Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью Советский патент 1989 года по МПК H02H3/16 

1

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике защиты людей от поражения электрическим током и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1061213,

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения фазы с недопустимой утечкой тока на землю.

На чертеже -представлена схема устройства.

Устройство содержит дифферен- циальньш трансформатор 1 тока (ДТТ) на выход которого подключены конденсатор 2, усилитель 3 и усилитель- ограничитель 4, аналоговый вычита- тель 5, входы которого подключены к выходам усилителей 3 и 4, а выход - к информационному входу схемы ЗАПРЕТ 6, элемент ИЛИ-НЕ 7,nepBbtfi вход которого подключен к выходу схемы ЗАПРЕТ 6, а выход - к входу выходного релейного элемента 8, управляющего катушкой коммутационного аппарата 9, датчик 10 тока нагрузки, блок 11 формирования сигнала по скорос ти изменения тока нагрузки, вход которого подключен к выходу датчика 10, а выход - к запрещающему входу схемы ЗАПРЕТ 6, три датчика 12-14 активного тока утечки на землю, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу ДТТ 1, вторые вхрды подключены соответст

0

0

5

0

венно к фазам сети, а выходы - соответственно к пороговым элементам 15 - 17, три временные селектора 18- 20 импульсов по длительности, входы которых подключены к пороговым элементам 15-17, а выходы - к входам элементов ПАМЯТЬ 21-23, три элемента И 24-26, причем входы элемента 24 подключены к выходам элементов ПАМЯТЬ 21 и.22, входы элемента 25 - к выходам элементов ПАМЯТЬ 22 и 23, входы элемента 26 - к выходам элементов ПАМЯТЬ 21 и 23, выходы элементов И 24-26 подключены к входам элемента HJlIi 27, выход которого подключен к входам элемента ИЛИ 27, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 7, элементы И 28-30, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу схемы ЗАПРЕТ 6, а вторые входы - соответственно к выходам временных селекторов 18-20, три элемента ИЛИ 31-33, причем входы элемента 31 подключены к выходам -элементов 26 и 29, входы элемента 32 - к выходам элементов 25 и 28, входы элемента 33 - к выходам элементов 24 и 30, а выходы через одновибраторы 34-36 подключены к управляющим входам блоков 37-39 сигнализации.

Напряжение сигнала датчика на выходе тока утечки определяется по формуле

и

Ки . COS If

(1)

где UT - напряжение на выходе ДТТ tf - угол сдвига между напряж нием UT и фазным напряжением сети.

Выбором величины емкости конденсатора 2 обеспечивают минимальный сдвиг между напряжением U- и напряжением той фазы, в которой происходит утечка тока на землю. Величина емкости конденсатора 2 находится в пределах 0,7-1,2 мкФ.

Селектор пропускает импульсы, длительность которых превышает время задержки ti. Величина t выбирается из соображений отстройки от импульсных помех и неопасных для человека импульсов тока утечки. На практике t составляет не менее нескольких миллисекунд.

Элементы ПАМЯТЬ 21-23 выполнены на базе схем ИЛИ-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии подается питание только на блоки 37-39 сигнализации. На управляющих входах блоков сигналы отсутствуют - блоки находятся в исхрдном состоянии. Выходной релейный элемент 8 обесточен.

При включении коммутационного аппарата подается питание на блоки 3-7, 12-33. На вход каждого усилителя 3 и 4 за счет естественного тока утечки на землю подается сигнал, который каждым усилителем усиливается одинаково.

При этом величина коэффициента усиления усилителей 3 и 4 и параметры усилителя-ограничителя 4 подобраны таким образом, чтобы в этом режиме - допустимого естественного тока утечки и отсутствия прикосновения человека - не происходило ограничения амплитуды на выходе усилителя 4. В результате на входы блока 5 поступают практически одинаковые сигналы по амплитуде, а на выходе его напряжение близко к нулю. Сигнал на входе схемы ИЛИ-НЕ 7 равен нулю, а на ее выходе - логической .1. Выходной релейный элемент 8 срабатывает, а электроустановка остается подключенной к сети.

Если предположить, что фаза А имеет ослабленную по сравнению с другими фазами изоляцию и ток утечки на землю превышает соответствующие токи других фаз, то напряжения

60752 ,

10

на выходе блоков 12-14 в соответствии с (1) равны

Кит., cos(o) l

и, 0,5 Ки, cos (-|-1:)0,5

и„ 0,5Ки, cos(- )

0.3 (2)

Сигналы, поступающие на вход пороговых элементов 15-17, представляющих по сути электронные ключи,

преобразуются в логические сигналы для, Каждой фазы, т.е. на выходе элемента 15 будет логическая 1, а

, элементов 16 и 17 - логические О. Возможные колебания величины U -U

20 связанные с несимметрией фазных на п- ряжений, не влияют на качество работы, так как сохраняются соотношения г у iT./U,4 Логическая информация поступает через селекторы

-- 18-20 импульсов на входы элементов ПАМЯТЬ 21-23. На выходе элементов 21-23 будут соответственно 1, О, О. На выходе элементов И 24-26 и элемента 27 будут логические О, 30 и, следовательно, изменения состояния релейного элемента 8 не происходит.

При включении нагрузки, например группы потребителей, имеющих отно- Зь сительно большую долю тока утечки в общем естественном токе утечки на землю, возникает одновременно с изменением тока нагрузки скачок тока утечки. В результате амплитуда сиг40 нала на выходе ДТТ 1 может возрасти до величины, при которой .происходит ограничение выходного сигнала в усилителе 4. В этом случае равенство амплитуд на входах блока 5 нарушает4Ь ся, а на его выходе возникает сигнал, который проходит элемент ЗАПРЕТ 6 и поступает на вход схемы ИЛИ-НЕ 7, На выходе схемы 7 появляется логический О, выходной релейный эле0 мент обесточивается и электроустановка отключается от сети. Для предотвращения подобного ложного отключения с блока 11 поступает сигнал на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ

5 сигнал на выходе схемы 7 остается равным нулю, а электроустановка - подключенной к сети.

Одновременно с блока 11 сигнал подается на управляющие входы эле514

ментов ПАМЯТЬ. Это необходимо для того, чтобы запись информации в элемент ПАМЯТЬ производилась после окончания йереходного процесса.

При прикосновении человека к .то- коведущим частям, например, фазы А, имеющей повышенную величину (по сравнению с другими фазами) тока утечки

на землю, сигнал на выходе ДТТ 1 воз- Ю ства по сравнению с известным заклю- растает до величины, при которой чаются в возможности обнаружения фа- происходит ограничение его в усилителе 4 и отключение электроустановки от сети. Сигналы на выходе датчиков 12-14 (до отключения электроустанов- 15 ки) в этом случае описываются выразы, в которой происходит недопустимая утечка.тока на землю.

Положительный эффект, который может быть получен в результате использования предлагаемого изо рете- ния заключается в снижении простоев потребителей и повышении электрожением (2), Следовательно, на выходе селекторов 18-20 будут соответственно логические 1, О и О, На выходе схемы И 28 появляется логическая 1, что приводит к появлению сигнала на управляющем входе блока 38 сигнализации и его последующему срабатыванию. Это означает, что недопустимая утечка тока на землю в фазе А, Время пребывания блока 38 во включенном состоянии зависит от длительности -импульса на выходе од-, новибратора 35,

В случае прикосновения человека к фазе В и соизмеримости (худший вариант) естественного тока утечки на землю в фазе А- и тока утечки на землю, обусловленного прикосновением человека к вазе В, амплитуда сигнала на выходе ДТТ 1 изменяется незначительно, т,е, на выходе элемента 6 будет логический О, Напряжения на выходе датчиков 12-14 становятся равными

и, 0, 5Ки , cos (- -|-) 0,5

и,,5ки, cos(-|-) 0,5 и| -Ки, cos(- 1Г) -l

(3)

На входах элементов 21-23 появляются логические О

О

и 1,

ТТ 4 Т1

О

Ч

На выходе элемента И 26 появляется логическая 1, которая поступает на вход элемента ИЛИ 31 и приводит к срабатыванию блока 37 сигнализации - недопустимая утечка тока на землю в фазе В, Одновременно сигнал с элемента 26 поступает на вход элемента ИЛИ 27, Сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 исчезает, что приводит к обесточиванию выходного релейного элемента 8 и отключению электроустановки от сети.

Устройство автоматически фиксирует отказы элементов (обрыв, к.з.) в блоках 3,4,7,8,10 и 11 и некоторые отказы в блоках,12-39,

Преимущества предложенного устройства по сравнению с известным заклю- чаются в возможности обнаружения фа-

зы, в которой происходит недопустимая утечка.тока на землю.

ства по сравнению с известным заклю- чаются в возможности обнаружения фа-

Положительный эффект, который может быть получен в результате использования предлагаемого изо рете- ния заключается в снижении простоев потребителей и повышении электробезопасности. Снижение простоев потребителей достигается за счет снижения времени на поиск повреждения и в частности автоматического определения поврежденной фазы, Электробезопасность повышается за счет того, что входной сигнал цепи сигнализации поврежденной фазы может быть использован для запуска устройства защитного шунтирования поврежденной

фазы.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с глухо- заземленной нейтралью по авт,св, № 1061213, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей путем обнаружения фазы с недопустимой утечкой тока на землю, дополнительно введены три временных селектора, каждый из которых включен между выходом соответствующего порогового элемента и входом соответствующего элемента ПАМЯТЬ, три дополнительных элемента И, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу элемента PET, а вторые входы подключены соответственно к входам элементов ПАМЯТЬ, три элемента ИЛИ, при этом входы первого элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам первого элемента И и третьего дополнительного элемента И, входы второго элемента ИЛИ- к выходам второго элемента И и первого дополнительного элемента И, входы третьего элемента ИЛИ - к выхрдам

714607528

третьего элемента И и второго допол- . рых подключены через вновь введенные нительного элемента И, три блока сиг- одновибраторы соответственно к вы- нализации, управляющие входы кото- ходам трех элементов ИЛИ.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике-защиты людей от поражения электрическим током. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения фазы с недопусти