Устройство для защитного отключенияВ ТРЕХфАзНОй элЕКТРичЕСКОй СЕТи СизОлиРОВАННОй НЕйТРАлью Советский патент 1981 года по МПК H02H3/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

1

Изобретение относится к устройствам защитного отключения в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора.

Известно устройство, содержащее источник питания и эталонный источник, включенные между фазами сети и землей, оперативный источник и компенсирующую цепь, к которой подключен, зашунтировашый полупроводниковым прибором вход транзисторного усилителя, выход которого соединен с исполнительным органом 1.

Однако в таком устройстве отсутствует самоконтроль исправности элементов электрической схемы, что снижает надежность его работы.

Известно также устройство для измерения сопротивления изоляции электрических цепей, содержащее источник питания, эталонный источник выпрямленных импульсных сигналов и включенный между фазами сети и землей оперативный источник, подключенные параллельно диоду, щунтирующему вход транзисторного усилителя, выход которого, зашунтированный электронньш ключом, через конденсатор соединен с исполнительным органом 2..

При подаче на вход усилителя постоянного оперативного тока и тока эталонного источника на выходе усилителя появляется переменная составляющая, приводящая к срабатыванию исполнительного органа. Так как, снижение сопротивления изоляции и повреждение элементов схемы при.водят к исчезновению на выходе усилителя переменной составляющей тока и отключению исполнительного органа, устройство обеспечивает самоконтроль исправности элементов схемы и защитный отказ, т. е. отключает сеть при повреждении элементов. Однако функциональные возможности такого устройства ограничены. Это объясняется тем, что для обеспечения задаваемых функций источник питания, оперативный и эталонный источники известного устройства должны обязательно подключаться до силовых контактов коммутационного аппарата (автоматического выключателя), осуществляющего коммутационные операции в защищаемой сети. Так как только в этом случае осуществляется возможность включения сети с указанным устройством защитного отключения, выход исполнительного реле которого воздействует на нулевой или независимый расцепитель автоматического выключателя, т. е. автоматический выключатель возможно включить;1 6сли выходное реле устройства защитного отключения находится в притянутом состоянии. В связи с этим известное устройство для защитного отключения электрических цепей находит применение на практике только в виде блока, встраиваемого в распределительный пункт низк,ого напряжения щахтных подстанций. Для аппаратов защитного отключения в отдельных взрывобезопасных оболочках, которые по требованиям безопасности подключаются только после силовых контактов автоматического выключателя, указанное устройство использовано быть не может. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для защитного отключения, путем обеспечения подключения его к защищаемой сети после силовых контактов автоматического выклю чателя. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник питания, измерительный блок, выполненный на транзисторе, на вход которого встречно подключены источники постоянного тока и импульсного эталонного токов, а выход указанного блока, зашунтированный электронным ключом, через конденсатор подсоединен к соединенному с автоматическим выключателем исполнительному органу, защунтированному первым диодом, включенным согласно с указанным источником питания, исполнительный орган выполнен в виде двухобмоточного реле, одна из обмоток которого, защунтированная вновь введенным конденсатором, соединена последовательно со вторым диодом, включенным встречно с источником питания, и подключена параллельно первому диоду, а другая -обмотка присоединена к дополнительному источнику постоянного опорного напряжения. На чертеже приведена хема для устройства защитного отключед1ия. Устройство содержит источник 1 питания, эталонный источник 2 выпрямленных импульсных сигналов, оперативный источник 3, включенный между фазами сети, и землей с помощью резистора 4 и цепи компенсации емкостных токов утечки состоящей из дросселя-трансформатора 5, компенсирующего дросселя 6 и разделительного конденсатора 7. Оперативный источник 3 и источник 2 выпрямленных импульсных сигналов соединены встречно-и подключены к диоду 8, шунтирующему входу транзисторного усилителя 9. К входу усилителя через конденсатор 10 подключена цепь состоящая из диода 11 , включенного согласно с источником 1 питания и обйотки 1-2 двухобмоточного исполнительного реле, зашунтированного конденсатором 13, которая соединена последовательно с диодом 14, включенным встречно с выщеуказанным источником -1 питания. Другая обмотка 15 реле подключена к дополнительному источнику 16 опорного напряжения. ,Выход исполнительного реле воздействует на расцепители 17. автоматического выключателя трехфазной сети с сопротивлением 18 изоляции. Устройство работает следующим образом. При бесконечно больщом. сопротивлении изоляции 18 оперативный ток Зопьр эмыкается по цепи: земля: резистор 4, компенсирующий дроссель 6 и вход транзисторного усилителя 9. При этом меньще амплитудного, значения тока JJT, которым пропорционален мгновенному значению выпрямленного напряжения источника 2, и через вход усилителя протекает ток импульсов, обусловленных разностью между J,.r и Jonep- связи с этим усилитель 9 периодически открывается и закрывается. Когда транзистор 9 открыт . происходит заряд конденсатора 10 через диод И и коллекторно-эмиттер указанного транзистора до напряжения источника 1 питания. Когда транзистор 9 закрывается конденсатор 10 разряжается и. через обмотку 12 исполнительного реле, диод 14 и резистор, включенный в коллекторной цепи выщеуказанного транзистора, протекает разрядный ток. При этом через другую обмотку 15 двух.обмоточного реле протекает постоянный ток опорного источника 16. Результирующий магнитный поток, создаваемый ампер-витками одной и другой обмоток, при нормальном функционировании устройства и бесконечно большом сопротивлении изоляции 18 равен нулю. Вследствие этого, якорь реле находится не в принятом состоянии и его выходные контакты, воздействующие на расцепители автоматического выключателя, не вызывают срабатывания последних. В результате этого автоматический выключатель возможно включить при исправном устройстве защитного отключения, и по условиям безопасности уровня сопротивления изоляции. в случае снижения сопротивления изоляции 18 сети до опасной величины, оперативный ток превысит амплитудное значение эталонного тока Это приведет к тому, что через вход усилителя 9, протекает постоянный -ток, который полностью откроет указанный транзистор. При этом конденсатор 10 заряжается, а ток через обмотку 12, зашунтированную конденсатором 13, исчезает. В результате этого результирующий магнитный поток, который определяется только ампер-витками обмотки 15, станет достаточным для создания намагничивающей силы, способной обеспечить притяжение якоря реле. Контакты последнего вызовут срабатывание расцепителёй автома.тического выключателя 17, который произведет отключение защищаемой сети. При повреждениях элементов схемы также происходит отключение сети, что препятствует эксплуатации электроустановок с неисправным устройством защиты. При исправном устройстве защитного отключения и безопасном с точки зрения безопасности уровня сопротивления изоляции 18 результирующий магнитный поток, определяемый ампер-витками обмоток 12 и 15, равен нулю. При этом все источники 1, питания, эталонный 2, оперативный 3 и дополнительный 16 подключены соответственно каждый к разным вторичным обмоткам трансформатора напряжения (на фиг. 1 не показан), первичная обмотка которого подключается как к автоматическому выключателю 17, так и после. При подключении его к автоматическому выключателю питание поступает ко всем упомянутым источникам. При нормальном функционировании устройства выходные контакты двухрбмоточного реле, воздействующ,ие расцепитель (размыкающий на нулевой, зaмыкaюцJ.ий на независимый расцепитель) находятся в исходном состоянии, так как магнитный поток, определяемый ампер-витками обмоток 12 и 15, равен нулю. Выключатель 17 не блокируется. Если устройство используется для аппаратов в отдельных взрывоопасных оболочках, т. е. трансформатор напряжения подкключается после силовых контактов автоматического выключателя 17, все источники 1, 2, 3 и 16 до подачи напряжения в сеть питания не получают. Следовательно, двухобмоточное выходное реле обесточено. Его выходные контакты выключатель 17 не блокируют. При подаче напряжения в сеть выключателем 17, устройство получает питайна и выполняет возложенные на него функции контроля сопротивления изоляции и защитного отключения. В случае необходимости постоянных времени заряда конденсатора 10 и его разряда щунтирующий исполнительный орган диод 11 следует включить встречно, а диод 14 в цепи обмотки 12 согласно с источником 1 питания. Выполненный предлагаемый исполнительный орган, действующий на срабатывание, обеспечивая защитный отказ, позволяет использовать предлагаемое устройство защитного отключения как в трансформаторных подстанциях, так и в отдельных взрывозащищенных оболочках, вследствие того, что оно может подключаться как до, так и после силовых контактов автоматического выключателя. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности известных устройств защитного отключения путем обеспечения его подключения и защищаемой сети как до, так и после силовых контактов автоматического выключателя. Формула изобретения Устройство для защитного отключения в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее источник питания, измерительный блок, выполненный на транзисторе, на вход которого встречно подключены Источники постоянного тока и импульсного эталонного токов, а выход указанного блока, защунтированный электронным ключом, через конденсатор подсоединен к соединенному с автоматическим выключателем исполнительному органу, зашунтированному первым диодом, включенным согласно с указанным источником питания, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения подключения к защищаемой сети после силовых контактов автоматического, выключателя, исполнительный орган выполнен в виде двухобмоточного реле, одна из обмоток которого зашунтированная вновь введенным конденсатором, соединена последовательно со вторым диодом, включенным встречно с источником питания, и подключена параллельно первому диоду, а другая обмотка присоединена к дополнительному источнику постоянного опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 291278, кл. G 01 R 31/08, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2654882/24-07, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.