Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в трехфазных электрических сетях Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

10

25

Изббретение относится к электротехнике, а именно к защитным комму- тационнзим i устройствам, предназначен- i ним для обеспечения безопасности об- служивающего персонала при его при- косновении к токоведущим частям электроустановок в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты человека при наличии опасного напряжения смещения нейтрали и повьшение надежности работы. (5

На чертеже представлена функциональная схема устройства. К трем фазам электрической сети . и земле (корпусу) подключены входы и выходы блока 1 выбора фазы с пони- 20 женным сопротивлением изоляции, со- держащего датчики 2 напряжения фазы относительно земли (корпу.са), преобразователи 3 напряжения переменного тока в постоянный, фильтр 4 въщеле- ния максимального напряжения фазы относительно земли (корпуса), к выходам которого подключены пофазно последовательно элементы И 5 и И 6, усилители 7 и обмотки реле 8, задай- jg ствованных по цепи элементов определяющей фазы с контактами 9, включенными в цепь шунтирования фазы с пониженной изоляцией на земш) (корпус), на, выходе усилителей 7 присоединены элементы НЕ 10, включенные в цепь первого ввода элемента И 1J блока контроля напряжения нейтрали, на выходе управляемого к)ча (тиристора) 12 формируются цепи элементов НЕ 13, включенных в цепь второго ввода элементов И 6 блока 1. Кроме того, устройство содержит прибор контроля изоляции сети (ПКИ) 14, подключенный к фазе, нейтрали и земле (корпусу), исполнительные элементы которого образуют цепи элементов НЕ 15 и 16, включенных соответственно в цепь вторых вводов элементов И 5 блока 1 и в цепь первого ввода элемента И 17. К нейтрали и земле (корпусу) подключены вводы датчика 18 напряжения нейтрали относительно земли (корпуса), к выводам которого подключены вводы преобразователя 19 напряжения переменного тока в постоянный ток, которое через делитсшь 20 напряжения подается на элемент 21 сравнения упомянутого напряжения с базовым напряже35

40

45

50

0

5

5

0 g

5

0

5

0

нием уставки (компаратор),. выход которого формирует цепь включения реле - шунтирования нейтрали по цепи первый элемент 22 задержки, элемент И 11, второй элемент 23 задержки, элемент И 17, тиристор 12, обмотка 24 реле с элементом 25 сигнализации и контактом 26, образующим цепь шунтирования нейтрали на землю (корпус). Элементы НЕ 10 образуют цепь запрета срабатывания реле 24 при срабатьгоании реле 8 шунтирования фазы на землю (корпус). Элементы НЕ 13 формируют цепь запрета срабатьтания реле 8 шунтирования фазы на землю (корпус). Элементы НЕ 15 и 16 осуществляют запрет срабатьшания реле 8 и реле 24 шунтирования фазы или нейтрали на землю (корпус) в режимах функционирования сети при наличии асимметрии напряжения смещения фаз относительно земли VKOP пуса) и напряжения нейтрали относительно земли (корпуса) с величиной, превьш1ающей уставку, если сопротивление изоляции сети вьш1е допускаемо- го уставкой ПКИ-14.

Блок проверки работоспособности содержит многофазный переключатель 27 с самовозвратом, кнопки 28, 29, 30 с самовоэвратом, конденсатор 31, резистор 32 и элементы сигнализации положения переключателя 27 и кнопки 29, а также элементы сигнализации срабатывания реле 8 и реле 24.

Замыкающие контакты фазных релейных исполнительных элементов 9 В-совокупности с размыкающимися контактами кнопок 28 и размыкающимися контактами переключателя 27 пофазно образуют цепь шунтирования фазы на землю (корпус) при срабатывании фазных релейных исполнительных элементов 8 при замьпсании фазы на землю (корпус), в том числе при наличии цепи замыкания фазы на землю через тело - человека - однофазное прикосновение. Резисторы 33 включены в цепь искусственно образуемого замыкания фазы на землю (корпус) через замыкающий контакт кнопок 28 и замьпсающий контакт переключателя 27, имитирующий однофазное прикосновение человека.

К одной из фаз сети и земле подключены замыкающий контакт выключателя 29 с конденсатором 31,а к нейтрали и земле - замыкающий контакт кнопки 30 с резистором 32, имитирующим прикосновение человека к нейтрали по цепи нейтраль-земля( корпус).

Устройство работает следующим образом.

При функционировании электрической сети при нормальном сопротивлении изоляции относительно земли (корпуса) и отсутствии асимметрий сопротивления фаз относительно земли (корпуса) или асимметрии напряжения фаз относительно земли при симметричном сопротивлении фаз относительно земли (корпуса) на выходах прибора ПКИ 17

10

ния нейтрали существует, то прикосно вение человека к нейтрали по цепи нейтраль-земля (корпус) или пробой изоляции нейтрали на землю (корпус) сопровождается снижением напряжения смещения нейтрали, и если оно превышает напряжение, допускаемое уставкой устройства, то при отсутствии срабатьшания фазных релейных исполнительных элементов 3 и при наличии срабатывания элементов 15 и 16 проис ходит срабатывание -исполнительного элемента .26 в цепи шунтирования нейт

сигналы отсутствуют, также отсутству- 15 рали на землю (корпус), чем обеспе

ния нейтрали существует, то прикосновение человека к нейтрали по цепи нейтраль-земля (корпус) или пробой изоляции нейтрали на землю (корпус) сопровождается снижением напряжения смещения нейтрали, и если оно превышает напряжение, допускаемое уставкой устройства, то при отсутствии срабатьшания фазных релейных исполнительных элементов 3 и при наличии срабатывания элементов 15 и 16 проист ходит срабатывание -исполнительного элемента .26 в цепи шунтирования нейт

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для обеспечения безопасности об сяуживающего персонала при работе на электроустановках в сети с изолированной нейтралью. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты человека при наличии опасного напряжения смещения нейтрали и повышение надежности работы. Ес;ш при нормальном сопротивлении изоляции сети имеется асимметрия фазных иапря жеНИИ и существует напряжение смещения нейтрали, то прикосновение человека к нейтрали вызовет срабатывание элементов НЕ 15, 16, исполнительного элемента 26 в цепи шунтирования нейтрали на землю, чем обеспечивается защита человека от поражения электри-.. ческим током. з.п. ф-лы, 1 ил. С

ют сигналы на выходах фильтра 4 и отсутствует напряжение на входе элемента 18. Релейные исполнительные элементы 9 находятся в несработавшем состоянии и не шунтируют фазу или нейтраль на землю (корпус).

При наличии несимметрии напряжения фаз относительно земли (корпуса) и наличии напряжения смещения нейтрали относительно земли (корпуса) по причине асимметрии напряжения фаз или асимметрии емкости фаз, превьппающих уставку, сопротивление изоляции сети в целом нормальное, т.е. превышает

уставку ПКИ 14, срабатьшания релейных зо Фазы на землю и замыкающего свой кон- ,

исполнительных элементов 9 не происходит по причине отсутствия сигналов на выходе прибора ПКИ 14 по цепи элементов НЕ 15 и 16.

Прикосновение человека к одной из фаэ по цепи фаза-земля (корпус) или однофазное замыкание на землю (корпус) вызьшает снижение сопротивления изоляции сети, сопротивление изоляции сети сопровождается снижением сопротивления изоляции фазы относительно земли (корпуса) с появлением несимметрии напряжения фаз относительно земли (корпуса) и напряжения смещения нейтрали относительно земли (корпуса), и если они имеют значение, превьш1ающее уставку, срабатьшает исполнительный элемент 8. соответствующей фазы. Замкнувшийся контакт 9 элемента 8 через замкнутые контакты кнопки 28 и переключателя 27 шунтирует фазу электрической сети на землю (корпус), обеспечивая защиту человека от поражения электрическим током или шунтирование очага пробоя изоляции фазы.

Если при нормальном сопротивлении . изоляции сети имеет место несимметрия фазных напряжений и напряжение смещечивается защита человека от поражения электрическим током или локализация очага пробоя изоляции.

(

Приоритетное срабатывание фазных

исполнительных элементов 9 обеспечивается выбором уставок, введением блокировками элементов НЕ 10 и двумя элементами 22 и 23 задержки. Проверка работоспособности влока I совместно с фазными релейнь1ми исполнительными элементами 8 осуществляется переключением переключателя 27, размыкающего цепь шунтирования

5

0

5

0

5

такт В цепи резистора 33, а также включением кнопки 28 дополнительно размыкающей цепь шунтирования этой фазы на землю и замыкакяцей фазу электрической сети ка землю через резистор 33. Реэистср 33 га итирует электрическое сопротивление человека,, попавшего под напряжение. Блок I выбирает фазу с пониженным сопротивлением изоляции и подает сигнал на вход исполнительного элемента 8. Срабаты- ванне релейного исполнительного элемента 8 проверяемой фазы подтверждает работоспособность устройства защиты. Размыкающие контакты кнопки 28 предотвращают шунтирование на землЮ фазы электрической сети при случайном включении кнопки без предварительного переключения переключателя 27. Проверка работоспособности блока контроля изоляции нейтрали осуществляется предварительным включением включателя 29, подк.гаочающим конденсатор 3 к одной из фаз электрической сети, что обуславливает появление напряжений смещения нейтрали относительно земли, а также включением кнопки 30, замыкающей нейтраль электрической сети на землю через резистор 32, имитирующий электрическое сопротивление человека, попавшего под напряжение.

Срабатьюание релейного исполнительного элемента 20, подключенного :к нейтрали, подтверждает работоспо- |собность устройства защиты.

Положительный эффект изобретения заключается в обеспечении защиты человека от поражения электрическим то JKOM при попадании его под напряжение смещения нейтрали электрической сети ;а также возможности осуществдения периодического контроля работоспо - собности устройства защиты человека от поражения электрическим током.

Формула изобретения

следовательно соединенные усилители и реле с исполнительными элементами в цепи игунтирования фазы на землю, а также блок проверки работоспособности, включающий в себя три кнопки и три резистора, которые через замыкающие контакты кнопок включены в цепи соединения фазы с землей, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож ностей путем обеспечения защиты человека при наличии опасного напряжения смещения нейтрали, в него введен блок контроля сопротивления изоляции сети, десять элементов НЕ, восемь элементов И, также последовательно соединенные датчик напряжения смещения нейтрали, преобразователь переменного напряжения в постоянное,- делитель напряжения, элемент сравнения и первый элемент задержки, выход которого соединен с первым входом пер.

вого элемента И, выход которого через второй, элемент задержки подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, причем второй вход второго элемента И подключен через первый элемент НЕ к вькоду контроля сопротивления изоляции сети, соединенному с входами второго, третьего и четвертого элементов НЕ, выходы которых подключены к первым входам третьего, четвертого и пятого элементов И, вторые входы кото5 рых присоединены к выходам фильтра выделения максимального напряжения фазы, а выходы - к первым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, вторые входы которых соединены чеQ рез соответствующие пятый, шестой и седьмой элементы НЕ с информационным выходом управляемого . ключа, в силовую выходную цепь которого включена обмотка вновь введенного реле, замы5 кающий контакт которого включен в цепь цепь шунтирования нейтрали на землю (корпус), при этом выходы шестого, седьмого и восьмого элементов И под- клгочены к входам соответствующих усичерез соответствующее восьмой, девятый и десятьй элементы НЕ с вторым входом первого элемента И.

I

2. Устройство по п. i, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в блок проверки работоспособности до полни- тельно в цепи шунтирования фазы на землю включены размыкающие контакты многофазного переключателя с самовозвратом, замыкающие контакты которых включены последовательно с упомянутыми резисторами, а также дополнительно введены последовательно соединенные конденсатор и замыкающий контакт вык лючателя с клеммами для подключения между фазой сети и землей (корпусом) и последовательно соединенные резистор и замыкающий контакт кнопки с клеммами для подключения между нейтралью и землей (корпусом).