Устройство для защиты от утечки тока в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 Н 02 Н 3/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1166212 (21) 3913312/24-07 (22) 20.06.85 (46) 30.10.86. Бюл. ¹ 40 (71) Алмалыкский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургический комбинат им. Ленина (72) В. Г. Палванов, А. И. Шамукимов и А. А. Лосевский (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1166212, кл. Н 02 Н 3/17, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ

ТОКА В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите

;электрических сетей и электрооборудования от недопустимого снижения сопротивления изоляции и является усовершенствованием изобретения по авт., св. № 1166212. Целью изобретения яв„„Я0„„1267527 A 2 ляется повьппение надежности работы устройства путем обеспечения самоконтроля исправности цепи оперативного тока и снижения степени деформациихарактеристики защиты при несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети. При обрыве цепи основного 9 или дополнительного ll заземлителей образуется контур тока: плюсовой вывод выпрямительного моста .1 — резистор 13 — релейный элемент

7 — диод 8 — стабилитрон 3 — минусовый вывод выпрямительного моста 1.

Сопротивление резистора 13 выбирается таким, чтобы ток в этом контуре

C был до ст аточным для с раб аты в ания р е- Е лейного элемента 7. Если же возросло переходное сопротивление заземлите- %/Ф лей, то это вызовет уменьшение опор- С ного тока, протекающего через подстро ечный резистор 10 и увеличение резуль-Я тирующего тока через релейный элемент

7, который будет в этом случае срабаЬ)

1Ь

М

Сл

Ю 3 тывать при более высоком сопротивлении изоляции сети.. При появлении однофазной утечки через репейный элемент 7 начинает протекать положительная полуволна тока нулевой последовательности, которая складывается с оперативным током, протекающим через этот же элемент, в результате чего возра< тает уставка отключения, т,е ° происходит деформация характеристики защиты. Но благодаря конденсатору 14, шунтирующему релейный элемент 7 с ди1267527 одом 8, составляющая тока нулевой последовательности в релейном элементе уменьшается„ что приводит к снижению степени деформации характеристики защиты. Таким образом в данном изобретении повышена надежность работы устройства за счет обеспечения самоконтроля исправности цепи оперативного тока и снижения степени деформации характеристики защиты предлагаемого устройства. 1 3 п ° ф-лы, 2 ил, 1

Изобретение относится к защите электрических сетей и электрооборудования и может быть использовано для защитного отключения трехфазной сети с изолированной нейтралью при недопустимом снижении сопротивления изоляции.

Цель изобретения — повышен 1е надежности работы путем обеспечения самоконтроля исправности цепи опера10 тивного тока и снижения сопротивления изоляции защищаемой сети, а также снижение величины оперативного тока, На фиг, 1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства для защиты от утечки тока в трехфаэной сети с изолированной нейтралью, в которой в качестве релейного элемента используется электромагнитное реле; на фиг, 2 — то же, с использованием в качестве релейного элемента несимметричного триггера на транзисторах разного типа проводимости.

Устройство содержит источник пи25 тания, который состоит из трехфазного выпрямительного моста 1 с подключенным к его зажимам постоянного тока сглаживающим конденсатором 2 и делителем напряжения в виде двух 30 последовательно включенных стабилитронов 3 и 4. Выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к защищаемой сети через конденсаторы

5, Плюсовой вывод выпрямительного моста соединен с нулевой точкой трехфазного резисторного фильтра 6, подключенного к трем фазам защищаемой сети. Релейный элемент 7 с последовательно включенным с ним диодом

8 (фиг. 1) соединен между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и основным заэемлителем 9. Минусовой вывод выпрямительного моста 1 соединен через подстроечный резистор 10 с дополнительным заземлителем 11. Сопротивления 12 изоляции защищаемой сети изображены на фиг. I и 2 в виде резисторов

Плюсовой вывод выпрямительного моста 1 соединен с основным заземлитедем 9 через резистор 13. Между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и основным заземлителем 9 включен конденсатор

14, снижающий степень деформации характеристики защиты при несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети.

Релейный элемент 7 (фиг. 2) выполнен в виде несимметричного триггера на транзисторах 15 и 16, Функции э диода 8 выполняет переход база-эмиттер первого транзистора 15. Эмиттер транзистора 15 и-р-и-типа соединен с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4, база этого транзистора соединена через входной резистор 17 с основным заземлителем 9, через включенный в обратном направлении диод 18 - с эмиттером этого же транзистора, через регулируемый резистор 19 — с минусовым выводом выпрямительного моста

l. Коллектор этого транзистора через резистор 20 соединен с базой второго транзистора 16 р-п-р-типа, эмиттер которого соединен с плюсовым вы267527 з 1 водом выпрямительного моста 1. Коллектор транзистора 16 соединен через последовательно включенные стабилитрон 21 и обмотку электромагнитного реле 22, эашунтированную диодом 23 в обратном направлении, с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4. Точка соединения стабилитрона 21 с обмоткой электромагнитного реле 22 соединена через резистор 24 обратной связи с базой транзистора 15.

Устройство работает следующим образом.

При сопротивлении изоляции защищаемой сети, значительно превышающем установку отключающего сопротивления утечки, ток источника оперативного и опорного напряжений замыкается по контуру: плюсовой вывод выпрямнтельного моста 1 — резистор 13 — основной эаземлитель 9 — дополнительный заземлитель ll — подстроечный резистор

10 — минусовой вывод выпрямительного моста 1. К релейному элементу 7 и включенному последовательно с ним диоду 8 в этом режиме приложено об ратное напряжение, поэтому ток через ,них не протекает, При снижении сопротивления изоляции защищаемой сети напряжение между основным заземлителем 9 и выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4 становится положительным, и в цепи релейного элемента появляется ток. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции до величины уставкн защитного устройства этот ток быстро на растает и вызывает срабатывание ре-лейного элемента. При обрыве цепи основного 9 или дополнительного 11 заземлителей образуется контур тока: плюсовой вывод выпрямительного моста 1 — резистор 13 — релейный элемент 7 " диод 8 - стабилитрон

3 — минусовой вывод выпрямительного моста 1. Сопротивление резистора 13 выбирается таким, чтобы ток в этом контуре был достаточным для срабатывания релейноro элемента. Если целостность заземлителей 9 и 11 йе нарушена, но возросло их переходное сопротивление (например, из-за коррозии), то это вызывает уменьшение опорного тока, протекающего через релейный элемент 7, который в этом случае срабатывает при более высоком сопротивлении изоляции сети. Таким образом, любая неисправность в цепи оперативного тока вызывает либо срабатывание защиты, либо повышение уставки отключающего сопротивления утечки.

5 При несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети (например, при появлении однофазной утечки) через релейный элемент 7

\ начинает протекать положительная по10 луволна тока нулевой последовательности (протеканию отрицательной полуволны этого тока препятствует диод 8, включенный последовательно с релейным элементом). Зтот ток скла15 дывается с оперативным током, протекающим через релейный элемент, в результате чего возрастает уставка отключающего сопротивления утечки, т,е, происходит деформация характеристики защиты. Благодаря конденсатору 14 шунтирующему релейный элемент 7 с включенным последовательно с ним диодом

8, составляющая тока нулевой последовательности в релейном элементе

25 уменьшается, что приводит к снижению степени деформации характеристики защиты (подбором емкости этого конденсатора можно получить любую степень деформации характеристики

3р 3 ащиты) °

Релейный эю емент 7, выполненный в виде несимметричного триггера (фиг, 2), работает следующим образом. При большом сопротивлении изоляции защищаемой сети оба транзистора 15 и 16 заперты, а через диод 18 протекает ток, величина которого устанавливается резистором 15 в запертом,состоянии, Ток в резисторе 17

40 в этом режиме направлен от вывода средней точки делителя напряжения на стабилитронах 3 и 4 к основному заземлнтелю 9, При снижении сопротивления изоляции ток в этом резисторе изменяет направление, в результате чего ток диода 18 начинает уменьшаться. После того, как ток диода 18 снизится до нуля, часть тока резистора 17 начинает протекать через пере50 ход база-эмиттер транзистора 15 и приоткрывает его. Небольшой коллекторный ток этого транзистора, проте.кая через резистор 20 и пеоеход база-.эмиттер транзистора 16, вызывает отпирание и этого транзистора, после чего благодаря положительной обратной связи через резистор 24 про исходит лавинообразное нарастание

: коллекторных токов обоих транзисторов

5 12675 и срабатывание электромагнитного реле 22. Стабилитрон 21, включенный в коллекторную цепь транзистора 16, увеличивает порог переключения триггера и тем самым повышает его ломе" хоустойчивость, Следовательно изменением сопротивления резистора 19 (т,е, изменением начального тока диода !8) можно изменять порог переключения триггера независимо от тока 10 срабатывания электромагнитного реле

22, В связи с тем, что настройку защитного устройства можно осуществлять с помощью резистора 19, резистор 10 может быть нерегулируемым, 15

Ток срабатывания релейного элемента 7 (ток резистора 17), выполненного в виде несимметричного триг гера, может быть снижен до долей миллиампера, что позволяет снизить величину 2р оперативного тока в защищаемой сети до нескольких миллиампер без снижения чувствительности и стабильности уставки защитного устройства, Так как триггер имеет высокий коэффициент 25 усиления, то электромагнитное реле 22 может быть выбрано достаточно мощным, с контактной системой, допускающей коммутацию в цепи отключающей катушки автоматического выключателя. gp

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечен самоконтроль исправности цепи оперативного тока достигнута возможность снижения степени деформации характеристики защиты при нессиметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети и уменьшения величины оперативного тока в защищаемой сети, что в конечном итоге повышает надежность его работы. о формула из обретения

l. Устройство для защиты от утечки в трехфаэной сети с изолированной нейтралью по авт, св, Ф 1166212, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения самоконтроля испВ

27 равности цепи оперативного тока и снижения степени деформации характеристики защиты при несимметричном снижении сопротивления изоляции защищаемой сети, минусовой вывод источника оперативного и опорного напряжений соединен через подстроечный резистор с вновь введенным дополнительным эаземлителем, плюсовой вывод этого источника соединен через вновь введенный резистор с зажимом релейного элемента, соединенным с основным эаземлителем, а между выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах и основным а заземлителем включен конденсатор, 2, Устройство по п. 1,.о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения величины оперативного тока в защищаемой сети, релейный элемент выполнен в виде несимметричного триггера на транзисторах разного типа проводимости, при этом эмиттер первого транзистора и-р-и-типа соединен г с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах, его база соединена через входной резистор с основным заземлителем, через включенный в обратном направлении диод — с эмиттером этого же транзистора и через регулируемый резистор — с минусовым выводом источника оперативного и опорного напряжений, коллектор этого транзистора соединен через резистор связи с базой второго транзистора р-п-р-типа, эмиттер которого соединен с плюсовым выводом источника оперативного и опорного напряжений, а коллектор соединен через последовательно включенные стабилитрон и обмотку электромагнитного реле, зашунтированную диодом в обратном направлении с выводом средней точки делителя напряжения на стабилитронах, причем точка соединения обмотки электромагнитного реле со стабилитроном соединена через резистор обратной связи с базой первого транзистора.

1267527 фиг. 2

Составитель Л, Васькова

Техред И.Попович Корректор В. Синицкая

Редактор А, Ревин

Заказ 5789/53 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рвутская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4