Устройство для защиты от утечки тока в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1985 года по МПК H02H3/17 

Изобретение относится к устройствам защиты от утечки тока на землю в трехфазных электрических сетях с рабочим напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформатора, и может быть использовано в шахтных электрических сетях. Известны устройства защиты от утечки тока на землю, содержащие реле, включенное между общей точкой звезды диодов, подключенных к фазам сети, и землей Cl . Эти устройства отключают электрическую сеть при появлении утечки тока на землю выше допустимой величины При выходе из строя элементов в схемах этих устройств защитные функции их прекращаются, поэтому сеть остает ся незащищенной, даже при замыкании фазы на землю. Известны устройства с самоконтролем исправности элементов аппарата защиты. С целью осуществления самоконтроля исправности исполнительное реле включено между землей и нулевой точкой звезды сопротивлений, подключенных к фазам сети, а параллельно этим цепям между трехфазной сетью и землей через резистор включена звезда диодов. В нормальном режиме якорь реле притянут. При повреждении одного из элементов схемы реле отпускают свой якорь, вследствие чего сеть от1ключается 2 . Недостатком таких устройств является то, что при выходе из строя эле ментов схемы устройства контролируемая сеть отключается независимо от величины сопротивления изоляции этой сети, в том числе и при исправной изоляции. Отказы элементов схем существующих аппаратов нередки, поэтому при внедрении устройства защиты с самоконтролем и отказах в его работе уве личится количество отключений участ-г ковых сетей, что приведет к снижению надежности электроснабжения потребителей и потерям добычи угля. Кроме того в этом устройстве не все элементы схемы имеют самоконтроль, в частности отсутствует контроль переходного сопротивления в цепи заземпи телей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство, содержащее диодный фильтр присоединения, двухобмоточное электро63Jмагнитное реле и второе однообмоточное реле, включенное параллельно основной обмотке первого через блокировочньп контакт автоматического выключателя. Схемой данного устройства предусматривается отключение сети резервным выключателем, при выходе из строя исполнительного реле защиты СзЗ. Недостатком известного устройства является необходимость снабжения всех шахтных участковых сетей резервными выключателями, что является экономически невыгодным. Кроме того, выход из строя других элементов схемы (кроме исполнительного реле) не контролируется и не резервируется, что снижает надежность функционирования указанного устройства. Время отключения сети резервным выключателем с помощью резервного реле превышает 0,2 с, так как; резервное реле срабатывает после срабатывания основного реле. Это противоречит требованиям ГОСТ 22929-78, поэтому устройство не получило практического применения. Цель изобретения - повьпиение надежности в работе. Поставленная цель достигается тем, J4TO устройство, содержащее выключатель, по одну сторону от которого к сети подключены три выпрямителя, соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничива-. ющий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор-заземлитель, связанный также с измерителем тока, снабжено присоединенными к сети по другую сторону выключателя дополнительными тремя выпрямителями, соединенными в звезду, к нулевой точке которой через вторичную обмотку трансформатора напряжения и дополнительньй ограничивающий резистор другая обмотка упомянутого двухобмоточного реле, к другому выводу которой подключена одна из обмоток вновь введенного дополнительного двухобмоточного реле, другая обмотка которого подключена последовательно с первой обмоткой упомянутого двухобмоточного реле, при этом вторые обмотки обоих двухобмоточных реле также зашуитированы вторым конденсаTojpoM и соединены с заземлителем, а к выводам обмоток дополнительного двухобмоточного реле, присоединенным к заземлителям.подключен измеритель 3 тока, причем первичная обмотка упомя нутого трансформатора напряжения сое динена через размыкающий блок-контакт выключателя с сетью со стороны питающего силового трансформатора, обмотки двухобмоточного реле включены между собой встречно, а обмотки дополнительного двухобмоточного реле - согласно. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства защиты. Схема защиты содержит две звезды диодов 1-3 и 4-6 подключенных к фазам А,В,С контролируемой сети. Между нулевыми точками этих диодов и землей через ограничительные резисторы 7 и 8 подключены обмотки двух двухобмоточных реле 9 и 10, зашунтирован ные конденсаторами 11 и 12. Выводы С и d обмоток реле 10 присоединены к заземпителям 13 и 14. Через резистор 15 включена кнопка 16 для проверки работоспособности защиты. Сопротивле ние 17 изоляции относится к сети пос ле силовых контактов 18 выключателя отключающей катушкой 19. На другой стороне выключателя 18 через резисто 20 и диод 21 включена вторая кнопка 22 для проверки сопротивления -изоляции. В цепи лампы 23 предусмотрен ре зистор 24. Между выводами сие обмо ток реле 10 включенизмерительный прибор 25. Сопротивление 26 изоляции относится к участку сети до выключателя. В цепи диодного моста 4-6 предусмотрен источник оперативного напряжения Б виде трансформатора 27 на пряжения, в цепи первичной обмотки которого имеется блок-контакт выключателя 28. Сеть питается от силового трансформатора 29 с изолированной от земпи нейтралью. Предлагаемое устройство работает следующим образом. А. При исправных элементах схемы. При появлении: утечки тока через сопротивление 26 срабатывает реле 10, замыкает контакты, вследствие че го отключающая катушка 19 автоматического выключателя разомкнет контак ты 18. Реле 9 не срабатывает, так как магнитные потоки в нем вычитаются. После размыкания контактов 18 че рез сопротивление 26 и обмотки реле « пойдет ток, сработает реле 9, которое замкнет свои контакты 9 и 9 . Загорится сигнальная лампа 23. 1634 Чтобы узнать, на какой стороне контактов 18 появилась утечка тока, надо нажать кнопку 16 проверки. При этом от оперативного источника 27 напряжения через обмотку S реле 9 пройдет размагничивающий ток, что приведет к отпусканию реле 9 и погасанию лампы 23. По этому признаку можно определить, что утечка появилась до контакта 18, т.е. на стороне источника напряжения. Если при включенном автомате .(замкнуты контакты 18) появклось сопро- тивление утечки 17 (на стороне потребителя), то сначала сработает реле 10, а после размыкания контактов 18 и замыкания блок-контакта 28 автоматического выключателя по обмотке Б реле 9 потечет ток, обусловленный источником 27 напряжения и сопротивлением 17 утечки, вследствие которого реле 9 сработает. Загорится сигнальная лампа 23. Чтобы узнать, на какой стороне появилась утечка, надо нажать кнопку 22 проверки. При этом через обмотку ci реле 9 пройдет ток, реле размагнитится и отпустит свой якорь, погаснет сигнальная лампа 23. Следовательно, возникла,утечка на стороне потребителя. При выключенных контактах 18 автомата проверить исправность отдельно левой и правой части схемы можно на-. жатием кнопок 16 или 22 проверки. При исправных заземлителях и остальных элементах схемы в обоих случаях будет срабатывать реле 9 и загораться сигнальная лампа 23. Б. При неисправных элементах схемы. При включенной сети (замкнутых контактах 18) и отказе .в работе ле-. вой части схемы (например, обрыв в цепи резистора 7) и появлении сопротивления 26 утечки, ток утечки пройдет только по обмотке 6 обоих реле, сработает реле 9, замкнет свои контакты. Вследствие этого сработае,т автомат и контакты 18 автомата разомкнутся. Поэтому реле 9 отпустит. Замкнется блок-контакт 28. Лампа 23 загорится только при нажатии кнопки 16 проверки. При нажатии кнопки 22 лампа не загорится. Эти признаки говорят о том, что утечка тока появилась до контактов 18 и что

в левой части схемы устройства защиты существует обрыв цепи,

В подобном случае (при сгорании резистора 7, включенных контактах 18 и появлении сопротивления 17 утечки, сработает также реле 9, загорится лампа 23 и разомкнутся контакты 18 автомата. Контакты реле 9 будут удерживаться в замкнутом состоянии за счет тока, образованного источником 27 напряжения и сопротивлением 17 утечки.

Лампа 23 не погаснет при нажатии кнопок 22 и 16. Это признак того что утечка появилась на стороне потребителя и что в левой части схемы устройства есть обрыв цепи.

При обрыве в цепи элементов правой части схемы устройства (например в цепи резистора 8), замкнутых коптактах 18 автомата и сопротивлении 26 утечки, срабатывает реле 9 за счет тока в обмотке с , вследствие чего срабатывает автомат и разомкнутся контакты 18. Загорится сигналь ная лампа 23.

При поочередном нажатии кнопок 16 и 22 лампа 23 не погаснет. Это значит, что в сети появилась утечка тока на стороне контактов автоматического выключателя, противоположной обрыву в части схемы защиты.

При обрыве цепей в правой части схемы появление сопротивления 17 утечки (на стороне потребителя) и включенном автомате 18 также сработает реле 9 за счет тока в обмотке разомкнутся контакты 18, поэтому реле 9 отпустит. Следовательно, лампа 23 гореть не будет.

При нажатии кнопки 22 загорится лампа 23, а при нажатии кнопки 16 лампа 23 загораться не будет.

Следовательно, в аппаратеобрьш в части схемы и утечка тока появилась на одной стороне силовых контактов автоматического выключателя.

При включенном в точки с и sJ ин;дикаторе 25 на работу реле 10 не влияет обрыв или появление переходного сопротивления в цепи одного из заземпителей (i3 или 14). Переходное сопротивление будет зашунтировано низкоомным сопротивлением индикатора 25.

При обрыве одного из заземгштелей (или появлении в его цепи переходного сопротивления) и включенных контактах 18 ток утечки будет также идти через этот индикатор, поэтому sio отключению стрелки индикатора можно судить о состоянии изоляции цепей заземпителейо Стрелка индикатора 25 в нормальном режиме располагается по середине шкалы.

Предлагаемая схема устройства защиты обладает самоконтролем при одном из пробитых диодов 1-6. В этом случае всегда будет срабатывать реле 9 вследствие появления тока, который пройдет от сети через пробитый диод, обмотки реле, заземлители к нулевой точке второй звезды диодов. При этом срабатывает реле 9 и включает сигнальную лампу 23.

Предлагаемая схема аппарата защиты обладает резервированием своих элементов без переключающихся элементов схемы, осуществляет самокоитроль полупроводниковых элементов при их пробое, позволяет контролировать величину переходного согфогявлення цепи заземлителей (без снижения качества работы аппарата), определять по сигнальной лампе причину отключения автоматом сети при пробое полупроводниковых диодов или сгорании одного из элементов , оггределять место появления утечки (в отключенной или неотключенной части сети) .

Сгорание какого-то элемента схемы не требует срочной остановки питаемы электропотребителей на время замены аппарата, так как сеть будет защищена другой ветвью схемы. Неисправный аппарат может быть заменен в промежутках между сменами. В связи с этим внедрение предлагаемого устройства снизит|. простои добычных участков угольных шахт и в целом повысит над€ жность электроснабжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее вьжлючатель, по одну сторону от которого к сети подключены три выпрямителя, соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничивающий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор - заземлитель, связанный также с измерителем тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено присоединенными к сети по другую сторону выключателя дополнительными тремя выпрямителями, соединенными в звезду, к нулевой точке которой подключена через вторичн то обмотку трансформатора напряжения и дополнительный ограничивающий резистор другая обмотка упомянутого двухобмоточного реле, к другому выводу которой подключена одна из обмоток вновь введенного дополнительного двухобмоточного реле, другая обмотка которого подключена последовательно с первой обмоткой упомянутого двухобмоточного реле, при этом вторые обмотки обоих двухобмоточных реле также зашунтированы вторым конденсатором и соединены с заземпителем, а сл к выводам обмоток дополнительного двухобмоточного реле, присоединенным к заземлителям, подключен измеритель тока, причем первичная обмотка упомянутого трансформатора напряжения соединена через размыкающий блок-контакт выключателя с сетью со стороны 4 питающего силового трансформатора, 4; обмотки двухобмоточного реле включеoS со ны между собой встречно, а обмотки дополнительного двухобмоточного реле - согласно.