Устройство для защиты от токов однофазного замыкания трехфазных электросетей с изолированной нейтралью Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

И.и)бротение огмосится к : лектротехнике, н частности к устройствам :)а1циты от однофазных замыканий на зе.млю и к иым устроствам электробезопасности и про- тивоножарной техники, и может быть ис- по.икзонаио в любой отрасли промып1лен- пости, ce.ibCKoro хозяйства, транспорта, строительства и связи, где применяемся источники г).-1ектро11итания, как стационар- fibie, так и передвижные, с изолированной или компенси К)ванной нейтра.тью напряжением до 1000 В.

Целью изобретения является повышение дос1ове)н()сти срабатывания защиты и ее быстродействия.

На чертеже представ.чена функциональная схе.ма предлагаемого устройства.

стройство состоит из определителя I зам К1 уви1ейся на зем/iKi фазы, соединенного нервым, вторым и третьим входами с ( :(лектросети и четвертымс

зем. 1яи{)й тиной, а выходами с соответствующими первым, вторым и третьим входами блока 2 управления, который выходами присоединен к уг1равляюп1им :1.|ектродам шунт ирующи.х вык.тючателей 3 Г). ВЫ1И). )Гх, например, на встречно вк. I К)чеин1)1х ())онны.х тиристора.х.

e)Bi)ie выводы шунтирующих выключа- те. юй . i 5 через ограничительные резисторы () 8 соответственно, зац1унтированн)1е быст- юдейс гвуюшими предохранителями 9 11, :|о.1со1 динены к ())азам :1лектросети. Brojiiiie зыводы 111унтирун)ни1х выключателей .3 о соединен, вместе и через датчик 12 тока присоединен, к зем.тной ине.

датчика 12 тока соединен с входом фо()ми)ователя 13 .ьсов, вы.ход ко- ()р()го соеди 1ен с четвертым входом блока 2 .тения.

О| ределите,Ь 1 замкнув цейся на зем,тк.) 1|)аз,1 содержит определитель 14 фазы с )(Jвoдимocтью (полной) изоля- 1ии сети относительно зе.мли, измеритель 15 актив 10() соп)01ивления и логический 6, ioK И).

В качестве определителя 14 (|1азы с воз- проводимостью изоляции может .,зовано извес1 1ое те.х)ическое реше- ие, об.адак)цее достаточными бь стро- дейст Ие.м и чувствите.чьностью, реа ирую- iee на г ронессы в электросети возникаю- 1не од действием повы пения 1р()В()ди- м() изо,тяции из фаз.

Ишеритель 15 активного сопротивления 13оля 1И( сети содержит последовательно ;ч) датчик 17 сопротивления, детектор 18 абсолютных значений экстремумов и элемент 19.

Фо)мировате.Ь 13 . 1ьсов |1)следовате. С1))1е 1реобразова- ie.b 20 пе| 1емен 1ого тока в вьшрям. на 1ряже)ие, элемент 21 и э.:1ем1М т 22 1амят 1.

5

5

Б.(ж 2 управления имеет три канала, каждый из которых содержит последовательно соеди 1енные эле.мент 23 па.мяти с блокировкой и усилительный элемент 24.

Устройство работает следующи.м образо м. В нормальном режи.ме работы электрической сети, т. е. при отсутствии в сети повреждения изоляции одной из фаз, соот- ветствую цего однофазному замыканию на или прикосновению человека к фаз0 ному проводу, а также при отсутствии перекоса емкостей фаз и напряжений сети относительно земли определитель 14 фазы с возросп1ей проводимостью изоляции и изме- рите.пь 15 актив юго сопротивления изоляции ;1е возбуждены и на их выходах отсутствуют сигналы, 1оэтому с выходов до -ического блока 16, реализующего логические функции Уд X.XR.; . е : ..XR, разрешающие сигналы на входы блока 2 у равления не 1осту11ают, соот0 ветствен 1о на вь ходах блока 2 управления си1 на.чы, управляющие 1 1унтируюшими выключателями 3 5, также отсутствуют, тому ос.тедние находятся в отк. 1юче п1ом состоянии и не замыкают на землю контролируемые фазы сети.

При а. 1ерекоса емкостей или на- фаз сети относительно земли ог реде;1итель 14 фазы с возросшей проводимостью изо,чяции срабатьшает и )а одном из его В1)ходов, соответствующим

0 фазе с 1аиболы 1ей емкостью, появляется сиг нал. в то же время на В)ходе измерителя 15 активно о сог ротивления изо- сигнал отсутствует ввиду того, что е.ичина активного сопротивления изо,ляции сети за счет перекоса емкостей и, на5 пряжений ie изменяется, а так как на ходы логическо 0 блока К) 1оступает то.тько один сигнал, указан й.1е логические (})ункции не реализуются и на выходах логического блока 16 сигналь отсутствуют, п(Г:)гому дальнейн1ей работы устройства ie г роисходит.

Г1ри в(.)3))вении в контролируемой сети однофазного замыкания на землю или в случае г рикосновения человека к одной и.з фаз 1 роисходит увеличение активной роводимости изоля 1ии ЭТОЙ фазы и снижение аКТИВ О -О СО 1рОТИВЛеНИЯ сети ОТНОС гель 10 земли, что является характер ым признаком рассматриваемь х видов повреж- . Поэтому на соответствую цем поврежденной фазе выходе ог ределителя 14

Q (})аЗ)1 с возросшей 1рОНОДЙМОСТЬЮ ИЗОЛЯ 1ИИ

1оявляется и |форма 1ион)ый сигна, Х или .Хв, или X,. На выходе nopoi OBoro эле- 19 измерителя 15 величины активною со ротив. ИЗО/1ЯЦИИ также .1яется и)формационнь Й сигнал Х. На- 5 .1ИЧИС двух информацион 1ых сигналов .Х

0

5

.Хв, или Хс и Хд )а соответствующих входах .ло ического б.тока 16 приводит к его срабат 1|ва 1ию, ()д действием чего ia

выходе, соответствующем поврежденной фазе, появляется разреп1аюший сигнал / или YB, или YC, который через блок 2 управления передается па управляюп1ий электрод одного из Н1унтирую1иих выключателей 3-5. Под действием управляющего сигнала Н1унтирую1ций выключатель 3-5, подключенный через ограничительный резистор 6, 7, 8, за1нунтированный предохранителем 9, К), 11 к поврежденной фазе, срабатывает и через датчик 12 тока, обладающий незначительным сопротивлением, соединяет поврежденную фазу с землей, осуществляя тем самым niyn- тирование места повреждения.

При возникновении однофазного короткого замыкания на зем;1ю внутри источника или потребителя электроэнергии устройство также срабатывает и П1уптирует место повреждения. При это.м через включенный Н1унтируюн1ий выключатель 3, 4, 5, соответствующий поврежденной фазе, датчик 12 тока и земляную тину протекает часть тока наг рузки, величина которого определяется местом повреждения от начала конца обмоток источника или потребителя. Причем протекакяций ток по своей величине превьппает ток, возпикающий при повреждениях вне источника или потреби- те. 1я электроэнергии.

Под действием тока, дротеканлпего через датчик 12 тока, на выходе последнего появляется сигни,, пронорциона,|ь- пый протекаюп1ему току, который подается на вход формирователя 13 импульсов, В с. |учае ирев1 пне1П1я поступающим сигналом величины установки порога срабатывания пороговый элемент 21 срабатывает, элемент памяти запоминает данное состояние на время, пока не будет произведен возврат схемы устройства в исходное состояние.

С выхода элемента 22 памяги сигнал поступает па четверпяй блока 2 унрав. 1ения, поступивший сигнал снимает с вьгхода блока 2 управления сигна; управ- . 1ения щунтируюпщм выключателем 3, 4, 5 и блокирует дальнейшую работу схемы устройства. Шунтирующий выключател1, который был включен, отключается и тем самым ликвидирует П1унти)ование места повреждения. (Сигнал с выхода элемента 22 памяти также поступает в цепи управления и сигнализации электроустановкой, обеспечивая, тем самьгм, сигнализацию о повреждении внутри источника и.аи потре-- бителя электроэнергии.

Заи1ита П1унтирую1пих выключаге, 1ей от сверхтоков осуществляется следующим образом.

В случае шунтирования одной из фаз сети и при отсутствии короткого замыкания па землю в другой фазе путь тока проходит от зашунтироваппой фазы через соответствующий П1унтирующий предохранитель 9, 10, II. минуя соответствуюпин ограничительные резисто)ы fj, 7, f, njyn- тирующий данную фазу выключатель 3, 4, 5, датчик 12 тока, земляную тину нрово- ди.мости изоляпии электросети и источник

электропитания к месту н|уптирования, тем самым обеспечивается эффективное снижение тока в месте повреждения. В случае шунтирования одной из фаз и возник новепия в другой фазе короткого замыка0 ния на землю под действие.м тока двухфазного короткого за.мыкания щунтирую- Н1ИЙ нредохранитель 9, 10, II, соединенный с защунтированной фазой, нерегорает и вводит в цепь тока соответствующий О1 рани- чительный резистор б, 7, 8, который ограничивает ток, протекаюп1ИЙ через включенный Н1унтирующий выключатель 3, 4, 5. до безопасной величины, тем самым предотвращает выход П унтируюп1его выключателя из строя, а это позволяет в ка0 честве 1пунтируюп1,их выключателей применять менее мопшые коммутационные элементы. С целью более глубокого ог ранн- чения тока, П)отекаюп1.е14) через место повреждения, возможно 1рименение компенси- руюп1его устройства.

Таким обра.зом, испо. 1ь.(овапие пред.чагаемого устройства по сравнению с известным 11озво,1яет повысить уровень э.чектро- безопасности при эксплуатации электроустановок с изолированной нейтралью за счет

Q noBbinieimH быстродействия и достоверности срабатывания защиты.

Формула ц .юпрегени.ч

1. Устройство для зап1иты от токов

г пдно()азн()Г() замыкания т()ехфазпых э.ектр)- сетей с изолировап)1ой нейтралью, содер- жан1ее онреде. 1итель фазы с возроспк й проводимостьк.) изоляции сети, входы которого подсоедипены к клеммам для подключения к фазн1)1м проводам, а выходы

0 к первому, второму и третьему входам логического блока, выполненного по схе.ме 3-2П. п уптирующие вык, 1ючатели по числу фаз, подсоединенные с первыми вывода.ми к клемма.м для подключения к фазпым проводам электросети, отличающееся тем, что, с целью повьпнения достоверностн срабатывания зан1иты и ее быстродействия, введены перв111Й, второй и третий элементы па.мяти с блокнровкой, первый, второй и третий усилители, датчик тока,

Q формирователь импульсов, измеритель активного сонротивления изо,тяции относите, 1ь- но земли, причем входы э, 1ементов намятн соединены с соответствую1цими выходами /ю- г ического блока, а выходы через усн. ште- . 1и подключены к управляющим входам

5 соответствующих П унтирующих вык.1ючате- . 1ей, датчик тока подключен между вторыми выводами 1нунтируюпи1х вык, ючатс.1е11, соединепных в обпп ю ТОЧКУ, н K. ieMMoii

д.чя подключения к земляной шине, выход датчика тока гюдгоединен к входу формиро- нателя импу.тьсов, выход которого соединен с входом блокировки каждого элемента памяти, измеритель активного сопротивления и:юляиии подсоединен с первым, вторым и третьим входами к клеммам д,1я подключения к фазным проводам : лект|)()сети и четвертым входом - к клемме д.чя подключения к земляной тине, а выходомк чет)ертому входу упомянутою л()1 ического блока.

2. Уст|)(;йс1 во по п. I, отличающееся тем. что измеритель активного сопротивлении и и1Я1111и 1ект)()сети относительно 1ем,1и выполнен в виде последовате.чьно соединенных датчика активного сопротивления ии).1янии, детектора абсолютных зна

чений экстремумов и порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания,

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шунтирующие выключатели соединены последовательно с .резисторами, зашун- тированны ми педохракителям и.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя переменного тока в вы- нрям.ченное напряжение, порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания и элемента памяти.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что П1унтируюп1ие выключатели выпол- 5 нелы Ei виде нстречпо включенных оптрон- ных тиристоров.

изобретение отиосится к области :,;1ект- ротехники, в частности к устройствам ,а- щиты от однофазны.х замыканий на землю и к заи1итным устройствам электробезо- насности и иротивоножарной те.хники, и может быть исг1ользова)1О в любой отрасли иромыи1ленности, сельского хозяйства, траис- норта, строительства и связи, где применяются источники электропитания как стационарные, так и нередвижные, с изолированной или ко,мпенснрованнои н(,1Ь1 напряжением до 1000 В, Цель изобретения повьинение достоверности с|1абат1)1вання :ta шиты и ее быстродействия. При ано|1- ма;1ьном режиме работы э.1ектросеги си1 налы с определите,1я 14 (jia.bi (. возркснкм н|и) водимостью изолинии сети и с измерите,1я 15 активпого сонротив,1ении поступают на логический блок 16, В1)П10лненный по с.хеме 3 2И, Си1 на. 1 с выхода логического б/ю- ка поступает через э,1емер|т памяти с б.ю- кирОБКой и усилитель на управляющий в.ход соответствующего и унтируюн1его вы- к,1ючателя 3 5, Пос.ледний открывается и замыкает новрежденныГ участок сети на зем.чк) череч нредох 1апите.11т, рованный резистором, и датчик 12 тока. 1ри нревып1ении ве.шчиной тока порогового значения сигна.ч с выхода датчика тока через формирователь 13 импу, поступает на вход б,токипонки э.темептов памяти, которые отк.пючают ппнтирую Н1ие выключатели, В с.чучае много(}1азно1 о замыкания при значите.тьной ве.1ичине тока че|1ез Н1унтируюни1Й вык,1ючатель про исходит riepei opaHHe н 1едохраните.тя в цепи пуптируюшего выключателя и ве,1ичина тока через последний О1 раничивается со противлением. 4 з.п. ф-,1ы. I H,I. Ф (Л 01 со СП