Устройство токовой защиты

Авторы патента:

H02H3/08 - реагирующие на токовые перегрузки (реагирующие на чрезмерное повышение температуры, вызванное токовой перегрузкой H02H 5/04)

H02H3/00 - Схемы защиты, осуществляющие автоматическое отключение и непосредственно реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров с последующим восстановлением соединения или без такового (для конкретных типов электрических машин и аппаратов или для секционированной защиты кабельных и воздушных сетей H02H 7/00; системы, служащие для переключения на резервный источник питания H02J 9/00)

Использование: в области электротехники для защиты потребителей от коротких замыканий и перегрузки в электрических сетях. Технический результат – обеспечение реагирования устройства на приращения тока в электрической сети. Устройство токовой защиты содержит фазный проводник, нулевой проводник, силовые контакты с катушкой независимого расцепителя, датчик тока, соединенный с третьим входом микроконтроллера, нагрузку, блок питания, орган усиления, соединенный с первым выходом микроконтроллера, датчик напряжения, соединенный с первым входом микроконтроллера, датчик перехода синусоиды напряжения через нуль, соединенный со вторым входом микроконтроллера, датчик перехода синусоиды тока через нуль, соединенный с четвертым входом микроконтроллера, орган индикации состояния электрической сети, соединенный со вторым выходом микроконтроллера. В результате в микроконтроллере происходит непрерывное алгоритмическое обрабатывание поступающих значений и выделение приращений тока в электрической сети. По вычисленным значениям приращения тока и коэффициента мощности электрической сети микроконтроллер подает сигнал на отключение нагрузки через выдержку времени или мгновенно. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты потребителей от коротких замыканий и перегрузок в электрических сетях.

Известно устройство - автоматический выключатель [1], содержащий корпус с крышкой, механизм свободного расцепления с рейкой, контактную систему с дугогасительными камерами, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе, кроме того, тепловой расцепитель электрически соединен с электромагнитным, а электромагнитный расцепитель электрически соединен с подвижным контактом контактной системы гибким токопроводом.

Недостатком известного аналога является невозможность реагирования на приращение тока в электрической сети.

Известно также устройство токовой защиты [2], содержащее пусковые органы, элементы выдержки времени, ячейки НЕ, И, ИЛИ, ПАМЯТЬ, выходные органы, пусковые органы с разными уставками соединенные с двумя входами ячейки И, причем пусковой орган с меньшей уставкой соединен с третьим входом этой ячейки через элемент выдержки времени, НЕ и ИЛИ, а выход ячейки И через элемент ПАМЯТЬ соединен с другим входом указанной ячейки ИЛИ и выходным органом. Недостатком данного аналога является:

- обязательная выдержка времени при обработке поступающих значений тока и задержка времени на срабатывание на аварийный режим;

- ограниченное число уставок значений приращения тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство токовой защиты ЗТИ-0,4 кВ [3], выполняемое в виде приставки к автоматическому выключателю, содержащие датчики тока, подключенные к блокам уставок, выходы которых соединены с входам логического элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ связан с входом порогового органа, выход порогового органа подключен через орган выдержки времени к исполнительному органу, выход которого связан с независимым расцепителем автоматического выключателя.

Недостатком данного прототипа является:

- обязательная выдержка времени при срабатывании;

- нет возможности реагирования на приращение тока в электрической сети.

Технической задачей изобретения является реагирование устройства на приращения тока в электрической сети.

Технический результат достигается тем, что устройство токовой защиты электрической сети, содержащее установленный в фазном проводе датчик тока, независимый расцепитель, связанный с контактной системой, установленной в разрыв фазных проводов, а также в устройство введен с блоком питания микроконтроллер, к двум входам которого подключены датчик напряжения, датчик перехода синусоиды напряжения через нуль, соединенные с фазным напряжением электрической сети, а также упомянутый датчик тока, выход которого соединен с третьим входом микроконтроллера и датчиком перехода синусоиды тока через нуль, связанным с четвертым входом микроконтроллера, причем к двум выходам микроконтроллера подключаются орган индикации состояния электрической сети и усилительный орган, соединенный с упомянутым независимым расцепителем.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства токовой защиты.

Устройство токовой защиты содержит фазный проводник 1, нулевой проводник 2, силовые контакты 3 с катушкой независимого расцепителя 4, датчик тока 5, соединенный с третьим входом микроконтроллера 12, нагрузка 6, блок питания 7, усилительный орган 8, соединенный с первым выходом микроконтроллера 12, датчик напряжения 9, соединенный с первым входом микроконтроллера 12, датчик перехода синусоиды напряжения через нуль 10, соединенный со вторым входом микроконтроллера 12, датчик перехода синусоиды тока через нуль 11, соединенный с четвертым входом микроконтроллера 12, орган индикации состояния электрической сети 13, соединенный со вторым выходом микроконтроллера 12.

Устройство токовой защиты работает следующим образом.

Блок питания 7, подключенный к фазному 1 и нулевому 2 проводам электрической сети, питает микроконтроллер 12. На первый вход микроконтроллера 12 поступают данные с датчика напряжения 9, на второй вход поступают данные с датчика тока 5, на другие входы микроконтроллера поступают сигналы с датчиков перехода напряжения 10 и тока 11 через нуль. В результате в микроконтроллере 12 происходит непрерывное алгоритмическое обрабатывание поступающих значений и выделение приращений тока в электрической сети.

По вычисленным значениям приращения тока и коэффициента мощности в электрической сети, микроконтроллер 12 определяет режим работы:

- нормальный режим работы электрической сети, при котором приращение тока у нагрузки 6 не превышает заданных значений, при рабочем коэффициенте мощности;

- аварийный режим №1, данный режим характеризуется плавным возрастанием приращения тока в нагрузке 6, при низком коэффициенте мощности в электрической сети, низкий коэффициент мощности в электрической сети наблюдается при пусках электродвигателей с короткозамкнутым ротором;

- аварийный режим №2, данный режим характеризуется скачкообразным возрастанием приращения тока в нагрузке 6, при высоком коэффициенте мощности в электрической сети.

Исходя из выявленного режима работы электрической сети, микроконтроллер выбирает алгоритм реагирования:

- при нормальном режиме работы электрической сети, на выход микроконтроллера 12, подключенный к входу усилительного органа 8, связанного с катушкой независимого расцепителя 4, не подается сигнал на размыкание силовых контактов независимым расцепителем 3;

- при аварийном режиме №1 внутри микроконтроллера 12 запускается выдержка времени, в течение которой происходит обработка поступающих значений с датчика тока 5, датчика напряжения 9 и датчиков перехода напряжения 10 и тока 11 через нуль. Если за время выдержки времени, значение приращения тока не вернулось в диапазон заданных значений, то на выход микроконтроллера 12, подключенный к входу усилительного органа 8, связанного с катушкой независимого расцепителя 4, подается сигнал на размыкание контакта независимого расцепителя 3, также на другой выход микроконтроллера 12 подается сигнал на орган индикации состояния электрической сети 13;

- при аварийном режиме №2 происходит мгновенный разрыв электрической сети путем подачи сигнала на выход микроконтроллера 12, подключенный к входу усилительного органа 8, связанного с катушкой независимого расцепителя 4, подается сигнал на размыкание силовых контактов независимым расцепителем 3, также на другой выход микроконтроллера 12 подается сигнал на орган индикации состояния защиты 13.

Таким образом обеспечивается отключение электрической сети при низком коэффициенте мощности через выдержку времени, а при высоком коэффициенте мгновенное отключение электрической сети.

Использованные источники

1. Патент на изобретение 95116971/07 РФ, МПК H01H 73/48 Автоматический выключатель [текст] / Гавриленко A.M., Ломакин В.И., Терешин В.Н., Фролов Ю.А., Чернов В.А. Акционерное общество "Гефест" - №2095875; заявл. 05.10.1995; опубл. 10.11.1997

2. Патент на изобретение 550714 РФ, МПК Н02Н 3/08 Устройство токовой защиты [текст] / Н.М. Попов, В.Е. Поляков Азово-Черноморский институт механизации сельского хозяйств - №2058329/07; заявл. 06.09.1974; опубл. 15.03.1977 Бюл. №10.

3. Электроснабжение сельского хозяйства / И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, Н.И. Сукманов. - М.: Агропромиздат, 2000. - 536 с., с. 356 рис. 10.30

Устройство токовой защиты электрической сети, содержащее установленный в фазном проводе датчик тока, независимый расцепитель, связанный с контактной системой, установленной в разрыв фазных проводов, отличающееся тем, что в устройство введен с блоком питания микроконтроллер, к двум входам которого подключены датчик напряжения, датчик перехода синусоиды напряжения через нуль, соединенные с фазным напряжением электрической сети, а также упомянутый датчик тока, выход которого соединен с третьим входом микроконтроллера и датчиком перехода синусоиды тока через нуль, связанным с четвертым входом микроконтроллера, причем к двум выходам микроконтроллера подключаются орган индикации состояния электрической сети и усилительный орган, соединенный с упомянутым независимым расцепителем.

Изобретение относится к области технической диагностики и эксплуатации судовых дизель-генераторных агрегатов (ДГА). Способ определения перерасхода топлива с целью определения технического состояния и соответствия используемого топлива штатному дизельному топливу ДГА заключается в том, что для конкретных режимов работы результаты измерений расхода топлива, активной мощности, коэффициента мощности по показаниям штатных измерительных приборов вводят в математическую устанавливающую связь расхода топлива исправного ДГА при использовании штатного дизельного топлива с мощностью и электрической нагрузки.

Способ определения перерасхода топлива в судовых дизель-генераторных агрегатах // 2705865

Устройство для токовой защиты электроустановки // 2704792

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности защиты электроустановки при коротком замыкании.

Способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов // 2702730

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов. Технический результат заключается в сокращении времени отключения части потребителей электроэнергии в случае выхода из строя одного или нескольких генераторных агрегатов.

Устройство защиты электромашинного обратимого преобразователя // 2702105

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите судовых электроустановок от внутренних коротких замыканий (к.з.). Техническим результатом решения является расширение области применения - возможность применения для защиты от внутренних к.з.

Способ определения места искрения в электрической сети и устройство для его осуществления // 2700659

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат: повышение достоверности оценки опасности происшествия путем подавления действующих помех при отсутствии искрения; повышение надежности систем путем включения в контролируемые участки электрических цепей питания данных систем, реализующих принцип разделения резервируемых систем между данными участками.

Система защиты от аварийных режимов тяговых электродвигателей постоянного тока // 2695780

Использование: в области электротехники для защиты электрических тяговых двигателей постоянного тока электровоза от аварийных режимов работы, возникающих при коротких замыканиях и бросках напряжения в контактной сети.

Способ получения выявительного признака апериодического процесса изменения тока и датчик выявительного признака апериодического процесса изменения тока // 2690668

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в сетях постоянного тока, например, для защиты от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении быстродействия защиты.

Способ защиты сети автономной электростанции // 2687290

Использование: в области электротехники для защиты судовых электростанций с параллельно работающими источниками энергии (ИЭ). Технический результат - сокращение времени отключения неработоспособного ИЭ от сети.

Способ определения неработоспособного генераторного агрегата // 2686103

Использование: в области электроэнергетики для определения неработоспособного генераторного агрегата (ГА) в судовых электростанциях. Технический результат - сокращение времени определения неработоспособного ГА при параллельной работе с сетью.

Способ определения перерасхода топлива в судовых дизель-генераторных агрегатах // 2705865

Устройство защиты от перегрузки по току // 2703331

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в коммутируемых источниках питания с защитой от перегрузки по току. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет уменьшения времени срабатывания защиты при перегрузке по току, защиты нагрузки от выходного напряжения при его значениях выше допустимых, и увеличении КПД.

Устройство защиты электромашинного обратимого преобразователя // 2702105

Способ и система дистанционного отключения нагрузки при проведении замеров сопротивления изоляции и вариант устройства для его реализации // 2697870

Изобретение относится к контролю параметров электротехнического оборудования и электрических сетей, в частности к обеспечению возможности проведения работ по измерению сопротивления изоляции электрических сетей и электропроводки.

Способ управления мгновенным автоматическим повторным включением для выключателей фидеров контактной сети постоянного тока на тяговых подстанциях и постах секционирования // 2695043

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ мгновенного автоматического повторного включения для выключателей фидеров контактной сети на тяговых подстанциях и постах секционирования, подразумевающий использование цифрового терминала защит фидеров контактной сети постоянного тока, с помощью которого реализуют цикл мгновенного автоматического повторного включения (МАПВ).

Способ контроля устройства релейной защиты электроустановки // 2693931

Использование: в области электроэнергетики, в системах релейной защиты электроустановки. Технический результат - исключение случаев неправильной работы устройства путем своевременного выявления сверхнормативных отклонений его напряжений срабатывания и возврата, количества электричества импульса режекции и продолжительности задержки срабатывания.

Устройство защиты от перегрузки по току // 2693925

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в коммутируемых источниках питания с защитой от перегрузки по току. Технический результат изобретения - уменьшение времени срабатывания защиты при перегрузке по току, защита нагрузки от выходного напряжения при его значениях выше допустимых, упрощение устройства и увеличение его КПД.

Электронное изолирующее устройство // 2686282

Изобретение относится к электронике. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, содержит модуль изолятора и модуль безопасности.

Электрический защитный прибор для среднего напряжения с измерением тока // 2685237

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение компактного функционального модуля среднего напряжения для измерения тока, который имеет высокое сопротивление к воздействию окружающей среды, обладает модульностью при установке датчиков слева или справа от защитного прерывателя цепи и позволяет подавать питание для функционального модуля с правой или левой стороны.

Система прерывания цепи для цепей высокого и сверхвысокого напряжения // 2684762

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение системы прерывания цепи, применимой для цепей высокого и сверхвысокого напряжения, которая размыкает цепь электропитания механическими средствами без дополнительного электропитания и обеспечивает защиту системы прерывания цепи и цепи высокого или сверхвысокого напряжения от перегорания.