(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ ЗАМЕЖАИЙЯ НА ЗЕШЮ
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от замьпсания фазы на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, в том числе и к за щитам от поражения человека электрическим током в высоковольтных сетях с повышенной опасностью (шахты, карь еры, торфоразработгси), и предназначено для избирательного отключения присоединений с наиболее опасным замыканием фазы на землю через большое Переходное сопротивление, в том числе и через тело человека. По основному авт.св. № 754547 известно устройство защиты от замыкания на землю, содержащее датчики напряжения и тока, по два разнополярных взаимоблокирующихся пороговых эл мента в цепях напряжения и тока, два логических элемента И, блок возврата устройство блокирования возврата, ис полнительный oprah Cl 1Устройство предназначено для селективного обнаружения присоединения с замыканием фазы на землк по факту наличия переходных процессов в токе и напряжении нулевой последовательности независимо, от разновидности повреждения и степени его опасности. Б то же время в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью имеют Место особо опасные замыкания фазы на землю через тело человека, при обрьше и падении провода воздушной линии иа слабопроводящие предметы и землю, при замыкании фазы на корпус двигателя с оборванной цепью основного защитного заземления и др. В сетях, где вероятность таких повреждений велика (сети шахт, карьеров, торфоразработок и др.) к защитам от замыкания на землю предъявляется требование немедленного отключения поврежденного присоединения. В то же время и в таких сетях основная масса замыкания фазы на землю не представляет непосредственной опасности для человека и животных, т.е. происходит на хорошо заземленные оболочки, корпу са и металлические конструкции. Это означает, что устройство, как и все другие известные аналогичного назначения , осуществляет излишние отключения, что снижает надежность электроснабжения. Перечисленные опасные замыкания характеризуются тем, что они происходят через большое переходное сопротив ление. Известно, что при замыкании фазы на землю непосредственно через тело человека активное сопротивление не снижается ниже 600 Ом даже при напряжен11ях 6-10 кВ. Исследованиями установлено, что при замыкании фазы на землю через сопротивление 100 Ом и. болйе переходный процесс в реальных сетях имеет апериодический характер с четко выраженной первой гармоникой в токе и напряжении нулевой последова тельности, а при замыканиях через меньшее сопротивление - периодический с четко выраженныщ. высокочастотными составляющими. Таким образом, избирательность заащтъг к наиболее опасным замыканиям может быть обеспечена при контролировании характера переходного процесса. Цель изобретения - обеспечение избирательности устройства защиты к замыканиям на землю через переходное сопротивление от 100 Ом и более. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено последователь но соединенными вспомогательным фильт рскм, двумя разнополярными пороговыми эл ементами, логи:ческим элементом И-НЕ вспомогательным логическим ,элементом И и дополнительным исполнительным органом, причем вход частотного фильтра соединен с выходом датчика тока, второй вход вспомогательного л гического элемента И подключен к выходам основного и дополнительного ло гических элементов И, а дополнительные входы вспомогательных разнополяр ных пороговых элементов соединены с выходами блока возврата. На чертеже изображена функциональ ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 напряжения, на выход которого подключе ны разнополярные взаимноблокирующие йо1 оговые элементы 2 и 3, датчик 4 тока, на выход которого подключены разнополярюле пороговые элементы, 5 и 6, выходы разнополярных пороговых элементов одинаковой полярности 2 и 5 и 3 и 6 соединены соответственно со входами логических элементов И 7 и 8, вьпсоды которых соединены оо входом исполнительного органа 9, дополнительные входы пороговых органов 2, 3, 5 и 6 соединены с выходами блока 10 возврата, который по входу соединен с органом П блокирования возврата, включенного на один из выходов датчика напряжения. Ни дополнительный выход датчика 4 тока включен вход частотного фильтра 12, на выход которого включены вспомогательные разнополярные пороговые элементы 13 и 14, к вь1ходам которых включен логический элемент И-НЕ 15, на выход которого подключен один из входов вспомогатепьного логического элемента И 16, вто(рой вход которого соединен с выходом, логических элементов И 7 и 8, а выход соединен с входом дополнительного исполнительного органа 17. Дополнительные входы всиомогаТельных пороговых органов 13 и 14 соединены с аналогичными вьпсодами пороговых элементов 2, 3, 5 и 6 и соответственно с выходом блока 10 возврата. Устройство работает следящим образом. При замьпсании фазы на земтао на выходе датчиков 4 и 1 ток и напряжения появляется периодический или апериодический сигнал в зависимости от характера замыкания. На поврежденном присоединении в зависимости от полярности срабатьшают пороговые элемёнты 2 и 5 или 3 и 6 и на логические элементы И 7 или 8 подаются оба входшк сигнала, поэтому исполнительный орган 9 приходит в действие. Пороговые элементы 2, 5, 3 и 6, сработав, запускают блок 10 воэграта, который через некоторое время возврщает устройство в исходное состояние, если замыкание кратковременное. Если заьожание устойчивое, то орган 11 блотафования возврата по факту наличия напряжения нулевой посяедовательног.ти блокирует блок возврата на все время существования повреядцения. Таким образом устройство селективно фиксирует факт замыкания на землю. На неповрежденном присоединении срабатывают разнополярные пороговые Элементы 2 и 6 или 3 и 5, поэтому сигнал на выход не проходит. В случае опасного замыкания, когда имеет место апериодический хз58
рактер переходного процесса через частотный фильтр 12 проходит только один импульс, соответствунщий скачкообразному фронту тока и может сработать только один из вспомогательных пороговых элементов 13 и 14, но этого недостаточно для изменения состояния логического элемента И-НЕ, поэтому на один из входов логического элемента И 16 продолжает поступать сигнал, а на второй его вход подается сигнал от одного из сработаввщх логических элементов И 7 или 8, поэтому появившийся выходной сигнал логического элемента И 16 приводит в действие дополнитёльный. исполнительный орган 17, который подает команду на отключение присоединения с опасным повреждением.
В случае неопасного зш-плкания ток имеет вид высокочастотного затуханщеТо периодического импульса, поэтому на выходе фильтра 12 появляется сигнал обоих полярностей и срабатывают
оба пороговых элемента 13 и 14, на m.iходе логического элемента И 16 подает ся только один сигнал и дополнительный исполнительный орган 17 не срабатывает. Действие устройства в этом случае ограничивается.срабатыванием только одного исполШ1тельного органа 9, иыход которого может воздействовать на сигнал.
Предлагаемое устройство позволяет наиболее простым способом и при минимальном числе дополнительно включенных элементов обеспечить избирательнее действие защиты от замыкания на земшо при наиболее опасных замыканиях, в том числе и через тело человека. Такая избирательность действия завщты исключит большое число излишних отключений при практически таком же уровне безопасности, который roieет место при неизбирательном защитном
76
отключении, что, во-первьрс, повысит уровень надежности электроснабжения, а во-вторых, позволит расширить область целесообразного применения защитного отключения. Это сократит число случаев смертельного травмирования людей в установках высокого напряжения.
Наиболее эффективно применение предлагаемого устройства в сетях и установках с повышенной опасностью поражения человека, к числу которых относятся сети шахт, карьеров, торфоразработок и сетей сельскохозяйственного назначения.
Формула изобретения
Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на земшо по авт.св. № 754547, отличающее с я тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты к замыканиям на землю через переходное сопротивление от 100 Ом и более, оно снабжено последовательно соединенными частотным фильтром, двумя вспомогатёльны1уш разнополярными пороговыми элементами, логическим элементом И-НЕ
.вспомогательным логическим элементом И и дополнительным исполнительным органом, причем вход частотного фильтра соединен с выходом датчика тока, второй вход вспомогательного логического элемента И подключен к выходам основного и дополнительного логических элементов И, а дополнительные входы вспомогательных разнополярнь1х пороговых элементов соединены с выходами .блока возврата.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство CCGP
: 754547, кл. Н 02 Н 716, 1976.
Лтогл.
