Устройство для защиты от пораженияэлЕКТРичЕСКиМ TOKOM B СЕТи C изОли-РОВАННОй НЕйТРАлью Советский патент 1981 года по МПК H02H5/12 H02H3/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

В этом устройстве предпринята попытка устранить возникновение двухфазных замыканий.

Однак9 и оно неработоспособно изза гальванической завязки фаз между собой и с землей через Т-образные мосты сравнения и триоды. Выпрямиу ельные мосты, например, не только., создают побочные связи между землей и фазами через треугольник опорных напряжений, но и шунтируют резисторыдатчики сигнала в цепочках Фазаземля, сводя чувствительность схемы на нет при высоком уровне сопротивления изоляции. При низких уровнях изоляции, когда шунтирующее действие вентилей сказывается меньше, схема также не работоспособна, так как мал перепад напряжения фаза-земля при касании человека к фазе. Это устройство отключает вполне исправную (с высоким уровнем изоляции) сеть в случае возникновения кратковременных самоустраняющихся утечек с перерывом электроснабжения объекта.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем повышения чувствителькссти и сокращения неоправданных отключений.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее включенный межд.у фазами сети и землей контактный шунт, для каждой фазы сети элемент сравнения с реагирующим органом на электрическом реле на выходе, подключенный к соответствующему выпрямительному мосту, и отключающая катуика автоматического выключателя, в цепи питания которой включены пар аллельно соединенные контакты указанных электромагнитных реле, а также резисторы и конденсатор, снабжено фильтром присоединения, реле времени и двумя промежуточными реле, при этом фильтр присоединения выполнен на пятистержневЬм трансформаторе с первичными обмотками, соединенными в звезду, нулевая точка которой подключена к земле через конденсатор, и вторичными обмотками,соединенными с упомянутыми выпрямительными мостами, а элемент сравнения выполнен на тиристоре, катод и управляющий электрод которого подключен регулируемый резистор к соответствующему выпрямительному мосту, а анод тиристора соединен с электромагнитным .реле, в цепи питания реле времени включены параллельно соединенные первые размыкающие контакты всех электромагнитных реле, замыкающие контакты которых подключены в цепь питания первого промежуточного реле, заи«икакяций контакт реле времени включен в цепь питания второго промежуточного реле, причем контактный шунт выполнен на последовательно соединенных замыкающих контактах первого промежуточного реле, вторых размыкающих контактах соответствующего электромагнитного реле и размыканицем контакте реле времени, а последовательно с третьими размыкающими кон;,тактами электромагнитных реле напряJ нения в цепи питания отключающей ка тушки автоматического выключателя включен замыкаклций контакт второго промежуточного реле.

Такое выполнение устройства исклюQ чает недостатки известных и дает

возможность сократить перерывы электроснабжения от защитных отключений. В частности, применение пятистержневого трансформатора, тиристоров и переменных резисторов позволяет устранить гальванические связи, сделать устройство работоспособным в сетях как с высоким, так и с низким уровнем изоляции, регулировать, уставку защиты, отстрагиваться от помех из-за

0 постоянно имеющейся в сетях небольшой несимметрии проводимости изоляции фаз относительно земли, вызывающей появление напряжения смещения. Применение реле времени и чДвух промежуточных реле позволяет осущест- вить защиту человека с возвратом сети в нормальное эксплуатационное состояние после самоосвобождения человека от действия тока без переры.. ва электроснабжения, а также устранить двухфазные и -трехфазные замыкания в цепях схемы защиты при переходных процессах, связанных с включением, отключением потребителей.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит силовой трансформатор ТР1 питающей подстанции, пятистержнёвой тра1нсформатор ТР2 защитного устройства, автоматический выключатель АВ, катушку ОК отключающего автомата, контактный шунт КШ, вентильные мосты В1 - 83, тиристоры Т1 - ТЗ, резисторы Rl - R3, реле

5 РТ1 - РТЗ напряжения, промежуточные реле РП1 и РП2, реле времени РВ, конденсатор С, размыкающие контакты РТ1 , РТ2, РТЗ, PTl , РТ2 , РТЗ, PTl , РТ2 , реле РТ1 - РТЗ,

л замыкающие контакты PTl , РТ2 , РТЗ , РТ1 , РТ2, РТЗ реле PTl РТЗ, контакты РП1,замыкающие реле . РП1, контакт РП2 , заг икающий реле РП2, размыкающий контакт РВ1 реле

времени РВ, имеющий выдержку времени при размыкании, замыкающий контакт РВ2 реле РВ, имеющий выдержку при замыкании и источник питания ИП.

На чертеже обозначены А,В,:С-фазы 0 сети; а-б; в-г; д-е - цепи питания

реле РВ, РП2, РП1; з-земля; г - соп- , .ротивление изоляции фазы; Ri,g сопротивление тела человека.

Устройство, подключенное к электрической сети с изолированной нейтралью с сопротивлением изоляции г, работает следующим образом. Сеть питается от силового трансформатора ТР1 (фиг. 1) через автоматический выключатель АВ, имеющий от ключающую катушку ОК, воздействующую на отключение АВ при обтекании ее током. Если изоляция фаз сети не имеет повреждений (утечек) и человек не касается токоведущих частей, то при подключении сети к питающему трансфо матору ТР1 на зажимл первичных обмоток пятистержневого трансформатора ТР2 прикладывается напряжение Фазаземля, равное фазному. В этом случае на управляющие электроды тиристо ров Т1 - ТЗ от вторичных обмоток трансформатора ТР2 через вентильные мосты В1 - ВЗ и настроечные резисторы R1, R2, R3 подается напряжение управления, достаточное для открывания тиристоров. Обмотки реле РТ1 РТЗ, подключенные к источнику питания ИП оперативного напряжения через тиристоры Т2 - ТЗ, обтекаются оперативным током, а поэтому размыкаются контакты РТ1 , РТ2 , РТЗ в цепях контактного шунта КШ} , РТ2 , РТЗ в цепи отключающей катушки ОК и контакты PTl , РТ2 , РТЗ в цепи а-б реле времени РВ. Контакты PTl , РТ2 , РТЗ этих же реле, находящие ся в цепи д-е промежуточного реле РП1, замыкаются, что приводит к замы канию контактов РП1 в цепях контакт ного шунта КШ. Таким образом, схема приведена в ждущее состояние. При возникновении однофазной утеч ки, например, в фазе Л или касании к ней человека напряжение на зажимах обмотки этой фазы трансформатора ТР2 садится, т.е. снижается, и тиристор Т1 закрывается. Реле РТ1, контролирующее утечки в фазе А, обесточивает ся, что приводит к замыканию фазы А на землю контактным шунтом КШ посред ством замыкания в Нем контакта PTl при замкнутых контактах РП и РВ1. При постановке указанной закоротки между фазой А и землей з ток через человека, коснувшегося фазы А, полностью прекращается, и он рёфлекторно или сознательно освобождается от проводника. Если человек освободился раньше, чем сработало реле РВ, то при размыкании контакта РВ1 связь фазы Ас землей прерывается и напряжение Фаза-А-земля восстанавливается до нормального уровня, что. приводит к открыванию тиристора Т1, срабатыванию реле PTl, разрыву контактов PTl , PTl , PTl в цепи контактного шунта, отключающей катушки автомата и обмотки реле времени. Обесточенное реле времени снова замыкает свой контакт РВ1 в цепи контактного шунта подготавливая его к новому защитному , действию. Контакт РВ2 реле РВ, а следовательно, и контакт РП2 реле РП2, включающее автомат АВ, при этом.ие успевают вступить в действие, так как конструктивно контакт РВ2 распошржен в сравнении с контактом РВ1 дальше от нажимного рычага якоря и поэтому срабатывает с отставанием от него на 0,01-0,05 с. Таким образом, акт защиты от кратковременных самоустраняющихся утечек (касание человека к фазе) или кратковременных однофазных замыканий на землю предлагаемое устройство производит без перерыва электроснабжения. Если человек по каким-либо причинам (например потеря сознания) не сумел самостоятельно освободиться от фазы в течение времени,-на которое настроено реле РВ или если время замыкания фазы на землю превысило указанный регламент, то реле времени РВ сработает и в момент размыкания контакта РВ1 связь фазы с землей не прерывается, поэтому напряжение Фаза-земля не может возрасти до уровня, необходимого для открывания тиристора Т1, в связи с чем реле РТ1 держит контакты PTl , PTl и PTl замкнутыми. Обмотка реле РВ по указанной причине продолжает обтекаться током, вследствие чего контакты РВ2 и РП2 , замкнувшись через сотые доли секунды после разрыва контактов РВ1, приводят б действие автомат АВ, и сеть отключается. Для самозащиты устройства от возникновения в нем-двухфазных и трехфазных коротких замыканий при переходных процессах в сети, а также в период настройки его тиристорных цепей в оперативную цепочку д-е вводится промежуточное реле РП1 с контактами РП1 , заведенными в цепи контактного шунта КШ последовательно с контактами PTl , РТ2 , РТЗ . Реле РП1 запитывается от источника оперативного напряжения через исключающие двух и трехфазные замыкания фаз А,В, С сочетания Пар контактов: РТ1 от реле ,РТ1 и PT3V-oT реле РТЗ; РТ2 от реле РТ2 И.РТЗ от реле РТЗ} РТ от реле PTl и РТ2 от реле РТ2. При таком включении указанных контактных пар переходные процессы, вызвавщие срабатывание сразу двух, например. PTl и РТ2 или трех, например PTl, РТ2, РТЗ, оперативных реле не приводят к закорачиванию фаз в контактном шунте вследствие одновременного размыкания в этом случае всех трех контактов РП1 в цепях этого шунта. При ч,астых кратковременных самоустраняюпщхся утечках, имеквдих место в сети электроснабжения, особенно подземных, из-за капежа, наличия электропроводной пыли и т.п., предлагаемое устройство в отличие от,известных резко сокращает простои потребителей из-за неоправданных защитных отключений при сохранении и бЬлее эф фективном выполнении своей основной {функции - защиты человека от поражения током. Использование в устройстве тиристоров повышает чувствительность и точность настройки згициты, особенно при больших уставках, испол зование контактного шунта с закыкгиощими контактсши полностью.устраняет утечки на землю через шунтирующую часть схемы устройства при нормальном эксплуатационномрежиме сети, а при акте защиты устраняет протекание тока через человека. Применение пяти стержневого трансформатора вместо, например, резисторов или трех однофазных трансформаторов повышает устойчивость защиты от ложных срабатываний при переходные процесса в сети позволяет получать фазные, линейные напряжения и утроенные напряжения ну левой последовательности, используемые в цепях защиты, сократить расход стали, деталей и т.д. Формула изобретения Устройство для защиты от поражения электрическим током в сети с изо лированной нейтрсшью, содержащее включенный между фазами сети и землей контактный шунт, для каждой фазы сети элемент сравнения с реагирующим органом на лектромагнитном реле на выходе, подключенный к соответствующему выпрямительному мосту, и отключающая катушка автоматического выклю чателя, в цепи питания которой включены параллельно соединенные контакты указанных электромагнитных реле, а также резисторы и конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения нгц ежности работы путем повышения чувствительности и сокращения количества неоправданных отключений, оно снабжено фильтром присоединения, реле времени и двумя промежуточными реле, при этом фильтр присоединения выполнен на пятистержневом трансформаторе с первичными обмотками, соединенными в звезду, нулевая точка которой подключена к земле через конденсатор,, и вторичными обмоткгили, соединенными с упомянутыми выпрямительными мостами, а элемент сравнения выполнен на тиристоре, катод и управляющий электрод которого подключен через регулируемой резистор к соответствунвдему выпрямительному мосту, а анод тиристора соединен с электромагнитным реле, в цепи питания реле времени включены параллельно соединенные первые размыкающие контакты всех электромагнитных реле, замыкакшие контакты которых ,подключены в цепь питания первого промежуточного реле, замыкающий контакт реле времени включен в цепь питания второго промежуточного реле, причем контактный шунт выполнен на последовательно соединенных заМЬкающих контактах первого промежуточного реле, вторых размыкающих контактах соответствующего электромагнитного реле и раз1«1кающем контакте реле времени, а последовательно с третьи разАолкающими контактами электромагнитных реле в цепи питания отключающей катушки автоматического выключателя включен закикакхций контакт второго промежуточного реле. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 450282,/кл, Н 02 Н 5/12, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 469182, кл. Н 02 Н 3/16, 1975.

1Г 1/fCrff tfHOr f//TT

-в