(54) УСТРОЙСТВО НИКОЛАЕВА ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НУЛЕВЫМ ПРОВОДОМ
1
Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к устройствам защитного отключения, работающим на оперативном переменном токе, и предназначается для использования во всех отраслях народного хозяйства при эксплуатации различных машин, питающихся от сетей трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью, объектов сельского хозйства (животноводства), особенно бащенных кранов в строительстве, требующем повышенной электробезопасности.
Известны устройства защитного отключения 1.
Эти устройства не исключают применение защитных заземлений и занулений, поскольку в обычных условиях они не могут регулироваться на все случаи прикосновения к токоведущим частям одной из фаз - особенно при «неотпускающем токе не более 5 миллиампер. Кроме того, отсутствует непрерывный автоматический контроль на обрыв цепи заземлений и нулевого провода на участке потребитель - источник тока, нет автоматического контроля увеличения Сопротивления заземления и нулевого провода, нет возможности оперативного измерения сопротивления цепи заземлений и нулевого провода на участке потребитель - источник тока cCvieKTHBHoM настройки устройств для различных условий эксплуатации.
Наиболее близким рещением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для защитного отключения электроустановки в трехфазной сети переменного тока 2. Оно осуществляет защиту от глухого замыкания на корпус, контролирует соответствие сопротивления цепи заземления зануления установленной величине, соответствие напряжения нулевого провода безопасной величине, допускает селективную регулировку. Однако подключение реле фиксации глухих замыканий и реле контроля сопротивления нулевого провода к одному источнику питания снижает надежность работы устройства.
Целью изобретения является повышение надежности работы.
Для этого в известном устройстве, содержащем трансформатор оперативного тока, первичная обмотка которого связана с сетью через переключатель, первая вторичная обмотка включена в рассечку нулевого провода и соединена последовательно с первичной обмоткой измерительного трансформатора
тока, вторичная обмотка которого связана через выпрямитель с обмоткой реле контроля сопротивления нулевого провода, а вторая вторичная обмотка трансформатора оперативного тока соединена с элементом сигнализации, реле фиксации глухих замыканий и исполнительный орган, обмотка реле фиксации глухих замыканий через вновь введенные первый дополнительный выпрямитель и регулируемый резистор подключена к упомянутым соединенным последовательно вторичной обмотке трансформатора оперативного тока и первичной обмотке измерительного трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена последовательно с вновь введенной дополнительной вторичной обмоткой трансформатора оперативного тока, к которым подключен выпрямитель, соединенный с обмоткой реле контроля сопротивления нулевого провода, зашунтированный вновь введенным зарядным конденсатором, а параллельно упомянутой второй вторичной обмотке трансформатора оперативного тока через соединенные последовательно замыкающие контакты реле контроля сопротивления нулевого провода и размыкающие контакты реле фиксации глухих замыканий подключены введенные вновь параллельно включенные второй дополнительный выпрямитель и обмотка промежуточного реле, замыкающие контакты которого включены в цепь питания исполнительного органа, причем первичная обмотка чрансформатора оперативного тока, защунтированная первым дополнительным конденсатором, через второй дополнительный конденсатор и резистор подключена к упомянутому переключателю.
При этом переключатель снабжен контактами противофазного подключения и контактами нулевого подключения, а параллельно обмотке реле контроля сопротивления нулевого провода включен омметр через регулируемый резистор.
На чертеже представлено предлагаемое устройство.
Устройство содержит трансформатор 1 оперативного тока, измерительный трансформатор 2 тока, выпрямитель 3 реле контроля сопротивления нулевого провода и омметра, выпрямитель 4 реле фиксации глухих замыканий, выпрямитель 5 промежуточного реле, реле 6 контроля сопротивления нулевого провода, реле 7 фиксации глухих замыканий, промежуточное реле 8, разрядный резистор 9, регулируемые резисторы 10-13, переключатель 14 сети, тумблеры 15-17, сигнальную лампу 18, дополнительную обмотку с выводами 19-20 трансформатора 1; конденсаторы 21-23, омметр 24, исполнительный орган (линейный контактор) 25, кнопку «Пуск 26, кнопку «Стоп 27, контакты 28-30 соответственно реле 8, 6, 7, контакт 31 реле 8, первую вторичную обмотку с выводами 32-33 трансформатора 1, вторую вторичную обмотку с выводами 34-35, трансформатора 1, первичную обмотку с выводами 36-37 трансформатора 2, вторичную обмотку с выводами 38-39 трансформатора 2.
Устройство работает следующим образом.
Источником оперативного переменного тока является трансформатор 1, включенный в нулевой провод. При установленном напряжении ток в нулевом проводе зависит от его полного сопротивления. Изменение сопротивления заземлений изменяет напряжение вторичной обмотки трансформатора 2,
которое после выпрямителя 3 поступает на реле 6. При увеличении сопротивления контролируемой цепи на 1 Ом или при разрыве цепи уменьшение или пропадание тока в цепи катушки реле 6 контроля сопротивления нулевого провода вызывает выключение реле 8, размыкание его контактов и выключение контактора 25. Если увеличение сопротивления произойдет до включения установки в работу, устройство не включится, лампочка 18 гореть не будет, так как напряжение
выпрямителя будет недостаточным зарядить конденсатор 21 для реле 6. Для запуска реле 6 в. работу тумблер 15 ставят в положение «обрыв, контакты тумблера разомкнутся, снимется нагрузка с выпрямителя 3, напряжение на конденсаторе 2 достигнет максимальной величины, дающей заряд запуска. При установке контактов тумблера 15 в верхнее положение «работа замыкаются его контакты, реле 6 включается в работу, а напряжение выпрямителя падает до минимальной величины удержания реле в рабочем состоянии. Уставка срабатывания реле 6 при максимально допустимом увеличении сопротивления контролируе.мой цепи достигается резистором 10. Расширение пределов работы устройства при больших сопротивлениях контролируемой цепи, например 30 Ом и более, достигается увеличением переменного напряжения на входе выпрямителя 3 от обмотки выводов 19-20 трансформатора I, включенной последовательно вторичной обмотке трансформатора 2, величина дополнительного напряжения устанавливается в зависимости от сопротивления контролируемой цепи при помощи отводов от этой об.мотки (или потенциометром). Установка тумблера 15 в положение «обрыв
0 на размыкание его контактов и.митирует об-, рыв цепи заземлений, электроустановка отключается. Надежный запуск реле 6 достигается совместным действием разрядного тока конденсатора 21 и шунтированием части резистора 10, а надежность отключения
5 минимальным током удержания реле 6 за счет разряженного конденсатора 21 и дополнительно включаемой части резистора 10. При опасном напряжении в цепи нулевого провода на последовательно включенных выводах 32-33, 36-37 обмоток трансформаторов 1 и 2 возникает напряжение большее образуемого трансформатором 1. Это напряжение через резистор 12, выпрямитель 4 поступает в обмотку реле 7, при этом реле 7 размыкает свои контакты 30 в цепи выпрямителя 5 реле 8, в результате чего размыкаются контакты 28 реле 8 в цепи органа 25 (линейного контактора). Электроустановка отключается от сети, устройство приводится в первоначальное состояние готовности к работе. Порог срабатывания при опасном напряжении устанавливается регулируемым резистором 12. Питание реле 7 непосредственно от трансфор.матора I обеспечивает независимость регулировок реле 6 и 7. Исправность работы реле 7 «КЗ при этом на выпрямитель 4 через замкнувшиеся контакты тумблера 16 поступает полное напряжение обмотки выводов 32-33, реле 7 выключает реле8,контактор 25 удерживается в выключенном состоянии, пока тумблер 16 не будет поставлен в положение «работа. В положении «работа контакты тумблера 16 размыкают, и ток в обмотку реле 7 идет через резистор 12. Независимость режима работы устройства от колебаний сети достигается одновременной работой конденсаторов 22, 23 совместно с первичной обмоткой трансформатора 1. Конденсатор 22 обуславливает феррорезонанс, а конденсатор 23 фильтрует гармонические колебания, сопутствующие нелинейности режима работы сердечника трансформатора 1. Подбором величины восстанавливается синусоидальность тока вторичных обмоток трансформатора 1,, уменьшается нагрузочный ток его первичной обмотки. Переключателем 14 устанавливается режим питания трансформатора 2 током первой вторичной обмотки трансформатора 1 в положении «С - фазно, в положении «ПФ - противофазно току нулевого провода или в положении «О - нуль, только током нулевого провода. Положение «С - сеть является рабочим, когда перекос фаз и ток нулевого провода незначительным. Положение «ПФ используется при большом перекосе провода близко к критическому. В этом положении ток нулевого провода и его напряжение на корпусе электроустановки частично компенсируются током и напряжением первой вторичной обмотки трансформатора 1, что расширяет возможность работы устройства. При перекосе фаз на грани критического и соответствующих этому значений тока и напряжения нулевого провода, когда в зежиме «ПФ устройство дает отключение, в необходимых случаях переходят в положение «О, в котором сеть отключается, а первая вторичная обмотка трансформатора 1 и вторичная обмотка трансформатора 2 питаются только током нулевого провода. Если в этом случае напряжение нулевого провода превысит
критическое, реле 7 отключит электроустановку и не даст ее включить до тех пор, пока напряжение на нулевом проводе не нормализуется. Конденсатор 23 в, нулевом положении из фильтрующего гармоники превращается в нагрузочный первичной обмотки трансформаторы, что, уменьшая реактивное сопротивление 32-33 обмотки,выводов, увеличивает в обмотке трансформатора 2 ток, необходимый для работы устройств. При установке тумблера 17 в положение «Омы к выпрямителю 3 через резистор 11 подключается омметр, шунтированный низкоомным резистором 11. Вследствие низкоомности цепи омметра последний становится основной нагрузкой, напряжение выпря5 мителя резко падает, реле 6 отключает электроустановку, если она была включена, в работе остается один, омметр.
Резистор 11 устанавливает плавность отклонения стрелки омметра и защищает
от перегрузочных токов. Особенностью работы, регулировки омметра является установка стрелки омметра резистором 11 не в нулевое положение, как принято, а на показание предельной величины сопротивлений
5 контролируемой цепи, чем достигается возрастающая точность показания омметра по мере приближения к критической величине сопротивления измеряемхзй цепи. В целях устранения влияния тока нулевого провода на результат измерения измерение производят в двух положениях переключателя 14 (в положении «С и «ПФ), средняя величина результатов измерения равна величине измеряемого сопротивления. При установке переключателя 14 в нулевое положение ом.метр одновременно служит и индикатором величины тока нулевого провода. Величина отклонения стрелки от нулевого положения показывает относительную величину тока и напряжения нулевого провода, чем боль ще ток нулевого провода, а следовательно,
0 и напряжение на нем, тем больше отклонег ние стрелки.
Данное устройство обеспечивает мгновенное отключение электроустановки от сети в случаях обрыва нулевого провода, заземления, увеличения сопротивления цепи
5 заземлений и нулевого провода всего на 1 Ом от установленного номинала, однофазного глухого и неполного замыкания, при появлении на корпусе установки опасного напряжения, при замыкании на корпус нулевого провода, питающего однофазные нагрузки;
обеспечивает автоматическую защиту силовых цепей устройства от коротких замыканий переходом на «ждущий режим и автоматическое восстановление рабочего режима после снятия короткого замыкания; обеспечивает независимость работы устройства от колебаний напряжения сети в щироких пределах;
осуществляет сквозной контроль цепи заземлений и нулевого провода на участке источник тока - электроустановка при их общем сопротивлении в пределах от 3 до 30 Ом и более, позволяет включать электроустановку только при отсутствии однофазного короткого замыкания и исправном состоянии цепи заземления и нулевого провода, при соответствии их общего сопротивления установленному регулировкой;
дает выбор режима питания контролируемой цепи оперативным током в зависимости от динамического состояния сети: фазно, противофазно току нулевого провода или только током нулевого провода;
оперативный контроль сопротивления цепи заземлений и нулевого провода обеспечивает возможность своевременной нормализации, гарантированной, надежности защитного действия этой цепи;
универсальность устройства дает большой экономический эффект при применении в районах с большими удельными сопротивлениями земли, где получение нормальных сопротивлений заземляющихся устройств невозможно или требует сооружения сложных, дорогих искусственных заземлений, предусмотренных Правилами устройства электроустановок. В обычных условиях экономический эффект , достигается возможностями увеличения сопротивления заземляющих устройств, более широкого использования естественных заземлений, уменьшением сечения нулевого провода, поскольку отключение однофазных замыканий гарантированно даже при токах во много раз меньше рабочего.
Формула изобретения
работы, обмотка реле фиксации глухих замыканий через вновь введенные первый дополнительный выпрямитель и регулируемый резистор подключена к упомянутым соединенным последовательно вторичной об.мотке трансформатора оперативного тока и первичной обмотке измерительного трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена последовательно с вновь введенной дополнительной вторичной обмоткой трансформатора оперативного тока, к которым подключен вмьрямитель, соединенный с обмоткой реле контроля сопротивления нулевого провода, защунтированный вновь введенным зарядным конденсатором, а параллельно упомянутой второй вторичной обмотке трансформатора оперативного тока
через соединенные последовательно замыкающие контакты реле контроля сопротивления нулевого провода и размыкающие контакты реле контроля сопротивления нулевого провода и размыкающие контакты реле фиксации глухих замыканий подключены введенные вновь параллельно включенные второй дополнительный выпрямитель и обмотка промежуточного реле, замыкающие контакты которого включены в цепь питания исполнительного органа, причем первичная обмотка трансформатора оперативного тока, защунтированная первым дополнительным конденсатором, через второй дополнительный конденсатор и резистор подключена к упомянутому переключателю.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Мотуско Ф. Я. Защитные устройства в электроустановках. М., 1973, с. 185-187. 2. Авторское свидетельство СССР № 587554, кл. Н 02 Н 3/16, 1975.
//
ULT
/
7 s
л
1
7 v7 I „ j/
