Устройство для защитного отключения в сети с изолирванной нейтралью Советский патент 1977 года по МПК H02H3/16 H02H5/12 

1

Изобретение относится к устройствам, защищающим человека от поражения электрическим током в сетях с изолированной нейтралью.

Известны устройства для защитного отключения в сети, обеспечивающие электробезопасность при эксплуатации электроустановок, в которых применяют токи непромышленной частоты (оперативные токи), накладываемые на токи контролируемой сети 1.

Известны также устройства для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью, в которых генератор непромышленной частоты с одной стороны присоединен через фильтрующие сопротивления к фазам контролируемой сети, а с другой стороны - к сопротивлению нагрузки ZH. соединенной с пороговым устройством, управляющим устройством для отключения 2. Фильтрующие сопротивления представляют большое сопротивление переменному току, вызванному напряжением сети, и малое току генератора «епромышленной частоты. При условии, что внутреннее сопротивление Кг генератора непромышленной частоты близко к нулю, напряжение (Уц на нагрузке

г гSUfZjf

а-3(г„ + 22) + 2ф

где Ui--комплексное напрял ение генератора

непромышленной частоты; Zi - полное сопротивление сети относительно земли;

2ф - фильтрующее сопротивление.

Кроме того, известно, что ток через тело человека в сети с изолированной нейтралью при заданном фазном напряжении бф и сопротивлении тела человека Kh зависит всецело от Zv , которое состоит из реактивной и активной составляющих. Существуют такие критические значения сопротивлении изоляции и емкостей фаз сети относительно земли, при которых ток через тело человека не нревышает безопасной величины. При снижении Z ниже критической величины напряжение возрастает и защитное отключение долл.но сработать. Однако, если оперативный ток постоянный или ниже промышленной частоты сети, то емкостная составляющая фаз сети или совсем не учитывается, или ее влияние настолько мало, что приходится уменьщать уставку, т. е. повышать чувствительность защиты. При этом появляются частые ложные

срабатывания, что недопустимо. Если частота оперативного тока выше частоты промышленной сети, то СлМкостная проводимость на повышенных частотах больше, чем на промышленной частоте сети, и величину уставки ириходится загрублять. При этом при прикосновении к фазам эффективность защиты снижается.

Для расширения области лримеиения устройства путем автоматического регулирования порога срабатывания в предлагаемое устройство дополнительно введен фазовый детектор, один вход которого соединен с активным фильтром, другой вход включен между генератором непромышленной частоты и сопротивлением, а выход фазового детектора подключей через блок управления порогом срабатывания ко входу порогового блока.

На чертеже дана схема описываемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 непромышленной частоты, фильтруюш.ие сопротивления 2, сопротивление нагрузки 3, фазовый детектор 4, блок 5 управления порогом срабатывания, пороговый блок 6 и блок 7 отключения. Устройство подсоединено к контролируемой сети 8, имеюш,ей сопротивление изоляции 9 относительно земли.

Разность фазовых углов Афи, определяемая И3|менением соотношения активного и реактивного сопротивлений изоляции сети, т. е.

у

. ср„ - ср„ arctg --f- - arctg

н

2-«„

(здесь и - полные реактивное и активное сопротивления изоляции сети относительно земли без учета фильтрующих сопротивлений, Хц и Ru - реактивное и активное сопротивления нагрузки), выделяется фазовым детектором 4. Напряжение с выхода фазового детектора 4, пропорциональное Дфи, поступает на блок 5 управления порогом срабатывания. Блок управления порогом срабатывания производит подстройку порогового блока 6 по первому входу в зависимости от величины соотношения активного и реактивного сопротивлении изоляции сети. Нри этом на второй вход порогового блока 6 подается напрял ение с Сопротивления нагрузки 3, определяемое в основном модулем полного сопротивления цепи. Срабатывание порогового блока 6, выход которого связан с блоком 7 отключения, происходит только тогда, когда активная и реактивная составляющие изоляции сети окажутся меньше критической величины. В зависимости от частоты генератора 1 непромышленной частоты (т. е. ниже или выше промышленной частоты) блок 5 управления порогом срабатывания может так подстраивать порог порогового блока 6, что его срабатывание не будет зависеть от частоты оперативного напрял ения (тока).

Такое выполпение предлагаемого устройст ва позволяет уменьшить ложные срабатывания, обусловленные необходимостью повышения чувствительности на частотах генератора меньше промышленной частоты, и повысить эффективность, обусловленную необходимостью загрубления уставки на частотах генератора выше промышленной частоты. В результате повышается эффективность работы устройства независимо от частоты оперативного напряжения, что расширяет область применения устройства в народном хозяйстве. Данное устройство эффективно работает на частотах генератора как , так и выше промышленной частоты.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные активный фильтр, генератор непромышленной частоты и сопротивление, включенные между тремя фазами сети ,и землей, причем к генератору подключен пороговый блок, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем автоматического регулирования порога срабатывания, в него дополнительно введен фазовый детектор, один вход которого соединен с активным фильтром, другой вход включен между генератором непромышленной частоты и сопротивлением, а выход фазового детектора подключен через блок управления порогом срабатывания ко входу порогового блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Н. В. Шипунов «Защитное отключение, «Энергия, М., 1968, стр. 98-99 (аналог).

2.Е. Ф. Цапенко «Контроль, изоляция в сетях до 1000 В, «Энергия, М., 1972, стр. 81-91 (прототип).