэнергии и вспомогательного заземлителя 11 и срстояние цепи заземления, выявляют короткое замыкание между заземлителями и контролируют наличие напряжения на корпусе потребителя электроэнергии относительно точки нулевого потенциала путем сравнения опорного напряжения на одном их входов компаратора и напряжения на другом из входов, величина которого зависит от тока, протекаюп;его через цепь, образованную вспомогательным заземлителем 11,. грунтом и заземлителем 10 корпуса потребителя электроэнергии. При исправном состоянии цепи заземления, отсутствии короткого замыкания между заземлителями и отсутствии напряжения на корпусе потребителя электроэнергии на выходах каждого компаратора появляется разрешающий сигнал, который поступает на логический элемент 8. При поступлении трех разрешающих сигналов логический элемент 8 также выдает разрешающий сигнал, и напряжение поступает на промежуточное реле 9, контакты которого замыкаются и подают напряжение на кнопку Пуск 12. В случае возникновения какой-либо неисправности цепи заземления, обрыва заземлителя, воникновения коротко го замыкания между заземлителями, появления напряжения на корпусе потребителя электроэнергии, величина тока, протекающего через цепь, образованную вспомогательным заземлителем, грунтом и заземлителем корпуса . потребителя электроэнергии, изменяется, что: приводит к появлению сигнала запрета на выходе соответствующего компаратора 5, 6 или 7. Поступление на логический элемент хотя бы одного запрещающего сигнала приводит к появлению запрещающего сигнала на выходе логического элемента 8, при этом контакты промежуточного реле 9 замыкаются, прекращая.подачу напряжения на кнопку Пуск 12.

В случае нормального состояния цепи заземления при нажатии кнопки Пуск 12 происходит срабатьгоание контактора 13 внешней сети, его контакты замыкаются и образуют цепь пи тания понижающего блока 14.

Одновременно напряжение поступает на измерительные трансформаторы 15 17, Напряжение на выходах трансформаторов выпрямляется с помощью вьтрямительных мостов 18-20 и через вен- тили 21-23 поступает на компараторы 24 и 25. Если напряжение внешней сети находится в допустимых пределах в сторону превьппения -или понижения по отношению к установленному, то напряжения на входах компараторов соизмеримы, а на их выходах появл; ются разрешающие сигналы, которые поступают на логический элемент 26. При постзшлении двух разрешающих си1-налов огический элемент также выдает разрешающий сигнал, который подается на промеясуточное реле 27. Контакты последнего замыкаются и иунтируют кнопку Пуск 12, поддерживая ее во вклю ченком состоянии, чем обеспечивается нормально замкнутое состояние кон тактов контактора 13 внешней сети. Если параметры внешней сети превыпшгот доггустимые в сторону повышения или понижения напряжения, на выходах компараторов 24 или 25 появляется запрещающий сигнал. При поступлении на логический элемент 26 хотя бы одого запрещающего сигнала, на его. ыходе также появляется сигнал запрета, контакты промежуточного реле 27 размыкаются, раэрьпвая цепь питания контактора 13 внешней депи, контакты последнего размыкаются и обесточи5 вают понижаюп гй блок 14.

При доп1;ст1-шых параметрах напряжения внешней сети на выходе понижающего блока 14 появляется напряжение питания нагрузки 28 которое поступа-0 е на вход блока 4 контроля напряжения питания нагрузки. Поступившее напряжение оценивается компаратором 29 Если напряжение питания нагрузки находится в допустимых пределах,

5 на выходе компаратора 29 появляется разрешающий сигнал, и напряжение поступает на реле 30, которое срабатывает и своими контактами подключает нагрузку. Если напряжение питания

0 нагрузки npeBbmjaeT допустимое, на

выходе компаратора 29 появляется сигнал запрета, контакты реле 30 размьгкаются, отключая нагрузку 28.

В процессе работы устройства про5 исходит автоматический контроль основных рабочих параметров, в случае обнаружения неисправности или возникновения опасных режимов происходит отключение либо внешней сети, либо

0 нагрузки.

Предлагаемое выполнение устройства обеспечивает повьшгение электро- безопасности обслуживающего персонала путем непрерывного автоматичес5 кого контроля основных рабочих параметров и выявления опасного или недопустимого режима работы устройства.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее понижающий блок в цепи питания нагрузки, блок контроля состояния заземления, включающий заземлитель корпуса потребителя электроэнергии, вспомогательный заземлитель, первое промежуточное реле, замыкающий контакт которого соединен последовательно с кнопкой Пуск и обмоткой контактора внешней сети, замыкающие контакты которого образуют цепь питания понижающего блока, о тличающееся тем, что, с целью повьйпения его надежности путем контроля параметров внешней сети и нагрузки, в него дополнительно введены блок контроля параметров внешней сети, соединенный с цепью питания понижающего блока через включенные в каждую фазу сети измерительт,1е трансформаторы напряжения, вьтрямительные мосты и вентили, катоды которых объединены и подключены к входу блока контроля параметров внешней сети, выход которого соединен с общей, точкой кнопки Пуск и обмотки контактора, блок контроля напряжения питания нагрузки, соединенный своим входом с цепью питания нагрузки, а выходом с потребителем электроэнергии, дополнительный автономный источник питания устройства, связанный с блоком контроля состояния заземления, блоком контроля параметров внеганей сети, блоком контроля напряжения нагрузки и цепью питания нагрузки. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что.блок контроля параметров внетней сети содержит компараторы 5 входы которых объединены и.годключены к общей точке соединения катодов вентилей, логический элемент, входы которого соединены с выходами компараторов, второе промежуточное реле, подключенное к выходу ;логического блока, причем замык р;ий койтакт второго промежуточного реле является выходом указанного блока. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля напряжения питания нагрузки соО ее держит компаратор, соединенный своим входом с цепью питания нагрузки, а выходом - с третьим промежуточным 1C реле, причем замыкающий контакт .тьего промежуточного реле является выходом указанного блока. 4.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок контроля состояния заземления дополнительно содеряшт компараторы,-входы которых объединены и подключены к вcпoмoгaтeльнo fy заземлителю, логический элемент, входы которого сое- |динены с выходами компараторов, а выход логического элемента подключен к первому промежуточному реле.