Устройство для защитного отключения трехфазной сети с изолированной нейтралью Советский патент 1985 года по МПК H02H3/17 G01R31/02 

Изобретение относится к устройствам для защитного отключения в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора. Цель изобретения - повышение точности работы устройства при колебаниях напряжения питания. На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграм ма временных характеристик сравнивае мых токов в измерительном органе уст ройства. Устройство содержит источник пита ния 1, состоящий из трехобмоточного трансформатора, выпрямительного дио да и конденсатора, транзисторный уси литель 2, дроссель-трансформатор 3, подключенный к фазным проводам сети, средняя точка которого через компенсирующий дроссель 4 и разделительный конденсатор 5 подключена к земле. При этом компенсирующий дроссель 4 и разделительный конденсатор 5 зашун тированы первым резистором 6. Кроме того, устройство содер;кит первый ди- сд 7, шунтирующий встречно вход тран зисторного усилителя 2, выход которо го подключен к исполнительному органу 8. выход которого соединен с ав томатическим выключателем 9, второй диод 10, третий диод 11, эталонный источник 12, состоящий из двух парал лельных цепей, первая из которых включает четвертый диод 13, первый конденсатор 14, второй резистор 15, а вторая - пятый диод 16, третий резистор 17, оперативньш источник 18, сопротивление изоляции сети 19. Устройство работает следующим образом. При бесконечно большом сопротивлении изоляции 19 оперативный ток замыкается по двум цепям, первая: земля - первый резистор 6 - компен сирующий дроссель 4 - второй диод 10 вторая: земля - эмиттер-базовый переход транзисторного усилителя 2 - третий диод 11. При этом через первый диод.7 протекает эталонный ток IJT , равный сум ме двух токов: постоянного, пропорционального напряжению на конденсаторе 14, и импульсного пропорциональ ного мгновенным значениям однополу- периодного напряжения на первой вторичной обмотке трансформатора источника питания. 122 Параметры элементов схемы выбираются такими, чтобы амплитудное значение тока Ipf,, который замыкается через эмиттер-базовый переход тран- зисторного усилителя 2, находилось в диапазоне изменения мгновенных значений эталонного тока . В связи с этим через вход тран- зисторного усилителя 2 протекает разностный ток, который периодически открьшает его, когда I больше 1дт, и закрьшает его, когда IQ меньше 1 (соответственно t, t длительность открытого и закрытого состояния транзисторного усилителя 2). В результате этого, когда транзисторный усилитель 2 открыт, через диод исполнительного органа протекает зарядный ток конденсатора этого органа, который заряжается до величины напряжения на конденсаторе источника питания, а когда транзисторный усилитель 2 закрьшается, конденсатор разряжается через исполнительное реле и резистор исполнительного органа, вследствие этого через обмотку реле протекает разрядный ток конденсатора, величина которого дос таточна для срабатывания реле и удержания его якоря в притянутом состоянии за счет ЭДС самоиндукции обмотки, В случае снижения сопротивления изоляции 19 происходит перераспределение токов 1 . Часть оперативного тока, протекающего через второй диод 10, увеличивается, а часть тока, протекающего через эмиттер-базовый переход транзисторного усилителя 2 и третий диод 11, уменьшается. При достижении сопротивления изоляции 19 опасной по условиях безопасности величины оперативный ток, протекающий через эмиттер-базовый переход усилителя 2, уменьшается до значения I (jp (до величины постоянной составляющей эталонного тока). Это приводит к тому, что транзистор будет закрыт. Разрядный ток через реле ис- полнительного органа исчезает, якорь его отпадает, контакты разорвут цепь расцепителя автоматического выключателя 9, который отключит защищаемую сеть, При повреждениях элементов схемы также происходит отключение сети, так как при нормальном функционировании активных элементов необходимо вьтолнение ими двух альтернативных операций (усилителя - открытия, закрытия; конденсатора исполнительного органа заряда, разряда ), что не выполнимо при наличии повреждения. При этом контролируется целостность цепи компенсирук)щего дросселя 4. Действительно, при обрыве в его цепи при обрыве первого резистора 6, оперативный ток, протекающий через вход транзисторного усилителя 2, увеличивается и превышает амплитудное значение эталонного сигнала. Вследствие этого транзисторный усилитель будет находиться только в открытом состоя- НИИ, реле исполнительного органа обес точится и- вызовет отключение автоматического выключателя 9. Таким образом, построение электрической схемы устройства обеспечивает защитный отказ, что препятствует эксплуатации электроустановок с неисправным устройством защиты. Указанное выполнение эталонного источника, который формирует эталон- ньй -сигнал в виде суммы двух токов: постоянного, пропорционального напряжению на конденсаторе 14 и импульсно- ,го, пропорционального мгновенным значениям однополупериодного напряжения на первой вторичной обмотке трансформатора источника питания и оператив- JHoro постоянного источника, формирующего постоянный сигнал в диапазоне изменения мгновенных значений эталонного сигнала, позволяет получить установки сопротивления срабатывания практически независимыми от напряжения в сети и обеспечить релейность срабатывания. Во всем диапазоне изменения сопротивления изоляции I9 до критического значения и возможном изменении напряжения в сети трйнзисторный усилитель периодически открывается и закрьшается, а порог срабатывания устройства определяется равенг ством между оперативным .постоянным током и пoctoяннoй составляющей эталонного тока, протекающих через вход транзисторного усилителя. Так как оперативный и эталонный источники формируются от вторичных обмоток одного питающего трансформатора, тавка срабатывания ус.тройства стабильна во всем диапазоне изменения напряжения питания. При этом стабильность достигается без стабилизирующих четырехклеммных полупроводниковых элементов, требующих мероприятий по их заливке эпоксидным компаундом, что упрощает устройство и повышает технологичность его изготовления. Кроме того, указанное выполнение оперативного источника, подключенного к разделительному конденсатору и входу измерительного органа через два встречно включенных между собой диода 10 и П соответственно, практически исключает протекание через вход транзисторного усилителя 2 токов нулевой последовательности, обусловленных появлением напряжения смещения нейтрали на конденсаторе 5 при несимметричных утечках в сети.

as.Z

Ion Icp

0

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее источник питания, подключенный к двум фазным проводам сети, эталонный источник, подсоединенный к первому входу транзисторного усилителя, при этом вход транзисторного усилителя зашунтирован первым диодом, а выход подключен к исполнительному органу, выход которого соединен с автоматическим выключателем, оперативный источник, связанный с разделительным конденсатчэром, который подключен между землей и вторым выводом компенсирующего дросселя, первый выход которого через дроссель-трансформатор подключен к фазным проводам сети, первьй резистор подключен между землей и точкой соединения компенсирующего дросселя и дросселя-трансформатора , отличающееся тем, что, с целью повыщения точности работы устройства при колебаниях напряжения питания, в него введены второй и третий диоды, а эталонный источник вьшолнен в виде двух параллельных цепочек, подключенных к первому вьш оду источника питания, при этом первая из них состоит из четвертого диода, катод которого подклю чен к первому выводу источника пита(Л ния, а анод - к первому выводу первого конденсатора, второй вывод которого подключен к второму выводу источника питания,и выводу второго резистора, подключенного мезвду первым выводом первого конденсатора и выходом эталонного источника, а со вторая цепочка состоит из пятого tsD диода, катод которого подключен также к первому вьшоду источника питания, а анод - через третий резисЮ . тор - к выходу эталонного источника, причем оперативный источник подключен параллельно разделительному конденсатору через встречно включенный второй диод и через встречно . включенный третий диод к второму входу транзисторного усилителя.