Устройство для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 

ляюдий электрод тиристорного ключа и вызывает отключение исполнительног органа, включенного в силовую цепь тиристора.

Наличие порогового элемента с усилительным эвеном позволяет повысить чувствительность устройства-гфототи;па по сравнению с аналогом.

Однако данное устройство облгшает недостаточной чувствительностью и помехоустойчивостью при медленном изменении сопротивления изоляции защищаемой сети. Недостаточная чувствительность прототипа связана с тем, что его пороговый элемент реагирует на изменение оперативного тока, который мало меняется в зависимости от сопротивления изоляции с приближением величины этого сопротивления к практическому значению утечки.

Недостаточная чувствительность прототипа может вызвать отказы устройства при медленном изменении сопротивления изоляции.

Малая помехоустойчивость прототипа связана с тем, что шунтирукщий конденсатор, включенный параллельно пороговому элементу, не обеспечивает необходимой фильтрации переменной составляющей входного сигнала, часть ее поступает на вход порогового элемента и может вызвать неправильную работу устройства. Кроме того, наложение переменной составля1 ядей на оперативный ток дополнительно снижает чувствительность защитного устройства и вместе с тем его эксплуатационную надежность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности функционирования путем увеличения его чувствительности и помехоустойчивости .

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью, содержащем орган измерения сопротивления изоляции,выполненный по схеме ЗВ и, подключенный к фазам защищаемой сети, к которым подключен также фильтр присоединения, нулевая точка которого соединена через заграждающий фильтр промышленной частоты с землей, при этом выход заграждаю1«еfto фильтра промышленной частоты подключен ко входу порогового органа, запитанного от источника эталонного напряжения и связанного своим выходом с управляющим входом тиристорног ключа, в силовую цепь питания которого включен исполнительный орган, нулевая точка органа измерения сопротивления изоляции подключена к земле непосредственно, причем фильтр присоединения выполнен на резисторах, пороговый орган выполнен в виде полевого транзистора, затвор которого подключен к выходу заграходающегс фильтра промышленной частоты, выполненного в виде двойного Т-образного моста, источник полевого транзистора через делитель соединен с источником эталонного напряжения, а сток подключен через вновь введенный блокинг-генератор к yпpaвляюIцe fy входу тиристоного ключа.

Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на фи гуре.

Устройство содержит орган измерения сопротивления изоляции, собранный на диодах 1,2,3 и сопротивлениях 4,5,6, подключенных к фазам защищавмой сети 7,8,9, Нулевая точка 10 органа измерения подключена к земле 11. Параллельно органу измерения сопротивления изоляции подключен резисторный фильтр присоединения, выполненный на резисторах 12,13,14 и заграждающий фильтр промышленной частоты, собранный на конденсаторах 15, 16 и 17 и резисторах 18,19,20 в виде двойного Т-образного моста.

Вход заграждающего фильтра подключен к выходу 21 резисторного фильтра присоединения, общий вывод 22 двойного Т-образного моста соединен с землей 11, а его выход включен через диод 23 на затвор 24 полевого транзистора 25. В эту же точку подключен резистор 26, который подает на затвор постоянное смещение, определяющее порог срабатывания полевого транзистора 25.

Исток 27 полевого транзистора 25 подключен через делитель напряжения 28, 29 к источнику эталонного напряжения 30, который питается от промежуточного трансформатора 31, подключенн ого к фазам сети переменного напряжения.

Сток 32 упомянутого транзистора 25 подключен через блокинг-генератор 33 к управляющему электроду 34 тиристора 35, в силовую цепь которого включена отключающая 36 выключателя сети и его зa -«ыкaющиe блокконтакты 37, которые служат для возвращения тиристора в исходное состояние после срабатывания устройства.

Питание силовой цепи тиристора осуществляется от выпрямительного моста 38р подключенного к фазам защищаемой сети.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных условиях работы защищаемой сети сопротивление ее изоляции .„д,настолько велико, что постоянный оперативный ток в цепи органа измерения сопротивления изоляции практически равен нулю.

В этом случае фазное напряжение, выпряг шенное диода; 1и 1,2,3 - Евыпр., подается в нулевую точку 21 резисторного фильтра присоединения. Далее, пройдя через заграждающий фильтр - двойной Т-образный мост, который осуществляет подавление пере менной составляющей, постоянное напряжение Евыг№.оступает на затвор 24 полевого транзистора 25, надежно запирая его. Диод 23 служит для защиты затвора полевого транзистора от высокого входного напряжения. При снижении сопротивления изоляции сети до критического значения, соответствующего появлению утечки чг. VT / в цепи органа измерения появляется оперативный токЛпп; - -- . i где Р-Бстлл балластное сопротивление, эквивалентное трех параллельно включенным ограничивающим резисторам 4,5, 6 органа измерения, по условиям электробезопасности защищаемой сети. Оперативный ток создает на сопротивлении изоляции падение напряжения пропорциональное утечке и по величине значительно меньшее выпрямленного фазного напряжения tR VT. Eabtnp vT и - Т R - Гоп. , .R VT БаАА За счет снижения постоянного напряжения на затворе 24 до порогового значения полевой транзистор 25 откры вается и в его выходной цепи появляется ток, достаточный по величине для включения блокинг-генератора 33, работающего в ждущем режиме. -При это в выходной обмотке блокинг-генератор формируется отключакхций импульс, который поступает на управляющий электрод 34 тиристорного ключа 35. Тиристор открывается, отключаквдая катушка начинает обтекаться током и происходит отключение выключателя сети. После отключения сети размыка- ются контакты 37 выключателя, обесто чивая силовую цепь тиристора и псэдготавливая устройство защиты к следующему срабатыванию. Настройка уровня срабатывания устройства осуществляется изменением сопротивления делителя напряжения 28,29. Настройка уровня срабатывания устройства осуществляется изменением сопротивления делителя напряжения 28,29. Использование в качестве порогового элемента полевого транзистора и подключение его через резисторный фильтр присоединения и заграждагачий фильтр к защищаемой сети параллельно органу измерения сопротивления изоляции повысило чувствительность защиты к изменению сопротивления изо ляции за счет измерения приреицения оперативного напряжения, пропорционального упомянутому изменению сопротивления изоляции. | 1--.|. В то время, как при измерении оперативного тока, появляющегося при утечках в защищаемой сети (см.прототип), величина тока практически не зависит от изменения сопротивления утечки: л -. выпр. on. R Включение блокинг-генератора на выходе полевого транзистора позволяет увеличить стабильность и крутизну фронтов отключающего импульса, что также повышает эксплуатационную надежность устройства. Одновременно осуществляется развязка по питанию управляющей и силовой цепи тиристорного ключа. Подключение между защищаемой сетью и затвором полевого транзистора двойного Т-образного моста позволяет, полностью подавить переменную составляющую входного напряжения, что одновременно повыиает чувствительность и помехоустойчивость устройства. Повышение чувствительности устройства за счет нового выполнения и подключения реагирующего органа по отношению к органу измерения и к защищаемой сети позЕГолило уменьшить на порядок величину ограничивающих сопротивлений органа измерения и, как следствие уменьшить оперативный ток, протекающий в измерительной цепи и через тело человека в случае его прикосновения к одной из фаз сети. За счет этого повысилась электробезопасность защищаемой сети. Повышение эксплуатационной надежности устройства защиты путем увеличения его чувствительности и помехоустойчивости позволило также сократить простои электрооборудования, возникакщие при отказах защиты и при неправильных (ложных) отключениях защищаемой сети. Формула изобретения Устройство для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью, содержащее орган измерения сопротивления изоляции, выполненный по схеме ЗВ и подключенный к фазам защищаемой сети, к которым подключен также фильтр присоединения, нулевая точка которого соединена через заграждаквдий фильтр промышленной частоты с землей, при этом выход заграждающего фильтра промьшшенной частоты подключен ко входу порогового органа, эапитанного

ОТ иеточника эталонного напряжения через делитель напряжения и связанного своим выходом с управляющим входом тиристорного ключа, в силовую цепь питания которого включен исполнительный орган, отличающее с-я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения чувствительности и помехоустойчивости, нулевая точка органа измерения сопротивления изоляции подключена к земле непосредственно.

причем фильтр присоединения выполнен на резисторах, пороговый орган выполнен в виде полевого транзистора, затвор которого подключен к выходу заграждающего фильтра промышленной частоты, выполненного в виде двойного Т-образного моста, исток полевого транзистора через делитель напряжения соединен с источником эталонного напряжения, а сток подключен через вновь введенный блокинг-генератор к управляющему входу тиристоркого ключа