Устройство для защитного отключения электроустановки в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью Советский патент 1979 года по МПК H02H3/16 H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ узость выполняемых функций (не обеспечивается защита электродвигате ля от перегре-эа, обрьюа фаз и нулево го провода). Целью изобретения являются повышение стабильности параметров защиты по току утечки и расширение функциональных возможностей путем обеспечен защиты от перегрева, обрыва Фаз и нулевого провода. Для этого устройство для защитног отключения, содержащее.трансформатор тока нулевой последовательности,широ кополосный предусилитель, полосовой фильтр, низкочастотный фильтр, включенный между широкополосным предусилителем .и входом НЕ элемента ИЛИЛЕ, соединенного с исполнительным ор ганом, источник оперативного питания подключенный через кнопки управления к сети , автогенератор, связанный с сетью, дополнительно снабжено трехфазным заградительным фильтром, ограничителем, усилителем с выдержкой времени; источником питания автогенератора, трехфазным высокочастотным фильтром и термодатчиками. при этом ограничитель включен между трансформатором тока нулевой последовательности и широкополосным преду силителем, усилитель с выдержкой времен включен между полосовым фильт ром и входом ИЛИ элемента ИЛИ-riE, автогенератор соединен с сетью через трехфазный высокочастотный фильтр и источником питания, присоединяемым к трем фазам и нулевому проводу, а вход управления автогенератора при соединен к цепи .из последовательно соединенных термодатчиков, встраиваемых в контролируемые точки, электроустановки, На чертеже представлено устройств для защитного отключения электроуста новки в трехфазной сети с глухозазем ленной нейтралью, блок-схема. Устройство содержит трансформатор 1 тока нулевой последовательности с ограничителем 2 амплитуды вьлходного сигнала, широкополосный предусилител 3, полосовой фильтр 4, усилитель 5 с выдержкой времени, элемент ИЛИ-riE б, исполнительный орган 7, низкочастотный фильтр 8, источник 9 оператив ного питания, автогенератор 10, трех фазный высокочастотный фильтр 11, источник 12 питания автогенератора, термодатчики 13, заградительный филь 14, кнопки 15-16 управления. Устройство работает следуквдим образом. При нажатии кнопки 15 подключает ся к электрической сети источник 9 оперативного питания, усилитель 5 срабатьгаает и подает на вход ИЛИ элемента б управляющий сигнал, прои ходит включение исполнительноххз оргена 7. Защищаемая электроустановка подключается к электрической сети. Получив питание от источника 12, автогенератор 10 через трехфазный высокочастотный фильтр 11 начинает генерировать сигнал во включенные параллельно по отношению к этому сигналу ф.азы сети. Выдержка отключения усилителя 5 учитывает возможное кратковременноеизменение частоты автогенератора 10 ввиду снижения напряжения сети, вызванного пусковыми токами электродвигателей и выходящей за пределы полосы пропускания полосового фильтра 4 устройства для защитного отключения. Сигнал, генерируемый автогенератором 10 в электрическую сеть и проходящий по цепи: нулевой провод - фазные про-вода - заградительный фильтр 14 - нулевой провод,индуктирует во вторичной обмотке трансформатора 1 тока нулевой последовательности напряжение той же частоты, усиливаемое широкополосным предусилителем 3 и поступающее на полосовой фильтр 4. Если частота этого сигнала находится в полосе пропускания фильтра 4, он поступает в усилитель 5. С этого момента начинается процесс управляемого удержания исполнительного органа 7 во включенном состоянии. Термодатчики 13 в нормальном состоянии осуществляют стабилизацию частоты автогенератора 10. При перегреве в контролируемых точках электроустановки и срабатывании термодатчиков (одного или всех) резко изменяется частота сигнала автогенератора, что вызывает, по истечении выдержкивремени отключение усилителя 5, элемента б, исполнительного органа 7 и защищаемой электроустановки. Аналогично происходит отключение в случае обрыва одной или двух фаз, питанвдих электроустановку, когда резко уменьшается напряжение источника 12 питания автогенератора 10, приводящее к изменению его частоты, а также при обрыве нулевого провода, приводящего к срыву генерации. Короткое замыкание цепи термодатчиков также приводит к срыву генерации. При появлении в трехфазной цепи питания защищаемой ,электроустановки тока утечки на землю /например, при однофазном касании человека) во вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности индуктируется напряжение, основная гармоника которого после предварительного усиления предусилителем 3 проходит через низкочастотный фильтр 8 и поступает .на вход НЕ элемента б. Если амплитуда усиленного сигнала превысит определенную, заранее установленную входную величину - уставку произойдет отключение исполнительного органа 7.

Индикация причины отключения в устройстве осуществляется с помощью светоизлучающих диодов.

В случае однофазных или межф-азных замыканий, напряжение, индуктируемое во вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности, сначала ограничивается ограничителем 2 амплитуды, после усиления предусилителем 3 проходит через низкочастотный фильтр 8 и поступает на вход НЕ элемента 6. Происходит отключение электроустановки от электрической сети.

Вызванное коротким заг-ыканием уменьшение напряжения питания,снимаемого с источника 9 оперативного питания, ускоряет процесс отключения.

Ввиду того, что в качестве материала магнитопроводов в трансформаторах тока нулевой последовательности используют магнитно-мягкие матер5 алы с малой индукцией насыщения - пермаллои, при значительном токе утечки или глухом замыкании на землю, а также при межфазных коротких замыканиях происходит сильное насыгдение магнитопровода, следствием чего является загрубление уставки срабатывания устройства, достигающее 100% и сохраняющееся неопределенно долгое время.

Т.е. уставка срабатывания устройства выходит за пределы границ, установленных техническими условиями, далнейшая эксплуатация такого устройства недопустима.

В предлагаемом изобретении магнитопровод трансформатора тока нулевой последовательности постоянно подвергается воздействию электромагнитного поля, создаваемого сигналом повышенной частоты автогенератора 10, что приводит к быстрому снятиюостаточной индукции в магнитопроводе,значительно повышает стабильность параметров трансформатора,его КПД и,как следствие, общую стабильность работы запшты по току утечки на землю. Использование предлагаемого технического решения в устройствах, обеспечивеиощих защиту от утечек тока на земл в различных электроустановках обеспечит по сравнению с существующими устройствами защиты комплексную защиту электроустановки, большую надежность защиты, обусловленную высокой степе-

нью самоконтроля исправности элементов cxeN«3 устройства, высокую стабильность параметров защиты по току утечки на землю, высокую помехоустойчивость защиты, индикацию причины отключения устройства.

Формула изобретения

Устройство для защитЕ1Ого отключения электроустановки в трехфазной сет с глухозаземленной нейтралью, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, широкополосный предусилитель, соединенный с полосовым фильтром, низкочастотный фильтр, включённый между широкополосным предусилителем и входом riE элемента ИЛИ-НЕ, соединенного с исполнительным органом, источник оперативного питания последних, подключаемый через кнопки управления к сети, автогенератор, связанный с сетью, отличающееся тем, что, с целью повышени стабильности паргаметров защиты по току утечки и расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты от перегрева, обрыва фаз и нулевого провода, оно дополнительно снабжено заградительным фильтром, включенным между тремя фазами и нулевым проводом, ограничителем, усилителем с выдержкой времени, источником питания автогенератора, трехфазным высокочастотным фильтром и термодатчиками, при этом ограничитель включен между трансформатором тока нулевой последовательности и широкополосным предусилителем, усилитель с выдержкой времени включен между полосовым фильтром и входом ИЛИ элемента ИЛИНЕ, автогенератор соединен с сетью через трехфазный высокочастотный фильтр и с источником питания, присоединяемь1м к трем фазам и нулевому проводу, а вход управления автогенератора присоединен к цепи из последовательно соединенных термодатчиков, встраиваемых в контролируемые точки электроустановки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 181176 кл.Н 02 Н 3/16, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР № 433583, кл.Н 02 Н 3/16, 1974.