Устройство для защиты человека от попадания под напряжение при обрывах проводов воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью

 

Использование: воздушные линии электропередач с изолированной нейтралью. Сущность изобретения; для повышения электробезопасности в устройство введен размещаемый на тяговой подстанции блок индикации вида повреждения, с помощью которого при падении и замыкании любого из фазных проводов на землю осуществляется шунтирование поврежденного провода на землю, а при обрывах - индикация оборванного провода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5Ц„„1814133 А1 (505 Н 02 Н 5/10, 5/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) в

1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т.- ";;..;."., j

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к и» м (21) 4882557/07 (22) 16.11.90 (46) 07,05.93, Бюл, ¹ 17 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.Д.Корнеев, Б.И.Косарев и С.И.Чернов (56) Селивахин А.И, и др. Устройство для защиты сельских электрических сетей низкого напряжения от обрыва проводов—

Энергетик, 1982, ¹ 10, с, 27-28.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1591121, кл. Н 02 Н 3/16, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОПАДАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ ь

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты человека от поражения электрическим током при попадании под напряжение в случае прикосновения и к лежащему на земле проводу.

Целью изобретения является повышение электробезопасности.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства обеспечения электробезопасности в системах электроснабжения автоблокировки; на фиг.2 — принципиальная схема узла управления; на фиг.3 — временные диаграммы работы элементов узла уп равления.

Воздушная линия электропередач фаэными проводами 1, 2 и 3 подключает нагрузку 4 к тяговой подстанции 5, которая присоединяется к линии электропередач 6.. ПРИ ОБРЫВЕ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНОЙ

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Использование: воздушные линии электропередач с изолированной нейтралью.

Сущность изобретения: для повышения электробезопасности в устройство введен размещаемый на тяговой подстанции блок индикации вида повреждения, с помощью которого при падении и замыкании любого из фазных проводов на землю осуществляется шунтирование поврежденного провода на землю, а при обрывах — индикация оборванного провода.

Устройство содержит усилители мощности «д

7-9, реагирующие узлы 10-12, датчик 13 напряженности электрического поля, пороговые элементы 14-19, блок 21 определения вида повреждения, три резистора 22-24, 4 контакты 25-27 узлов 10-12 соответственно, логические элементы И 30-33 и ИЛИ 34, ге- Хл) нератор 35, импульсов и фильтр 36 присое- (Д динения, блок 20 индикации вида повреждения. В составе блока 20 имеются ) » первый мультиплексор 37, фильтр 38 присоединения, полосовые фильтры 39 и 40, узел

41 управления, индикаторы 42-43 оборванных со стороны нагрузки фазных проводов, реле 45-47 с замыкающими контактами 4850, соответственно, три резистора 51-53, и номерами 54-56 обозначены сигналы управления мультиплексора 37. Узел 41 содержит детекторы 57-58, пороговые элементы 591814133

25

40

60. генератор 61 прямоугольных импульсов, двоичный счетчик 62, второй мультиплексор

63. двухвходовые логические элементы И

64-72, триггеры 73 — 78, трехвходовые логические элементы И 82-84 и источник 87 питания. Позициями 79-81 и 85-89 обозначены соединения элементов принципиальной схемы фиг.2.

Усилители мощности 7-9 соединены каскадно с реагирующими узлами 10-12 соответственно, Входы пороговых элементов

14-19 подключен ы к датчику 13 напряженности электрического поля. Выходы первого t4 и второго 15 пороговых элементов соединены с первым и вторым(инверсным) входами первого элемента И 30 соответственно, Выход третьего 17 порогового элемента соединен с первым входом второго элемента

И 31, Выход четвертого 18 порогового элемента соединен со вторым (инверсным) входом второго 31 и первым входом третьего 32 элементов И. Выход пятого порогового элемента 18 соединен со вторым (инверсным) входом третьего 32 и первым входом четвертого 33 элементов И, Выход шестого 19 порогового элемента соединен со вторым (инверсным) входом четвертого 33 элемента

И и входом третьего усилителя мощности 9.

Выходы первого 30 и второго 31 элементов

И соединены со входами элемента ИЛИ 34, Выходы третьего 32, и четвертого 33 элементов И соединены со входами первого 7 и второго 8 усилителей мощности, Первые выводы замыкающих контактов 25-27 первого

10, второго 11 и третьего 12 реагирующих узлов присоединены к клеммам для подключения к фазам 1, 2 и 3 сети, вторые выводы контактов 25-27 подключены к первым выводам трех резисторов 22-24, вторые выводы которых соединены с клеммой для подключения к земле. Выход генератора 35 импульсов и вход фильтра 36 присоединения соединены каскадно, а вход генератора

35 подключен к выходу элемента ИЛИ 34 блока 21. Выходы фильтра 36 присоединения подключены к клеммам для подключения к фазным проводам 1, 2 и 3 сети. Входы мультиплексора 37 подведены к клеммам для подключения к фазным проводам 1, 2, 3 сети тяговой подстанции 5, а к его выходу подключен вход фильтра 38 присоединения.

Резисторы 51-53 первыми выводами соединены с клеммой для подключения к земле, а вторыми — через замыкающие контакты 4850 реле 45-47 с клеммами для подключения к фазным проводам 1, 2 и 3 сети. Входы детекторов 57 и 58 подключены к выходам полосовых фильтров, а к их выходам подсоединены пороговые элементы 59 и 66, и к инверсному выходу первого порогового элемента 59 подключены первые входы пятого

64, седьмого 66 и девятого 68 элементов И, вторые входы которых соединены с первым

82, вторым 83 и третьим 84 выходами второго мультиплексора 63 соответственно, К выходу второго порогового элемента 60 подсоединены первые входы одиннадцатого 70, двенадцатого 71 и тринадцатого 72 элементов И, вторые входы которых также соединены с первым 82, вторым 83 и третьим 84 выходами мультиплексора 63. К выходу одновибратора 88 подключены первые входы шестого 65, восьмого 67 и десятого 69 элементов И, вторые входы которых также соединены с первым 82, вторым 83 и третьим 84 выходами мультиплексора 63. Входы

S триггеров 73-78 управляются пятым 64, седьмым 66, девятым 68, одиннадцатым 70, двенадцатым 71 и тринадцатым 72 элементами И соответственно, а их входы Р объединены попарно у первого 73 и четвертого

76, у второго 74 и пятого 77 у третьего 75 и шестого 78 триггеров и соединены с выходами шестого 65, восьмого 67 и десятого 69 элементов И, к выходам первого 73, второго

74 и третьего 75 триггеров подключены первый 42, второй 43 и третий 44 индикаторы, сигнализирующие об обрыве 1, 2 и 3 проводов сети со стороны нагрузки. Первый вход первого трехвходового элемента И 82 подключен к инверсному выходу четвертого триггера 76, а его второй и третий входы — к выходам пятого 77 и шестого 78 триггеров.

Первый вход второго трехвходового элемента И 83 соединен с инверсным выходом пятого 77 триггера, а его второй и третий входы к выходам четвертого 76 и шестого 78 триггеров, Первый вход третьего трехвходового элемента И 84 подсоединен к инверсному выходу шестого 78 триггера, à его второй и третий входы — к выходам четвертого 76 и пятого 77 триггеров, а также вход одновибратора 83, счетный вход элемента

62 подключены к генератору 61 импульсов блока 20, а два его выходных разряда управляют мультиплексорным 63, первый 82, второй 83 и третий 84 выходы которого задают входные сигналы для мультиплексора 37, Элементы, узлы и блоки устройства продольного электроснабжения СЦБ работают следующим образом.

В исходном состоянии воздушная линия электропередач 1-3 обеспечивает нормальное электроснабжение нагрузки 4(СЦБ и другие потребители), При этом по проводам воздушной линии 1-3 передаются импульсы контрольной частоты, вырабатываемой генератором импульсов 35, причем фильтр 36 обеспечивает согласование генератора 35 с проводами 1-3, находящимися

1814133

30 элементы И 88-90 определяют по окончанию цикла переключений мультивибратора о состоянии выходов триггеров 76 — 79 (см.

40

50 под рабочим напряжением. Эти импульсы принимаются на тяговой подстанции 5.

Мультиплексор 37 осуществляет переключение фильтра 38 присоединения последовательно к каждой из фаз. На диаграмме 3 показано. что в течение времени от 0 до t>, фильтр 38 подключен к 1 проводу, от т1 до tz — ко 2 проводу, и от сг до тз — к 3 проводу. К выходу фильтра 38 присоединения подключены блоки 39 и 40, которые выделяют сигналы заданной полосы частот, При этом на выходе фильтра 39 появляется сигнал контрольной частоты, который после детектирования (блок 57) сравнивается с пороговым значением элемента 59. В результате на инверсном выходе элемента 59 сигнал низкого уровня (см. диаграмму 79 на фиг.3), следует отметить, что триггеры 73-78 находятся в исходном состоянии, так как в моменты времени t4, ts u те осуществлялся сброс триггеров 73-78 соответственно (см. диаграммы

65, 67, 69, 73Р и 76Р на фиг,3). Эти сигналы формируются элементами И 65, 67 и 69, входы которых подключены к выходам мультиплексора 63 и одновибратору 88 (см, диаграммы 54, 55, 56 и 81 на фиг.3), Управление мультиплексора осуществляется двоичным. счетчиком 62 (см. диаграммы 62 и 62 на фиг.3), Отметим, что счетчик 62 управляется по заднему фронту импульсов генератора 61, а запуск одновибратора происходит по переднему фоонтч этих импчльсов (см. диаграммы 62 и 81 на фиг.3), Таким образом, в исходном состоянии индикаторы

42-44 не сигнализируют о неисправности в линии 1-3, и реле 45-47 обесточены, В случае обрыва одного иэ проводов 1-3 воздушной линии изменяется напряженность электрического поля в месте расположения датчика 13, При этом блок 21 определяет по состоянию выходных сигналов пороговых элементов 14-19 вид повреждения в воздушной линии электропередач.

Если произошел обрыв, например, провода 1 линии со стороны нагрузки 4, то блок

21 срабатывает. и подает соответствующий управляющий сигнал на усилитель 7 мощности, который управляет реагирующим узлом

10. Контакты 25 узла 10 замкнут оборванный провод 1 через резистор 22 на землю, что обеспечит условия электробезопасности человека в случае прикосновения к лежащему на земле проводу. На тяговой подстанции 5 блок 20 фиксирует значительное уменьшение уровня передаваемого сиг- 5 нала от генератора 35 импульсов по 1 фазному проводу (см, фиг,3. диаграмму 79, момент времени тт), что приводит к установке триггера 73 в единичное состояние (см. диаграммы 73 S и 73 Q). В результате на тяговой подстанции индикатор 42 сигнализирует об обрыве 1 фазного провода линии, Отметим, что в момент времени ta на входе

R триггера 73 появляется сигнал "сброса", однако триггер 73 остается в единичном состоянии, так как этот сигнал блокируется сигналом управления на входе S (см. диаграммы 733, 73R и 73Q фиг.3), В следующие циклы подключения мультиплексора устройство подтверждает состояние триггеров

73-78. Аналогичные процессы происходят и в случае обрыва 2 и 3 проводов линии со стороны нагрузки 4, Если произошел обрыв, например, провода 2 линии со стороны источника 5; то блок 21 срабатывает и подает соответствующий управляющий сигнал на генератор 35 импульсов, который изменяет частоту импульсов на аварийную. На тяговой подстанции 5 блок 20 фиксирует изменение частоты передаваемого по проводам линии сигнала.

При этом триггеры 76 и 78 устанавливаются в единичное состояние, а триггер 77 остается в исходном положении (см, диаграммы

76-78 на фиг.3), Отметим, что уровень принимаемого на тяговой подстанции сигнала

2 по фазному проводу недостаточен для срабатывания элемента 50 (см. диаграмму 80 в момент времени tg на фиг.3). Логические диаграммы 82-84 фиг,З). Следует отметить, что время цикла переключения мультиплексора 63 меньше времени срабатывания электромагнитных реле 45-47. В результате срабатывает реле 46, и его контакты 52 замыкают фазный провод 2 линии на землю через сопротивление 52, что позволиттакже обеспечить условия электробезопасности в случае прикосновения человека к лежащему на земле проводу. В следующие циклы подключения мультиплексора 37 в блоке 21 осуществляется повторное подтверждение обрыва провода 2 линии. Аналогичные процессы происходят и в случаях обрыва других проВОдоВ линии 1 3.

При устранении замыкания провода на землю линия обеспечит нормальное электроснабжение нагрузки 4. Напряженность в месте расположения датчика 13 опять изменится, в результате генератор 35 переключается на контрольную частоту. Через цикл переключения мультиплексора 37 (время от

0 до тз) триггера 73-78 установятся в исходные состояния (см. моменты времени т4, а и т5 фиг,3), и устройство ВозВратится В исходное состояние, Таким образом, устройство обеспечивает условия электробезопасности В случае

1814133

5

25

35

45

55 прикосновения человека к лежащему на земле проводу.

Формула изобретения

Устройство для защиты человека от попадания под напряжение при обрывах проводов воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью, содержащее датчик напряженности электрического поля, шесть пороговых элементов, входы которых подключены к датчику напряженности, три усилителя и три реагирующих узла, входы которых соединены с выходами усилителей, три резистора и блок определения вида повреждения, включающий в себя двухкодовой эл".ìåíò ИЛИ и первый, второй, третий и четвертый двухвходовые элементы И, вторые входы которых — инверсные, причем выходы первого и второго пороговых элементов соединены с первым и вторым входами первого элемента И соответственно, выход третьего порогового элемента соединен е первым входом второго элемента И, выход четвертого порогового элемента соединен с вторым входом второго и первым входом третьего элементов И, выход пятого порогового элемента соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого элементов И, выход шестого порогового элемента соединен с вторым входом четвертого элемента И и входом третьего усилителя мощности, выходы первого и второго элементов И соединены с входами элемента

ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами первого и второго усилителей мощности, а также первые выводы замыкающих контактов первого, второго и третьего реагирующих узлов присоединены к клеммам для подключения к фазам сети, вторые выводы контактов подключены к первым выводам трех резисторов, вторые выводы которых соединены с клеммой для подключения к земле, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения электробезопасности, в устройство дополнительно введены генератор импульсов и фильтр присоединения, размещаемые на конце линии, причем вход фильтра присоединения включен к выходу генератора импульсов, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ блока определения вида повреждения, а выходы фильтра присоединения соединены с клеммами для подключения к фазным проводам сети, и блок индикации вида повреждения, размещаемый на тяговой подстанции и включающий в свой состав первый мультиплексор, входы которого соединены с клеммами для подключения к фазным проводам сети, фильтр присоединения, вход которого соединен с выходом первого мультиплексора, три индикатора, три реле и три резистора, первые выводы которых соединены с клеммой для подключения к земле, а вторые через замыкающие контакты первого, второго и третьего реле — с клеммами для подключения к первому, второму и третьему фазным проводам соответственно, два полосовых фильтра, входы которых объединены и подключены к выходу фильтра присоединения, и узел управления, в состав которого входят два детектора, два компаратора, генератор прямоугольных импульсов, двоичный счетчик, второй мультиплексор, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый двухвходовые элементы И, шесть RS-триггеров, одновибратор и три трехвходных элемента И, причем входы детекторов подключены к выходам полосовых фильтров, а к выходам детекторов подсоединены входы компараторов, к инверсному выходу первого компаратора подключены первые входы пятого, седьмого и девятого элементов И, вторые входы которых соединены с первым, вторым и третьим выходами второго мультиплексора соответственно, к выходу второго компаратора присоединены первые входы одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с первым, вторым и третьим выходами второго мультиплексора, к выходу одновибратора подключены первые входы шестого, восьмого и десятого элементов И, вторые входы которых также соединены с первым, вторым и третьим выходами второго мультиплексора, S-входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров соединены с выходами пятого, седьмого, девятого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И соответственно, а их Rвходы обьединены попарно у первого и четвертого, у второго и пятого и у третьего и шестого триггеров и соединены с выходами шестого, восьмого и десятого элементов И, к выходам первого, второго и третьего триггеров подключены первый, второй и третий индикаторы обрыва первого, второго и третьего проводов сети со стороны нагрузки, первый вход первого трехвходового элемента И подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а его второй и третий входы — к выходам пятого и шестого триггеров, первый вход второго трехвходового элемента И соединен с инверсным выходом пятого триггера. а его второй и третий входы — к выходам четвертого и шестого триггеров, первый вход третьего трехвходового элемента И подсоединен к инверсному выходу шестого триггера, а его второй и третий вхо1814133 ды — к выходам четвертого и пятого триггеров, вход одновибратора и счетный вход двоичного счетчика подключены к генератору прямоугольных импульсов блока индикации вида повреждения, а два выходных 5 разряда двоичного счетчика соединены с

0 входами второго мультиплексора, первый, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам nepaoro мультиплексора, при этом выходы трехвходовых элементов И соединены с входами соответствующих реле.

1814133

Ьшшпышшг шпышшшш Ыш па ааааа

Я бО

79 .80

?3R

76

7И

ЖЯ

77$

i9R

Составитель А.Кориеев

Редактор В,Фельдман Техред M.Ìoðråíòàï Корректор H.Êåøåëÿ

Заказ 1830 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101