Устройство для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1744826 (61) Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 060378 (21) 2586763/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51)М. КЛ.Р

Н 02 Н 3/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3006.80. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 300680 (53) УДК 621. 316. 925 (088. 8) (72) Авторы изобретения

К.Б.Мусс, С.П.Шулецкая,А.А..Драновский,О.Б.Струнин, К.Г.Баяндин и С.Е.Левант

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт имени Г.В.Плеханова и Проектноконструкторское и технологическое бюро

"Главленстройматериалов" (71) 3 а явит ел и (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЦИТЕ1 ОТ УТЕЧКИ ТОКА

HA ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ С1-ТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к устройствам защиты от утечки электрического тока в трехфаэных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и может быть использовано в распределительных сетях открытых и подземных горных разработок.

Известно устройство, содержащее источник выпрямленного оперативного тока, и исполнительный орган.

Основными недостатками этого устройства являются малая чувствительность и помехоустойчивость, снижающие надежность его работы в электроустановках. Недостаточная чувстви- 15 тельность объясняется тем, что исполнительный орган включается непосредственно в цепь источника оперативного постоянного тока беэ усилительных и формирующих звеньев. A низкая номе- 20 хоустойчивость связана с отсутствием надежных фильтров переменной составляющей оперативного сигнала.

Известно устройство-прототип, предназначенное для контроля изоляции трехфазных электрических сетей и защиты их от возникновения утечек тока.

Устройство содержит орган измерения сопротивления изоляции сети, со- 30 бранный по схеме трехфазного однополупериодного выпрямителя (ЗВ), входы которого подключены к фазам защищаемой сети, а выход (нулевая точка) подсоединен к пороговому элементу, выполненному в виде усилителя постоянного тока, собранного по схемЕ составного транзистора, вход которого эашунтирован база-коллекторным переходом дополнительного биполярного транзистора, а выход усилителя подключен к управляющему электроду тиристора, в силовой цепи которого включено исполнительное реле.

В база-эмиттерную цепь дополнител» ного транзистора включен источник эталонного напряжения, а параллельно упомянутому база-коллекторному переходу того же транзистора, подключен шунтирующий конденсатор, который служит для подавления переменной составляющей оперативного выпрямленного тока. Оперативный ток создается органом измерения, а затем усиливается пороговым элементом подключенным к нулевой точке упомяйутого органа измерения сопротивления изоляции.

На выходе порогового элемента при наличии утечки формируется сигнал отключения, который подается на управ744826 ляющий электрод тиристорного ключа и вызывает отключение исполнительного органа, включенногс в силовую цепь тиристора.

Наличие порогового элемента с усилительным звеном позволяет повысить чувствительность устройства-прототипа по сравнению с аналогом.

Однако данное устройство обладает недостаточной чувствительностью и помехоустойчивостью при медленном изменении сопротивления и- îëÿö,èè защищаемой сети. Недостаточная чувствительность прототипа связана с тем, что его пороговый элемент реагирует на изменение оперативного тока, который мало меняется в зависимости от сопротивления изоляции с приближением величины этого сопротивления к практическому значению утечки.

Недостаточная чувствительность прототипа может вызвать отказы устройства при медленном изменении сопротивления изоляции.

Малая помехоустойчивость прототипа связана с тем, что шунтирукщий конденсатор, включенный параллельно пороговому элементу, не обеспечивает необходимой Фильтрации переменной составляющей входного сигнала, часть ее поступает на вход порогового элемента и может вызвать неправильную работу устройства. Кроме того, наложение переменной составляющей на оперативный ток дополнительно снижает чувствительность защитного устройства и вместе с тем его эксплуатационную надежность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности функционирования путем увеличения его чувствительности и помехоустойчивости.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью, содержащем орган измерения сопротив— ления изоляции, выполненный по схеме

3В и, подключенный к фазам защищаемой сети, к которым подключен также фильтр присоединения, нулевая точка которого соединена. через заграждающий фильтр промышленной частоты с землей, при этом выход заграждающего фильтра промышленной частоты подключен ко входу порогового органа, запитанного от источника эталонного напряжения и связанного своим выходом с управляющим входом тиристорного ключа, в силовую цепь питания ко. .орого включен исполнительный орган, нулевая точка органа измерения сопротивления изоляции подключена и земле непосредственно, причем фильтр присоединения выполнен на резисторах, пороговый орган выполнен в виде полевого транзистора, затвор которого подключен к выходу заграждаю.аеге фильтра промышленной частоты, выполненного в виде двсйного Т-образного моста, источник полевого транзистора через делитель соединен с источником эталонного напряжения, а сток подклю чен через вновь введенный блокинг-ге нератор к управляющему входу тиристо ного ключа.

Принципиальная схема предлагае мого устройства представлена на фигуре. устройство содержит орган измерения сопротивления изоляции, собран ный на диодах 1,2,3 и сопротивлениях

4,5,6, подключенных к фазам защищаемой сети 7,8,9. Нулевая точка 10 органа измерения подключена к земле 11. Параллельно органу измерения сопротивления изоляции подключен резисторный фильтр присоединения, выполненный на резисторах 12,13,14 и заграждающий фильтр промышленной час тоты„ собранный на конденсаторах 15, 16 и 17 и резисторах 18,19,20 в виде двойного Т-образного моста.

Вход заграждающего фильтра подключен к выходу 21 резисторного фильтра присоединения, общий вывод

22 двойного Т-образного моста соединен с землей 11, а его выход включен через диод 23 на затвор 24 полевого транзистора 25. B эту же точку подключен резистор ?6, который подает на затвор постоянное смещение, опре— деляющее порог срабатывания полево10 транзистора 25.

Исток 27 полевого транзистора 25 подключен через делитель напряжения

28, 29 к источнику эталонного напря— женин 30, который питается от промежуточного трансформатора 31, подключенного к фазам сети переменного напряжения.

Сток 32 упомянутого транзистора

25 подключен через блокинг-генератор

33 к управляющему электроду 34 тиристора 35, в силовую цепь которого включена отключающая катушка 36 выключателя сети и его замыкающие блок контакты 37, которые служат для воз— вр-щения тиристора в исходное состояние после срабатывания устройства.

Питание силовой цепи тиристора осуществляется от выпрямительногo моста 38, подключенного к фазам защищаемой сети.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных условиях работы защищаемой сети сопротивление ее изоляции К е настолько велико, что постоянный оперативный ток в цепи органа измерения сопротивления изоляции практически равен нулю.

В этом случае фазное напряжение, выпрямленное диодами 1, 2, 3 — Е вьюсь., подается в нулевую точку 21 резисторного фильтра присоединения. Да74482б лее, пройдя через эаграждающий фильтр — двойной Т-образный мост, который осуществляет подавление переменной составляющей, постоянное напряжение Еэ„„,поступает на затвор 24 полевого транзистора 25, надежно запирая его. Диод 23 служит для защиты затвора полевого транзистора от вы— сокого входного напряжения.

При снижении сопротивления изоляции сети до критического значения, соответствующего появлению утечки ц„= 1, н цепи органа измерения появляется оперативный ток Лп„— нп"—

Йчт +цел балластное сопротивление, 15 экнивалентное трех параллельно включенным ограничивающим резисторам 4,5, б органа измерения, й,плл» и у . по условиям 20 электробезопасности защищаемой сети.

Оперативный ток создает на сопротивлении изоляции падение напряжения, пропорциональное утечке и по величи- 25 не значительно меньшее выпрямленного фаэного напряжения где л„

Е вь пр R». E выпь R v т оп» и R p ) BblAP0 = 3 .R = l(cE т ause

ВОлл

3а счет снижения постоянного напряжения на затворе 24 до порогового значения полевой транзистор 25 открывается и в его выходной цепи появляется ток, достаточный по величине для включения блокинг-генератора 33, работающего н ждущем режиме..При этом в выходной обмотке блокинг-генератора фильтр к защищаемой сети параллельно органу измерения сопротивления изоляции повысило чувствительность защиты к изменению сопротивления изоляции эа счет измерения приращения Я формируется отключающий импульс, который поступает на управляющий эле- 40 ктрод 34 тиристорного ключа 35. Ти— ристор открывается, отключающая катушка 36 начинает обтекаться током н происходит отключение выключателя сети. После отключения сети размыкаются контакты 37 выключателя, обесточивая силовую цепь тиристора и подготавливая устройство защиты к следующему срабатыванию.

Настройка уровня срабатывания устройства осуществляется изменением сопротивления делителя напряжения

28,29.

Настройка уровня срабатывания устройства осуществляется изменением сопротивления делителя напряжения 28,29.

Использование в качестве порогового элемента полевого транзистора и подключение его через резисториый фильтр присоединения и заграждаищий 60 оперативного напряжения, пропорционального упомянутому изменению сопротивления изоляции.

Выпь

В

1в

В то время, как при измерении оператинного тока, появляющегося при утечках в защищаемой сети (см.прототип), величина тока практически не зависит от изменения сопротивления утечки:

Вмп . н

on.

Всю лл

Включение блокинг-генератора на выходе полевого транзистора позволяет увеличить стабильнооть и крутизну фронтон отключающего импульса, что также повышает эксплуатационную надежность устройства. Одновременно осуществляется развязка по питанию управляющей и силовой цепи тиристорного ключа.

Подключение между защищаемой сетью и затвором полевого транзистора двойного Т-образного моста позволяет. полностью подавить переменную составляющую входного напряжения, что одновременно повыаает чувствительность и помехоустойчивость устройства.

Повышение чувствительности Устройства эа счет нового выполнения и подключения реагирующего органа по отношению к органу измерения и к защищаемой сети позволило уменьшить на порядок величину ограничивакщих сопротивлений органа измерения и, как следствие уменьшить оперативный ток, протекающий в измерительной цепи и через тело человека в случае его прикосновения к одной иэ фаэ сети. 3а счет этого повысилась электробезопасность защищаемой сети.

Повышение эксплуатационной надежности устройства защиты путем увеличения его чувствительности и помехоустойчивости позволило также сократить простои электрооборудонания, возникающие при отказах защиты и при неправильных (ложных) отключениях защищаемой сети.

Формула изобретения

Устройство для защиты от утечки тока на землю в трехфазной электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью, содержащее орган измерения сопротивления изоляции, выполненный по схеме ЗВ и подключенный к фазам защищаемой сети, к которым подключен также фильтр присоединения, нуленая точка которого соединена через эагракдающий фильтр промпаленной частоты с земпей, при этом выход заграждающего фильтра промашленной частоты подключен ко

Входу порогового органа, эапитанного

744S26

Составитель Л.Васькова

Редактор В.Левятов Техред А. Кепанская Корректор С. Шекмар

Заказ 3676/10 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 от источника эталонного напряжения через делитель напряжения и связанного своим выходом с управляющим входом тиристорного ключа, в силовую цепь питания которого включен исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения чувствительности и помехоустойчивости, нулевая точка органа измерения сопротивления изоляции подключена к земле непосредственно, причем фильтр присоединения выполнен на резисторах, пороговый орган выполнен в виде полевого транзистора, затвор которого подключен к выходу заграждающего фильтра промышленной частоты, выполненного в виде двойного

Т-образного моста, исток полевого транзистора через делитель напряжения соединен с источником эталонного напряжения, а сток подключен через вновь введенный блокинг-генератор к управляющему входу тиристорногo ключа,