Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью

Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527941/24-07 (22) 30.12.82 (46) 23.01.84. Вюл. Р 3 .(72) Ю.Г.Сибаров, Н.Н.Сколотнев, =.A.Õðåêîâ, E.Â.Ñåðäoáèíöåâ и Л.С.Лощинина (71) Московский ордена Ленина и орде: на Трудового красного Знамени институт инженеров железнодорожного транс- порта (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 641580, кл, Н 02 8 5/12, 1979.

2. Авторское свидетельство по заявке 9 3410811/24-07, кл. Н 02 Н 3/16, 1982. .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ

HEATPAJIhl0, содержащее датчик тока утечки, выход которого через сумматор подсоединен к органу формирования токовре ленной характеристики, состоящему из.последовательно соединенных выпрямителя, вход которого явля-. ется входом вышеупомянутогб органа, компаратора, интегратора с блоком . броса интегратора на ноль, порогового блока, выход которого является входом вышеупомянутого органа, орган авторегулирования, состоящий из бло„„SU„„054 А

3СЮ Н 02 Н 3 16 Н 02 Н 5 12 ка сравнения амплитуд, выход которого через второй интегратор подключен к первому входу блока подстройки амтлитуды, блока подстройки частоты и фазы, выход. которого через третий интегратор подсоединен к входу управляемого генератора> выход которого подключен к второму входу блока подстройки амплитуды, а выход последнего подсоединен к вторым входам блока сравнения амплитуд и. блока подстройки частоты и фазы и является вы= ходом органа авторегулирования, первые входы блока сравнения ампли туд и блока подстройки частоты и фазы соединены и являются входом ор- гана авторегулирования, о т л и ч а- Ж ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения работоспособности устройства при токе утечки несинусоидальной формы, в него введены п полосовых фильтров, ï -1) органов авторегулирования,2 многовходовой сумматор, при этом выход датчика тока уте .ки через соответствующие полосовые фильтры и органы авторегулирования подключен к входам многовходового сумматора, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора.

1069054

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

Известно устройство, которое отключает напряжение от контролируемого участка сети при пробое изоля5 ции и прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок i1..

Наиболее близким к изобретению является устройство, которое содержит датчик тока утечки, сумматор„ орган формирования токовременной характеристики, состоящий пз выпрямителя, компаратора, интегратора, блока сброса интегратора на ноль и порогс- 15 вого блока, орган авторегулирования, состоящий иэ управляемого генератора, блока подстройки амплитуды, блока сравнения амплитуд, блока подстрой ки частоты и фазы и двух интеграто- 70 ров 23.

Недо"таток известного устройства состоит в том, что в случае несинусоидальности тока утечки возможны ложные -срабатывания устройства, так как система авторегулирования восстанавливает только гармонику сигнала датчика и на выходе сумматора появится разностный сигнал, определяемый высшими гармониками, Высшие гармоники в токе утечки появляются из-эа наличия нелинейных нагрузок в зоне защиты (перемагничивание магнитопроводов,. тиристорные регуляторы и т.д.1

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения работоспособности устройств при токе утечки несинусоидальной Формы. !

5п

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного Д отключения в сети с глухозаземленной нейтралью, содержащее датчик тока утечки, выход которого через сумматор присоединен к органу формирования токовременной характеристики, состоящему иэ последовательно соединенных выпрямителя, вход которого является входом вышеупомянутого органа, компаратора, первого интегратора с блоком сброса интегратора на ноль, порогового блока, выход которого является выходом вышеупомянутого органа, орган авторегулирования, состоящий из блока сравнения амплитуд, выход которого через второй интегратор подключен к первому входу блока подстройки амплитуды, блока подстройки частоты и фазы,. выход которого через третий интегратор подсоединен к входу управляемого генератора, выход кото- 60 рог подключен к второму входу блока подстройки амплитуды, а выход последнего подсоединен к вторым входам блока сравнения амплитуд и бло-, ка подстройки частоты и фазы и явля; ется выходом органа авторегулирова- ния, а первые входы блока сравнения амплитуд и блока подстройки частоты и фазы соединены и являются входом органа авторегулирования, в него введены и полосовых фильтров, (e -11 органов авторегулирования, многовходовой сумматор, при этом выход датчика тока утечки через соответствующие полосовые Фильтры и органы авторегулирования подключен к входам многовходового сумматора, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока утечки, сумматор 2„ орган 3 формирования токовременной характеристики, орган 4 авторегулирования, многовходовый сумматор 5, полосовые фильтры 6, выделяющий основную и высшие гармоники сигнала датчика тока выпрямитель 7, компаратор 8, первый интегратор 9, блок 10 сброса интегратора на ноль, пороговый блок 11, управляемый генератор 12, второй интегратор.13, блок 14 подстройки амплитуды, блок 15 подстройки частоты и

Фазы„ блок 16 сравненья амплитуд, третий интегратор 17.

Устройство работает следующим образом.

Ток утечки в зоне защиты 3у. оэдает сигнал на выходе датчика 1 тока утечки, в общем случае отличный от синусоидальной формы. Этот сигнал можно представить в виде

6 Ь)-% 3 в= Q4 @и Ф М v 13 пФ" +

+ qq) Q>-аю Ьы рь + .. Ц„, зпркlg„), где .".о — коэффициент трансформации датчика.

Сигнал датчика .ока утечки поступает на суммирующий вход сумматора, а также на входы полосовых фильтров

6, на выходе Фильтра пер ой гармоники появляется сигнал V 2,) = 3,, зя (дЬ +

Сигналы с выходов полосовых фильтров поступают на входы соответствую— щих органов 4 авторегулирования.

Рассмотрим работу органов авторегулирования на примере органа первой (основной) гармоники.

С выхода полосового фильтра 6 напряжение первой гармоники сигнала датчика тока утечки поступает на первые входы блоков 15 и 16. На вторые входы тех же блоков поступает сигнал генератора 12, прошедший через блок 14. B случае отличия частоты и фазы сигнала генератора от сигнала датчика, который используется в качестве опорного сигнала, блок 15,.

1069054

10 выполненный, например, по схеме дискриминатора частоты и фазы, вырабатывает сигнал перестройки, который через третий интегратор 17, в качестве которого может быть применена обычная интегрирующая цепь с достаточно большой (единицы минут) постоянной времени, подается на вход генератора 12. В качестве управляемого генератора может быть использован С-генератор с мостом Вина, в плечи которого установлены резистивные оптроны, управляемые напряжением с входа блока 15. Генератор подстраивается таким образом, что на его выходе сигнал будет с точ- 15 ностью до фазы совпадать с напряжением первой гармоники сигнала датчика 1 тока утечки. Если сигнал с выхода блока 14 отличается по амплитуде от сигнала первой гармоники 2О датчика 1, то блок 16, выполненный, например, по схеме дифференциального усилителя, на входы которого после выпрямления подаются сравниваемые сигналы, вырабатывает сигнал 25 подстройки ампдитуды, который через второй интегратор 13 поступает на управляющий вход блока 14 подстройки амплитуды, в качестве которого может быть применен управляемый делитель на3П оптронах.

В результате работы органа авторегулирования на выходе образуется сигнал с точностью до фазы и амплитуды, совпадающей с напряжением первой гармоники сигнала датчика, который пост, пает на один из входов многовходового сумматора 5

Органы авторегулирования высших гармоник сигнала датчика работают аналогичным образом. На выходах

I этих органов будут сформированы напряжения, совпадающие по амплитуде, частоте и фазе с соответствующими гармониками сигнала датчика тока утечки. количество органов 4 выбира- 45 ется в зависимости от частотного состава сигнала датчика тока утечки и необходимой точности его восстановления, которая определяется чувствительностью устройства в целом. 56

В реальных сетях существенное влияние на работу оказывает (кроме первой ) третья гармоника, так как третьи гармоники токов утечки различных фаз всегда суммируются. Поэтому в 55 большинстве случаев достаточно ограничиться двумя органами авторегулирования.

Синтезированные напряжения гармоник суммируются на многовходовом сумматоре 5, на выходе которого образуется сигнал, совпадающий с сиг налом датчика тока утечки, который подается на вычитающий вход сумматора 2. Напряжение на выходе сум- 65 матора 2 будет равно нулю, и устрой- ство в целом будет находиться в дежурном режиме.

При прикосновении человека к токоведущим частям в зоне защиты через его тело потечет ток 3q, кото1яй., суммируется с током утечки Д ц, напряжение на выходе датчика тока утечки примет вид

4 М " Ъ.|4 п«. М.,па А,, г " +Un"" . Ф

В то же время синтезированные напряжения гармоник сигнала датчика на выходе органов 4 останутся неизменными эа счет инерционнос — è второго 13 и третьего 17 интеграторов, входящих в органы авторегулирования.

Напряжение на выходе многовходового сумматора 5 и на вычитающем входе сумматора 2)останется неизменным.

На выходе сумматора 2, таким образом, появится напряжение, равное разности с Я вЂ” Y <+)3, т.е.Vp =

= Кс . Это напряжение поступает на з;:од органа формирования токовре. менной характеристики, на выходе выпрямителя которого образуется постоянное напряжение, равное амплитуде напряжения 7p . Выпрямленное напряжение Чр подается на входе компаратора

8, где сравнивается с опорным напря-.

7 жением vs которое определяет уставку срабатывания устройства в целом.

Если Vp > оп, то. на выходе блока 8 появится сигнал Лр — V q), который поступает на вход интегратора 9; на выходе которого появится напряжение, возрастающее по закону t ии Ф /iОр-Uo, Iñ :, 11 и, поскольку Yp — пропорциочально току через человека, а определяет ток уставки срабатывания Д7щ, можно записать и,(ф)=к,) э„- „,,ы, 1 1 где — момент прикосновения человека к токоведущим частям; коэффициенты пропорциональности, учитывающие чувствительность датчика и постоянную интегрирования интегратора.

Напряжение V p q4) подается на вход порогового блока 11, и при пре-. вышении им напряжения срабатывачия

Ч порогового блока вызовет срабатывание всего устройства и отключение напряжения от контролируемого участка сети.

Если же за время нарастания напряжения на выходе интегратора

Ч цщ (Q) до величины р произойдет самостоятельное отсоединение челове1069054

ВНИИПИ Заказ 1.143 3/51 Тираж б 18 Погписное

Филиал. ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ка от токоведущих частей, тс сигнал на выходе датчика 1 тока утечки станет равным начальному, и напряжение на выходе сумматора вновь станет равно нулю, -.ак как за время самостоятельного отсоединения человека от токоведущих частей (доли секунды) не произойдет сколько-нибудь значительной перестройки амплитуды и фазы управляемого генератора.

Напряжение на выходе блока 8 также будет равно нулю, и блок 10 сбро сит сигнал интегратора на ноль, срабатывания не произойдет, и устройство вернется в исходное состояние.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность энергоснабжения и уровень электробезопасности в сетях с несинусоидальной формой тока утечки, превышающего уставку срабатывания.