Устройство для защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК H02H3/17 

тывать -при более высоком сопротивлении изоляции сети.. При появлении однофазной утечки через релейный элемент 7 начинает протекать положительная полуволна тока нулевой последовательности, которая складывается с оперативным током, протекающим через этот же элемент, в результате чего возрастает уставка отключения, т.е. происходит деформация характеристики защиты. Но благодаря конденсатору 14,

щунтирующему релейный элемент 7 с ди- 2 ил.

одом о, составляющая тока ну1терои последовательности в релейном элементе уменьшается а что приводит к снижению степени деформации характеристики защиты. Таким образом в данном изобретении повышена надежность работы устройства за счет обеспечения самоконтроля исправности цепи оперативного тока и снижения степени деформации характеристики защиты предлагаемого устройства, 1 з.п, ф-лы.

1

Изобретение относится к защите электрических сетей и электрооборудования и может быть использовано для защитного отключения трехфазной сети с изолированной нейтралью при недопустимом снижении сопроти1зления изоляции.

Цель изобретения - повышент1е надежности работы путем обеспечения самоконтроля исправности цепи оперативного тока и снижения сопротивления изоляции защищаемой сети, а также снижение величины оперативного тока.

На фиг. изображена электрическая схема предлагаемого устройства для защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью, в которой в качестве релейного элемента используется электромагнитное реле; на фиг. 2 - то же, с использованием в качестве релейного элемента несимметричного триггера на транзисторах разного типа проводимости.

Устройство содержит источник питания, который состоит из трехфазного выпрямительного моста 1 с подключенным к его зажимам постоянного тока сглаживаю1цим конденсатором 2 и делителем напряжения в виде двух последовательно включенных стабилитронов 3 и 4. Выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к защищаемой сети через конденсаторы 5. Плюсовой вывод выпрямительного моста соединен с нулевой точкой трехфазного резисторного фильтра 6, подключенного к трем фазам защищаемой сети. Релейный элемент 7 с последовательно включенным с ним диодом 8 (фиг. 1) соединен между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и основным заземлителем 9. Минусовой вывод выпрямительного моста 1 соединен через подстроечный резистор 10 с дополнительным заземлителем 11. Сопротивления 12 изоляции защищаемой сети изображены на фиг. 1 и 2 в виде резисторов Плюсовой вывод выпрямительного моста t соединен с основным заземлитедем 9 через резистор 13. Между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и основным заземлителем 9 включен конденсатор 14, снижающий степень деформации характеристики защиты при несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети.

Релейный элемент 7 (фиг, 2) выполнен в виде несимметричного триггера на транзисторах 15 и 16. Функци диода 8 выполняет переход база-эмиттер первого транзистора 15. Эмиттер транзистора 15 п-р-п-типа соединен с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4, база этого транзистора соединена через входной резистор 17 с основным заземлителем $, через включенный в обратном направлении диод 18 - с эмиттером этого же транзистора, через регулируемый резистор 19 - с минусовым выводом выпрямительного моста 1. Коллектор этого транзистора через резистор 20 соединен с базой второго транзистора 16 р-п-р-типа, эмиттер которого соединен с плюсовым выБодом выпрямительного моста 1. Коллектор транзистора 16 соединен через последовательно включенные стабилитрон 21 и обмотку электромагнитного реле 22, зашунтированную диодом 23 в обратном направлении, с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4. Точка соединения стабилитрона 21 с обмоткой электромагнитного реле 22 соединена через резистор 24 обратной связи с базой транзистора 15.

Устройство работает следующим образом,

При сопротивлении изоляции защищаемой сети, значительно превьшающем установку отключающего сопротивления утечки, ток источника оперативного и опорного напряжений замыкается по контуру: плюсовой вывод выпрямительного моста 1 - резистор -13 - основно заземлитель 9 - дополнительный заземлитель 1I - подстроечный резистор 10 - минусовой вывод выпрямительного моста 1, К релейному элементу 7 и включенному последовательно с ним диоду 8 в этом режиме приложено об ратное напряжение, поэтому ток через , них не протекает, При снижении сопротивления изоляции защищаемой сети напряжение между основным заземпителем 9 и выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4 становится положительным, и в цепи релейного элемента появляется ток. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции до величины уставки защитного устройства этот ток быстро на растает и вызывает срабатывание ре-лейного элемента. При обрыве цепи основного 9 или дополнительного 11 заземлителей образуется контур тока: плюсовой вывод выпрямительного моста 1 - резистор 13 - релейный элемент 7 - диод 8 - стабилитрон 3 - минусовой вывод выпрямительного моста 1, Сопротивление резистора 13 выбирается таким, чтобы ток в этом контуре был достаточным для срабатывания релейного элемента. Если целостность заземлителей 9 и II не нарушена, но возросло их переходное сопротивление (например, из-за коррозии) , то это вызывает уменьшение опорного тока, протекающего через релейный элемент 7, который в этом случае срабатывает при более высоком сопротивлении изоляции сети. Таким образом, любай неисправность

в цепи оперативного тока вызывает либо срабатывание защиты, либо повышение уставки отключающего сопротивления утечки.

При несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети (например, при появлении однофазной утечки) через релейный элемент 7 начинает протекать положительная полуволна тока нулевой последовательности (протеканию отрицательной полуволны этого тока препятствует диод 8, включенный последовательно с релейным элементом), Этот ток складывается с оперативным током, протекающим через релейный элемент, в результате чего возрастает уставка отключающего сопротивления утечки, т.е. происходит деформация характеристики защиты. Благодаря конденсатору 14, щунтирующему релейный элемент 7 с включенным последовательно с ним диодом 8, составляющая тока нулевой последовательности в релейном элементе уменьшается, что приводит к снижению степени деформации характеристики защиты (подбором емкости этого конденсатора можно получить любую степень деформации характеристики защиты).

Релейный э;1емент 7, выполненный в виде несимметричного триггера (фиг. 2), работает следующим образом При большом сопротивлении изоляции защищаемой сети оба транзистора 15 и 16 заперты, а через диод 18 протекает ток, величина которого устанавливается резистором 15 в запертом .состоянии. Ток в резисторе 17 в этом режиме направлен от вывода средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4 к основному заземлйтелю 9. При снижении сопротивления изоляции ток в этом резисторе изменяет направление, в результате чего ток диода 18 начинает уменьшаться. После того, как ток диода 18 снизится до нуля, часть тока резистора 17 начинает протекать через переход база-эютттер транзистора 15 и приоткрывает его. Небольшой коллекторный ток этого транзистора, протекая через резистор 20 и пеоеход база-эмиттер транзистора 16, вызывает отпирание и этого транзистора, после чего благодаря положительной обратной связи через резистор 24 происходит лавинообразное нарастание коллекторных токов обоих транзисторов

и срабатывание электромагнитного реле 22. Стабилитрон 21, включенный в коллекторную цепь транзистора 16, увеличивает порог переключения триггера и тем самым повьшает его помехоустойчивость. Следовательно изменением сопротивления резистора 19 (т.е. изменением начального тока диода 18) можно изменять порог переключения триггера независимо от тока срабатывания электромагнитного реле 22. В связи с тем, что настройку защитного устройства можно осуществлять с помощью резистора 19, резистор 10 может быть нерегулируемым.

Ток срабатывания релейного элемента 7 (ток резистора 17), выполненного в виде несимметричного триггера, может быть снижен до долей миллиампера, что позволяет снизить величину оперативного тока в защищаемой сети до нескольких миллиампер без снижения чувствительности и стабильности уставки защитного устройства. Так ка триггер имеет высокий коэффициент усиления, то электромагнитное реле 2 может быть выбрано достаточно мощным, с контактной системой, допускающей коммутацию в цепи отключающей катушки автоматического выключателя,

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечен самоконтроль исправности цепи оперативного тока достигнута возможность снижения степени деформации характеристики защиты при нессиметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети и уменьшения величины оперативного тока в защищаемой сети, что в конечном итоге повышает надежность его работы

Формула изобретения

J й-и

т

Ю

ff

- q

« ъ/

13