Устройство для обнаружения и замыкания поврежденной фазы сети на землю

 

Союз Советскид

Социалистически>

Респубпии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030177 (21) 2437253/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3006.80,Е к>ллетен»о 24

Дата опубликования описания 300680 (53) у@к б 21. 316 . 925 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. С. Дзюбан, Ф. А. Рйдаров, В. И. Задорожный и A. A. Скрипник (71) Заявитель (54 ) устРОЙстВО для ОБИАРужения

И 3 И ЫКАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ СЕТИ

НА ЗЕМЛЮ

Устройство относится к защите от поражения людей электрическим током при прикосновении к Фазе сети с изолированной нейтралью.

Известно устройство для определсния поврежденной фазы 11, содержащее пороговые элементы, соединенные через фильтр напряжения нулевой последовательности с искусственной нулевой точкой. В связи с тем, что в качестве измерительных органон в этом устройстве использованы пороговые элементы (реле, стабилитроны и т.п.), устройство оказывается черезвычайно чув"т-вительным к колебаниям напряжения в сети, в связи с чем уставки устройства ограничены. Другим весьма существенным препятствием на пути использования этого устройства является необходимость применения фильтра напряжения нулевой последовательности, в качестве которога при напряжении в сети б кВ может быть использован лишь пятистержневой трансформатор НТМИ-6 с масляным заполнением. Пожароопасность этих трансформаторов препятствует их применению в подземных условиях угольных шахт. Кроме того, они имеют значительный вес и габариты.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для защиты от поражения электрическим током в трехфазных сетях с изолированной нейтралью (2j.

Оно содержит блоки сравнения, нагруженные реле, контакты которых соединены в "звезду" с лучами, составленными из замыкающего контакта собственной фазы и размыкающего контакта опережающей.

Благодаря тому, что блоки сравнения реагируют на разность между опорным и выпрямленным токами, пропорциональными напряжению фаза-земля, защитные характеристики его не зависят от напряжения сети. Кроме того, в этом устройстве отсутствует тяжелый и пожароопасный Фильтр напряжения нулевой последовательности, а что касается быстродействия, то это устройство удовлетворяет требованиям при работе в сетях низкого напряжения. Однако для работы в сетях напряжением более 1000 В требуется значительно большее быстродействие (10-15 мс вместо 100-150 мс), что рассматриваемым устройством не обеспечивается из-за необходимости сглаживания выпрямленных однофазны744823 ми выпрямителями токов, пропорциональных напряжениям фаз сети относительно земли.

Другим недостатком этого устройства является возможность кратковременного соединения с землей неповрежденной фазы сети, что снижает уровень электробезопасности благо,царя тому,. что сопротивление утечки вместо фазного оказывается подключенным к линейному напряжению сети. Этот режим возможен при возникновении утечки и разбросе времени срабатывания реле, подключенных к различным фазам.

Целью изобретения является повн— шение электробезопасности в сети высокого напряжения путем увеличения быстродейтсвия и снижения вероятности соединения с землей неповрежденной фазы. Поставленная цель дос":-.игается тем, что в устройство для обнаружения и замыкания поврежденной фазы сети на землю, содержащее источник выпрямленного опорного напряжения, подключенный переменной стороной к сети, к выходу которого присоединены первые входы блоков сравнения по числу фаз, вторые входы которых чере"- выпрямительные мосты связаны с соответствующими фазами B землей, выходь> блоков срав нения подключены к обмоткам реле, контакты которых соединены в "звезду" с лучами, образованными из последОвательнО сОединенных замыкающе— го контакта собственной фазы и размы— кающего контакта опережающей фазы, и вспомогательный источник напряжения, дополнительно введены три коммутациОнных элемента катушки IcoTophtx ПОд ключены через лучи указанной "звез— ды" к источнику вспомогательного напряжения„ а замыкающие контакты включены соответственно между зе щей и той фазой, которой принадлежит раз— мыкающий контакт реле в указанном луче, при этом блоки сравнения выполнены безинерционными, а истОЧНИК выпрямленного опорного напряжения выполнен на трансформаторе с трехфазным двухполупериодным выпрямите— лом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 векторная диаграмма напряжений.

Устройст -o для трехфазной сети содер>кит источник выпрямленного опорного напряжения 1, выполненный в виде трехфазного двухполупериодного выпрямителя, переменная сторона которого посредством трансформатора

2 включена на линейное напряжение сети, блоки сравнения 3,4,5, выполненные беэинерционными, три коммутационных элемента 6,7 и 8, замыкающие контакты 9,10„11 которь|х включены между фазами сети 12,13 и 14 и землей, реле 15, 16, 17, контакты которых 18-23 соединены в звезду " и подключены к источнику вспомогатель ного напряжения 24. Входы блоков сравнения 3,4,5 связаны с сетью через выпрямителя 25,26 и 27.

Как видно из схемы, в блоках сравнения 3,4,5 сравниваются выпрямленные напряжения, пропорциональные на,— пряжениям фаза-земля с опорным напряжением. указанные блоки сравнения реагируют на увеличение напряжения неповрежденных фаз сети относительно земли. Благодаря тому, что источник ОПОрнОГО напряжения выпОлнен пО трехфазной двухполупериодной схеме выпрямления H посредством трансформатора подключен к сети, кривая выходного напряжения по форме близка к постоянному, а его значение оказывается пропорциональным напряжению сети и изменяется синхронно с ним. СинхpottHo с изменением напря>кения фазаземля изменяется и сравниваемое напряжение. Таким образом, в настоящем устройстве сравнивается практически постоянный ток с пульсирующим.

Из схемы также видно, что замыка— ющие контакты 9,10,11 коммутационных элементов включены между фазами сети и землей, а последовательно с их катушками включен луч "звезды", содержащии последовательно соединенные замыкающие и размыкающие контакты

18 — 23 реле 15-17 различ: †:ых фаз. Особенность настоящего предложения со— стоит в том, ITo относительно фазы подключения контактов коммутационных элементов последовательно с его катушкои включен размыкающии контакт тoro реле, которое подключено к той же фазе сети, что и контакты коммутационного элемента.

Схема работает следующим образом.

При отсутствии повре>кдения фазы относительно земли катушки коммута— ционных элементов обесточены, а их контакты 9, 0,11 разомкнуты. Замыкающие контакты реле 9,21,23 при этом разомкнуты„ а размыкающие 18,20„22 замкнуты. поскольку максимальные значения выпрямленных напряжений, пропорциОнальных напряжениям фаз сети

Относительно земли выбраны меньшими опорного напряжения, вследствие чего состояние реле 15,16 и 17 может характеризоваться как обесточенное (не сработало).

При возникновении утечки на зам— лю, в качестве которой может оказать— ся человек, прикоснувшийся к фазе сети (например, к фазе 14)„ напряжение этой фазы относительно земли, как видно из векторной диаграммы фиг.2, снижается, а напряжение двух других — увеличивается. Вследствие этого напряжение фазы 14 относительНо земли снижается, а напряжения фаз

13 и 12 увеличиваются. При определенной величине сопротивления утечки напряжения фаз 13 и 12 увеличиваются настолько, что их максимальные значения превышают опорное..Это оказывается достаточно для того, чтобы блоки сравнения 4 и 5 выработали положительные сигналы, чем включили свои реле 16 и 17, замыкающие и размыкакщие контакты которых, переключаясь в противоположное состояние, подключают к источнику вспомогательного напряжения 24 только катушку того коммутационного элемента, размыкакщие контакты которого подключены к поврежденной фазе сети, т.е. элемента 6.

Благодаря такому построению схемы уровень электробезопасности сети, обеспечиваемый настоящим изобретением оказывается выше уровня электробезопасности сети, обеспечиваемого известными. Данное устройство может быть использовано как в сетях до

1000 В, так и в сетях более 1000 H.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения и замыкания поврежденной фазы сети на землю, содержащее источник выпрямленного опорного напряжения, подключенный переменной стороной к сети, к выходу которого подсоединены первые входы блоков сравнения по числу фаз, вторые входы которых чеpe== выпрямительные мосты св яз аны с соответствующими фазами и землей, выходы блоков сравнения подключены к обмоткам реле, контакты которых соединены в "звезду" с лучами, oGpaзованнымк из последовательно соединенных замыкающего контакта собственной Фазы и размыкаю его контакта опережающей фазы, и вспомогательный источник напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения электробезопасности в сетях высокого напряжения путем увеличения быстродейтсвия и снижения вероятности соединения с землей неговрежденной фазы, в него дополнительно введены три коммутационных элемента к источнику вспомогательного напряжения, а замыкающие контакты включены соответственно между землей и той фазой, которой принадлежит размыкающий контакт реле в укаэанном луче, при этом блоки сравнения выполнены безинерционными, а источник выпрямленного опорного напряжения выполнен на трансформаторе с трехфазным цвухполупериодным выпрямителем.

Источники информации, гритяные во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 335763, кл. H 02 Н 3/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

P- 4691S2, кл. H 02 H 3p/16, 1972..744823

Составитель Л.Васькова

Редактор Б.Левятов Техред Ж, Кастелевич Корректор М. Коста

Заказ 367б/10 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород,ул.Проектная,4