Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в сети с изолированной нетралью Советский патент 1991 года по МПК H02H5/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты человека от поражения электрическим током при нарушении высоковольтной изоляции фазы сети с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в сети с изолированной нейтралью содержит датчик напряжения нулевой последовательности (фильтр напряжения нулевой последовательности, ФННП) 1, входы которого подключены к фазным проводам, датчики тока 2-4 в каждом фазном проводе через форми- . рователи сигналов, выпрямители 5-7 и дифференцирующие звенья 8-10, подключенные к операционным усилителям 11-16, объединенным попарно по прямым входам, при этом инверсный вход каждого из усилителей подключен к выходу дифференцирующего звена одной из смежных фаз, а выходы каждой пары усилителей 11-16 подключены ко входам соответствующих элементов временной задержки (одновибраторов) 17-25 и логических элементов И 26-28, третьи входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки, а четвертые входы через последовательно соединенные формирователь сигнала, выпрямитель 29. дифференцирующее звено 30 и пороговый элемент 31 - к выходу датчика приращения напряжения нулевой последовательности 1, при этом выходы логических элементов И

о ся

Os

о кэ чэ

ю

подключены ко входам соответствующих элементов коммутации 32-34. Датчики 2-4 представляют собой трансформаторы тока, первичные обмотки которых подключены к фазам сети, а вторичные обмотки - к выпрямителям 5-7, собранным по двухполупери- одной мостовой схеме со сглаживающим конденсатором. Величина емкости сглаживающих конденсаторов должна быть выбра- на из условия 95% сглаживания выпрямленного сигнала. Величина емкости конденсаторов дифференцирующих звеньев 8-10 должна быть в 3-4 раза меньше емкости сглаживающих конденсаторов. Элемент задержки каждого фазного канала выполнен в виде двух одновибраторов (17,22), подключенных к логическому элементу 2И (23, 25).

Устройство работает следующим образом. В момент однофазного замыкания на землю (033) например, фазы А увеличиваются амплитуды фазных токов линии, причем Д|д , Д Ic(1).

Датчики 2-4 реагируют на это увеличением напряжений выходных сигналов в соотношении Д1)2 ДУз, Д U2 Д U4 (2).

Напряжение сигналов на выходах выпрямителей 5-7 также увеличиваются, причем

Д1)5 , Д1) U1.(3)

Увеличение напряжений входных сигналов выпрямителей 5-7 вызывает появление сигналов на выходах дифференцирующих звеньев 8-10, причем напряжения этих сигналов находятся в соотношении

, .(4)

Сигналы, сформированные звеньями 810, поступают на соответствующие входы

операционных усилителей 11-16, которые

осуществляют их сравнение.

Операционный усилитель (ОУ) в этой схеме работает следующим образом при на выходе ОУ будет 1, при U- 1)4 на выходе ОУ будет О, где U+ - напряжение на прямом входе ОУ. U-- напряжение на инверсном входе ОУ. В момент 033 согласно (1)-(4) сигналы 1 появляются на выходах ОУ 11 и 12, на выходах ОУ 13 и 15 будут О, на выходу ОУ 14 - либо 1, либо О, на выходе ОУ 16 либо 0я, либо 1 в зависимости от соотношения величин напряжений Ug и Uio. С выходов ОУ 11 и 12 сигналы 1 поступают на второй и третий входы элемента И 26 и на входы одновибраторов (0В) 17 и 18, которые имеют устойчивое состояние на выходе О и временно неустойчивое 1. После задержки п на выходах 0В 17 и 18 появляются единичные сигналы с длительностью тг . Задержка появления т и ограничение длительности Г2 выходного сигнала 0В необходимы для обеспечения помехоустойчивости. С выходов 0В 17 и 18 единичные сигналы поступают на первый и второй входы элемента 23 и с его выхода - на первый вход элемента И 26. Так как произошло однофазное замыкание на землю, то в симметричной сети появляется, а в несимметричной сети возрастает

0 напряжение смещения нейтрали (напряжение нулевой последовательности). Это вызывает увеличение входного напряжения ФННП, что в свою очередь приводит к увеличению напряжения на выходе выпрямите5 ля 29. Увеличение выходного напряжения выпрямителя 29 вызывает появление напряжения на выходе дифференцирующего звена 30, что приводит к срабатыванию порогового элемента 31 и появлению на его

0 входе сигнала 1. При этом в момент to33+ И на всех входах соответствующего фазе А элемента И 26 собираются логические единицы. На вторых входах элементов И 27 и 28 в это время будут О. С

5 выхода элемента 26 сигнал поступает на вход элемента коммутации 32, который срабатывает и закорачивает поврежденную фазу А на контур заземления подстанции. Таким образом, при замыкании на землю

0 фазы А устройство надежно срабатывает, в случае же постоянной естественной несимметрии напряжений (токов) устройство не срабатывает, так как в этом случае не выполняются условия (1)(4). При подключении

5 или отключении нагрузки, а также устройств компенсации устройство не будет давать ложных срабатываний, так как при этом напряжение нулевой последовательности остается неизменным и разрешающий сигнал

0 с датчика 1 не поступает на логические элементы И.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более высокой надежностью, так как срабатывает исключи5 тельно в случае возникновения однофазного замыкания на землю.

Формула изобретения Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в сети с изо0 лированной нейтралью по авт.св. № 1399850, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно снабжено соединенными последовательно датчиком напряжения

5

нулевой последовательности, выпрямителем, дифференцирующим звеном и пороговым элементом, выход которого соединен с дополнительно введенными четвертыми входами логических элементов И

А В С

W-@

25

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты человека при нарушении высоковольтной изоляции фазы сети с изолированной нейтралью путем ее шунтирования на землю Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. 3 момент появления замыкания на землю появляется напряжение смещения нейтрали, что вызывает появление сигнала на выходе выпрямителя 29 и появление напряжения на выходе дифференцирующего звена 30. При превышении этим напряжением уставки срабатывания порогового элемента 31 на его выходе будет присутствовать сигнал логической единицы. При этом только на элементе И поврежденной фазы соберутся все логические единицы. В случае подключения или отключения нагрузки устройство защиты не будет ложно работать, поскольку разрешающий сигнал с порогового элемента 31 не поступает. 1 ил. сл С