Устройство для защиты от утечек тока в трехфазной электрической сети Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

X

1Г±

i

СО

со

из/ wd

Z5,

Нгз

V U 71. II-

т 4 ГГа

Изобретение относится к устройствам защиты от утечек тока в подземных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и предназ- начено для защиты от поражения людей электрическим током.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, надежности работы, точности компенсации.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства защиты от токов утечки.

Устройство для защиты от утечек тока содержит блоки контроля изоляции и компенсации емкостных токов, включающие в себя компенсирующий дроссель 1,трехфазный присоединительный трансформатор 2, источник измерительного тока, состоящий из соединенных пос- ледовательно и согласно первого 3 и второго 4 диодов, один из которых - диод А - соединен через первый резистор 5 и третий конденсатор 6 с цепью, состоящей из включенного последова- тельно и согласно с источником измерительного тока третьего диода 7 и второго резистора 8,зашунтированных замыкающим контактом 9 реле 10 на11ряже- ния, а первый диод 3 соединен с цепью 7, 8 через четвертый конденсатор 11. Третий конденсатор 6 соединен с исполнительным орг-аном 12 через третий 13 и четвертый 14 резисторы, один из которых, например резистор 14, эащун- тирован размыкающейся частью переключающего контакта 15 реле 10 напряжения, а также цепью, состоящей из последовательно включенных замыкающей 1асти переключающего контакта 15 ре - ле 10 напряжения и размыкающего контакта 16 исполнительного органа 12. Первый 3 и второй 4 диоды присоединены к вторичным обмс(ткам 17 и 18 питающего трансформатора 19, первичная обмотка которого включена на входе автоматического выключателя 20, подключенного к обмоткам 21 низшего напряжения трансформатора, обмотки 22 высшего напряжения которого включаются трехполюсным разъединительным выключателем 23 нагрузки. Положение контактов исполнительного органа 12 и ре ле 10 напряжения на схеме соответствует их состоянию при отключенном трехполюсном разъединителе-выключателе 23 нагрузки, установленном на входе обмотки 22 высшего напряжения,т,е. при снятом с трансформатора подстан

0

5 0 5 о

5

0

5

0

5

ции высоком напряжении 6000 В. Блок 24 измерения емкости сети с генератором 25 повьпиенной частоты при помощи звезды емкостей 26 присоединен к фазам сети и через цепь, состоящую из включенного последовательно и согласно с источником измерительного тока третьего диода 7 и второго резистора 8, защунтированных замыкающим контактом 9 реле 10 напряжения, - к земле, а вход усилителя 27 соединен с блоком 24 измерения емкости сети и через пятый резистор 28 с дополнительным источником 29 питания. Выход усилителя 27 соединен с обмоткой 30 управления компенсирующего дросселя 1.Первый 31 и второй 32 конденсаторы источника измерительного тока через первый и второй диоды соответственно присоединены к обмоткам 17 и 18. Исполнительный орган 12 работает на отпадание при снижении сопротивления изоляции сети и выполнен, например, в виде усилителя, вход которого за- шунтирован полупроводниковым прибором, а параллельно указанному входу с полупроводниковым прибором подк|1юче- ны источник эталонного тока прямоугольной формы и источник измерительного тока. Выход усилителя через фильтр постоянной составляющей подключен к оперативному теле исполнительного органа, воздействующему на цепи защитного отключения автоматического выключателя 20. После включения трехполюсного разъединителя- выключателя 23 при нормальном состоянии изоляции низковольтной сети оперативное реле исполнительного органа 12 взводится и позволяет выключателем 20 подать напряжение в электрическую цепь. В случае снижения сопротивления изоляции до опасной по условиям безопасности величины оперативный ток увеличивается и при превышении им амплитудного значения эталонного тока прямоугольной формы усилитель исполнительного органа будет постоянно открыт и оперативное реле исполнительного органа срабатывает (отпадает), что ведет к отключению сети автоматическим выключателем.

Устройство работает в двух режимах. В режиме блокировочного реле утечки (БРУ), когда при отключенном выключателе 20 осуществляется предварительный контроль изоляции отключен,О

него магистрального кабеля, и в режиме реле утечки (РУ) после включения выключателем 20 кабеля под рабочее напряжение сети. В режиме БРУ оперативный ток 1вп от соединенных последовательно первого 3 и второго 4 диодов протекает по цепи: плюс второго диода 4, первый резистор 5, третий резистор 13, размыкающаяся часть переключающего контакта 15 реле 10 напряжения, исполнительный орган 12, третий диод 7, второй резистор 8, земля, сопротивление изоляции сети,трехфазный присоединительный трансформации, близком к сопротивлению срабатывания, четвертый резистор |4 зашун- тирован также цепью, состоящей из последовательно включенных замыкающейся части переключающего контакта 15 реле 10 напряжения и размыкающего контакта 1о исполнительного органа 12. При подаче измерительного напряжения в режиме БРУ после включения разоединителя 23 исполнительный o,i- ган размыкает свой контакт 16. После подачи выключателем 20 рабочего напряжения.на сеть при снижении сопро

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в подп-емных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью для защиты от поражения людей электрическим током. Пель изобретения - повышение помехоустойчивости, надежности работы, точности компенсации. Устройство содержит блоки контроля изоляции компенсации емкостных токов, реле напряжения 10, исполнительны -элемент 12, блок измерения емкости сети с генератором повышенной частоты 25, усилитель 27. Устройство работает в двух режимах: в режиме блокировочного реле утечки, когда при отключенном выключателе 20 осуществляется контроль изоляции магистрального кабеля, и в режиме утечки после включения выключателем 20 кабеля под рабочее напряжение сети. При снижении сопротивления изоляции сети оперативный ток увеличивается и при достижении им порогового значения сопротивления срабатывания якорь исполнительного элемента 12 отпадает, блокируя автоматический выключатель 20 полстанции. 1 ил. (Л

тор 2, компенсирующий дроссель 1, ми- 15 тивления изоля ции сети до сопротивнус первого диода 3. При снижении сопротивления изоляции сети оперативный ток увеличивается и при дос- тижении им порогового значения сопротивления срабатывания якорь оперативного реле исполнительного органа 12 отпадает, блокируя автоматический выключатель 20 подстанции. В режиме реле утечки оперативный ток протекает по цепи: плюс второго диода 4, первый резистор 5, третий 13 и четвертый резисторы, исполнительный орган 12, замыкающий контакт 9 реле 10 напряжения, земля, сопротивление изоляции сети, присоединительный трансформатор 2, кo.пeнcиpyющий дроссель 1, минус первого диода 3.

Для обеспечения искробезопаснос- ти в режиме БРУ в компенсирующую .цеп и в цепь разряда присоединительных конденсаторов 26 вводятся включенные последовательно третий диод 7 и второй резистор 8. Включение третьего диода 7 последовательно с вторым резистором 8 исключает резонансные явления в цепи компенсирующего дросселя 1, присоединительных емкостей 26 и емкостей сети, которые могут возникнуть при перемежающемся глухом замыкании фазы сети на землю, что нарушает искробезопасность устройства в режиме БРУ.

Дпя компенсации снижения сопротивления срабатывания устройства в режиме БРУ по отношению -к сопротивлению срабатывания устройства в режиме реле утечки из-за введения в оперативную цепь второго резистора 8 в зтой же цепи шунтируется четвертый резистор 14 размыкающейся частью переключающего контакта 15 реле 10 напряжения. Для исключения дребезга якоря оперативного реле исполнительного органа при сопр- гивлении изоля0

ления срабатывания якорь исполнительного органа 12 отпадает и своим контактом 16 щунтирует четвертый резистор 14 в измерительной цепи, в результате чего измерительный оперативный ток возрастает и превьш1ает ток срабатывания устройства, чем исключает дребезг якоря оперативного органа 12, и, следовательно, по

вышает надежность устройства.

Повьщ1ение устойчивости против ложных срабатываний при восстановлении напряжения после отключения заторможенного электродвигателя осуществляется за счет выбора соотношений напряжений на первом 31 и втором 32 конденсаторах (напряжение на конденсаторе 32 должно составлять не более 20% напряжения на конденсаторе 31) и параметров первого 5, третьего 13 и четвертого 14 резисторов и третьего 6 и четвертого 11 конденсаторов. В этом случае бросок тока при восстановлении напряжения от второго диода 4 сглаживается RC-цепью, состоящей из первого резистора 5 и третьего конденсатора 6, а бросок тока от первого диода 3 идет непосредственно на подразряд четвертого конденсатора 11 через

сопротивление изоляции сети, чем полностью исключаются броски тока полнительном органе 12 при восстановлении напряжения после отключения заторможенного электродвигателя.

При изменении емкости сети изменяется эквивалентная емкость, вносимая в колебательный контур, подключенный к генератору 25 повьщ1енной частоты, В связи с этим меняется собственная частота этого контура, состоящая из блока 24 измерения емкости сети, звезды емкостей 26 и емкости сети. По мере приближения собственной час

5|

тоты к частоте задающего генератора 25 напряжение на выходе колебательного контура блока измерения емкости сети увеличивается. Ток, пропорциональный напряжению, снимаемому с выхода блока измерения емкости сети, проходит через база-эметтер- ный переход усилителя 27. Кроме того, через база-эмиттерный переход усилителя 27 и пятый резистор 28 проходит ток от дополнительного источника 29 питания. В этом случае при емкости сети, равной нулю, через база-эмиттерный переход усилителя 27 проходит ток, величина которот о выбирается в зависимости от требуемого тока управления компенсирующего дросселя при емкости сети, равной нулю. Этим повьшается надежность работы усилителя и достигается высокая стабильность тока управления при малых емкостях сети и изменении температуры окружающей среды в широких пределах (от минус 40 до плюс 65 С).

Таким образом, предлагаемое устройство для защиты от утечек тока в трехфазной электрической сети обладает более высокой помехоустойчивостью надежностью работы, точностью компр.нсации.

Формула изобретени

Устройство для защиты от утечек тока в трехфазной электрической сети, содержащее последовательно соединенные компенсирующий дроссель и трехфазный присоединительный транс- Ф рматор, источник измерительного тока, включающий в себя первый конденсатор, подключенный через первый диод к первой вторичной обмотке трансформатора питания, исполнительный орган, реле напряжения, обмотка которого соединена с вторичной обмоткой присоединительного трансформа ора, блок измерения емкости сети подключенный к емкостному фильтру

0

5

0

5

0

5

прИ( ;слинения к сеть, . снерлт -.-.с, вьшснной частоты, соединеннми с входом блокл измерения смко ти сети, выход которого подключен к пходу усилителя, выход которого соедннен с обмоткой управления компенсирующего дросселя, а также пять резисторов, три конденсатора и два диода, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчипос- ти, надежности работы и точности ком пенсации, в источник измерительного тока дополнительно введен второй конденсатор и второй диод, включенный согл асно с перв1 гм диодом, причем первый и второй конденсаторы соединены последовательно, а второй ком- денсатор через второй диод соединен с второй вторичной обмоткой трансформатора питания, второй конденсатор соединен через первый резистор и третий конденсатор с блоком измерения емкости и с вновь введенной цепью, состоящей из включенного последовательно и согласно с источнико.- измерительного тока третьего диода и второго резистора, зашунтиропанно11 замыкающим контактом реле напряжения и присоединенной к клемме Земля, а первый конденсгтор соединен с указанной цепью через четвертый конденсатор, а к второму выводу компенсирующего дросселя присоединен источник измерительного тока, при этом тре1ий конденсатор включен параллельно исполнительному органу через и четвертый резисторы, причем пдин из них зашунтирован размыкающей частью переключающего контакта реле напряжения, а также цепью, состоящей из последовательно включенных замыкающей части переключающего контакта реле напряжения и размыкающего контакта исполнительного органа, а рход усилителя присоединен через пятый резистор к вионь введенному до-- полнительному источнику питания.