Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью

Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕг-ШЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик тока утечки и вьшрямитель, к выходу которого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку сброса интегратора на ноль, выход которого подклю 1ен к обнуляющему входу интегратора, выход последнего подключен к пороговому блоку, отличающееся ;тем, что, с целью обеспечения его работоспособности в трехфазной сети с большими токами утечки, превышамцими Iуставку срабатывания, в него введены .сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрируюсдие блоки, блок подсть. ройки частоты.и фазы, блок сравнения амплитуд, при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммирукнций вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитакедему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интегрирующий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход (Л сравниваел«эго сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуды, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнения амплит уд,. вход опорного сигнала кото1хэго также подключен к выходу дат чика тока утечки, а выход через второй интегрирунадий блок подклйчен к управляющему входу блока подстройм ки амплитуды. СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3410811/24-07 (22) 24.03.82 (46) 15.08.83. Бюл.РЗО (72) Ю.Г. Сибаров, Н.Н. Сколотнев, С.А, Хренов, и Л.С. Лощинина (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного .транспорта (53) 621.316.925(088.8) (g6) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 64 580, кл. Н 02 Н 5/12, 1979.

2. Патент Японии Р 51-44569, кл. Н 02 Н 3/32, 1976. (54 )(57 ) УСТРОЙСТВО gm ЗАЩИТНОГО

ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕИЛЕННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик тока утечки и выпрямитель, к выходу кото- рого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку сброса интегратора на ноль, выход которого подклю чен к обнуляющему входу интегратора, выход последнего подключен к пороговому блоку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения его работоспособности в трехфазной сети с

„„SU„„1035713 А

ЗОН Н 02 Н 3/16" Н 02 Н 5 12 большими токами утечки, превышающими уставку срабатывания, в него введены

;сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрирующие блоки, блок подст ройки частоты .и фазы, блок сравнения амплитуд, при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммирующий вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитающему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интегрирующий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вхоц опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход сравниваемого -сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуды, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнения амплитуд:,. вход опорного сигнала которого также подключен к выходу дат чика тока утечки, а выход через второй интегрирующий блок подключен к управляющему входу блока подстройки амплитуды.

1035713

Изобретение относится к электромеханике, а именно к устройствам защитного отключения.

Известно устройство, которое отключает напряжение от контролируемого участка сети при пробое изоля- 5 ции и прикосновейии человека к токоведущим частям электроустановок 1 .

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее датчик тока утечки, выпрямитель, компа- )0 ратор, интегратор, .блок сброса интегратора на ноль и пороговый блок.

Недостаток известного устройства состоит в:том, что оно не может работать в сетях, в которых ток утеч-л5 ки превышает уставку срабатывания устройства. Как известно в любой сети всегда имеется ток утечки, который для разветвленных сетей с изношенной изоляцией может достигать сотен.миллиамйер, Для того, чтобы .обеспечить нормальное энергоснабжение потребителей в этом случае необходимо поднимать уставку срабатывания до величины противоречащей нормам электробезопасности. Кроме того, в трехфаэных сетях естественный ток утечки может иметь любой фазовый угол, в то время как ток че- рез тело человека совпадает по фазе с напряжейием той фазы, к которой,30 прикоснулся человек. Величина резуль-, тирующего тока утечки составляет

3 Q

35 гдето — величина результирующего тока . утечки при прикосновении человека к одной иэ фаз

3 - величина естественного тока утечки через изоляцию прово-, дов сети; — величина тока через тело человека

- разность фаз Э „и 3

Изменение величины тока утечки составляет 45

Т

Решение этого уравнения показывает: что имеется бесконечное множество со-5О чесаний 3, Ч и Э т, которые при заданнои уставке не вызывают срабатывание устройства, так как результирующий ток утечки может быть как меньше, так и больше естественного 55 тофа утечки.

Так,, например, если естественный ток утечки совпадает по фазе с напряжением фазы.С, а человек прикоснулся Я} к фазе А, и величина тока через человека окажется равной естественному току утечки, то результируюций ток утечки равей первоначальному, естественному току утечки, т.е. величина тока утечки не изменяется. Устройство в этом случае не срабатывает.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности устройства в трехфазной сети с большими токами утечки, превышаюцими уставку срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения в сети с глухозазеюченной нейтралью, содержащее датчик тока утечки и выпрямитель, к выходу которого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку дброса интегратора на но.;ь, выход которого йодключен к Ьбйуляюцему входу интегратора, выход йослед. него подключен к пороговому блоку, введены сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрирующие блоки, блок подстройки частоты и фазы, блок сравнения амйлитуд при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммирующий вход сумматора ссадинен с выходом датчика тока утечки, а к вычитающему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интегрирую щий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход сравниваемого сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуцы, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнен ния амплитуд вход опорного сигнала которого также подключен к выходу датчика тока утечки, а выход через второй интегрирующий блок подключен к управляющему входу блока подстройки амплитуды.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик тока утечки 1, выпрямитель 2, компаратор

3, интегратор 4, блок сброса интегратора на ноль 5, пороговый блок 6, сумматор 7, блок подстройки амплитуды 8, управлявжй генератор 9, первый интегрирующий блок 10, блок подстройки частоты и фазы 11, блок сравнения амплитуд 12, второй интегрирующий блок 13.

Устройство работает следуюцим образом.

8 отсутствии тока утечки сигнал на выходе датчика равен нулю. Блок подстройки амплитуды, управляемый блоком сравнения амплитуд, поддерживает на вычитаюцем входе сумматора сигнал равный по амплитуде сигналу датчика, т.е. нулю. На выходе сумматора и выходах последукицих блоков сигнал также равен нулю, и устройство находится в дежурном режиме, 1035713

При появлении за счет старения изоляции тока утечки на выходе датчика тока утечки также появляется сигнал пропорциональный току утечки.

Сигнал тока утечки с датчика 1 поступает на входы опорного сигнала 5 ,блоков 11 и 12. На входы сравниваемого сигнала тех же блоков подается сигнал генератора 9,,прошедший через блок 8. В случае отличия частоты и фазы сигнала генератора от сигнала датчика, который используется в качестве опорного сигнала,, блок 11, выполненный, например по . схеме дискриминитатора частоты и фазы, вырабатывает сигнал перестройки, который через интегрирующий блок 10, .например обычную RC-цепь с большой

,единицы минут ) постоянной времени,,подается на управляющий вход генератора 9. В качестве управляемого

;генератора может быть использован

RC-генератор с мостом Вина, в плечи которого установлены реэистивные оптроны, управляемые сигналом с блока 10. Генератор подстраивается таким образом, что на выходе генератора сигнал с точностью до фазы совпадает с сигналом тока утечки.

Если сигнал на выходе блока 8 отличается по амплитуде от сигнала дат- . чика 1, то блок 12 выполненный, на- 30 ,пример, по схеме дифференциального усилйтеля, на входы которого после . вынрямления подаются сравниваемые сигналы, вырабатывает сигнал подстрой ки амплитуды, который через второй 35 интегрирующий блок 13 поступает на управляющий вход блока подстройки амплитуды 8, в качестве которого может быть применен управляемый делитель на оптронах. 40

В результате работы цепей авторегулирования на .вычитающий вход сумматора 7 поступает сигнал совпадающий с точностью до фазы и амплитуды с сигналом датчика.. На выходе сумматора 7 сигнал, таким образом, близок к нулю.

В случае касания человека к токоведущим частям в зоне защиты сигнал. на выходе датчика тока утечки изменяется на величину пропорциональную току через тело человека. Сигнал на вычитающем входе сумматора 7 остается неизменным т.е. пропорциональным начальному току утечки, за счет инерционности интегрирующих блоков

10 и 13. Тогда на выходе сумматора

7 появляется сигнал, равный разности нового и начального сигнала датчика . т.е. пропорциональный току через те- 60 ло человека. После выпрямяения в блоке сигнал U> поступает на вход блока

3, где сравнивается с опорным напря жением Ц д,которое определяет уставку срабатывания устройства в целом.

Если U Ъ0 п,то на входе блока 3 появляется сйгнал(0 -0 „), который поступает на вход интегратора 4, на выходе которого появляется напряжение, возрастающее по закону

t 0„„(+)= k) (u -U,„)a+. 1 и, пбдкольку .ц пропорционально токУ через человека 3, а О д определяет ток уставки срабатывания.3 >, можно записать 1 и„„,(а =к, (з„- „ д, 1„ где 1 — .момент прикосновения к токо1 ведущим частям, 1 1„- коэффициенты пропорциональности, учитывающие чувствительность датчика тока утечки и постоянную интегрирования интегратора.

Напряжение 0 подается на вход ин порогового блока и при превышении им напряжения срабатывания 0 порогового блока вызывает срабатывайие всего устройства и отклвчение напряжения от контролируемого участка сети.

Если же за время нарастания напряжения на выходе интегратора Ои„т до величины Ос происходит самостоятельное отсоединение человека от токоведущих частей, то "игнал на выходе ,датчика 1 стает равным начальному, и напряжение на выходе сумматора вновь становится равным нулю, так как эа время самостоятельного отсоединения человека от токоведущих частей (доли секунды)не происходит сколько-нибудь значительной перестройки амплитуды "и фазы управляемого генератора.

\ .

Напряжение .на выходе блока 3 также равно нулю, и блок 5 сбрасывает сигнал интегратора на ноль, и срабатывания устройства не происходит.

Аналогично работает устройство при кратковременных бросках тока утечки вызванных коммутационными процессами. Параметры устройства могут быть выбраны так, что токовременная характеристика его совпадает с кривой допустимых для человека значений тока. Таким образом, реализуется метод минимальной перезащиты.

Применение предлагаемого устройства за счет реакции на выделенную величину тока через человека позволяет осуществить защиту человека от поражения электрическим током в сети с большим током утечки, превышающим уставку срабатывания, обеспечить высокую чувствительность при высокой надежности энергоснабжения независимо от величины и фазы естественного тока утечки сети.

1035713

Составитель Н. Чутчев

Редактор Г. Гербер Техред B,Äàëåêoðeé Корректор A.Зимокосов

Заказ 5848/55, Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )_#_-35, Раушская иаб., д. 4/5

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