Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока

Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитно-отключающим устройствам, предназначенным для обеспечения безопасности людей при пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок.

Известно устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока, которое принято в качестве прототипа. Устройство содержит измерительный модуль, состоящий из источника постоянного тока, общая шина которого соединена с общей шиной контролируемой электроустановки, параллельно источнику постоянного тока включен резистивный делитель напряжения, средний вывод которого соединен с входом порогового элемента и подключен к участку изоляции токоведущей части контролируемой электроустановки, и коммутационный элемент, через который электроустановка подключена к сети переменного тока (SU 1707683, Н02Н 3/16, 23.01.92).

Известное устройство обладает функциональной безопасностью, достаточной для применения в системах железнодорожной автоматики и телемеханики, отвечающих за безопасность движения поездов.

Однако известное устройство, обеспечивающее предотвращение поражения электротоком, не исключает возможность прикосновения к токоведущим частям электроустановки, находящейся во включенном состоянии, при котором возникает незначительное воздействие электротоком и человек, соответственно, может получить психологический стресс. Отключение электроустановки может вызывать сбои в нормальном функционировании связанных с ней, например, систем железнодорожного транспорта.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и безопасности электроустановки, питаемой от сети переменного тока.

Технический результат достигается тем, что в устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока, содержащее измерительный модуль, состоящий из источника постоянного тока, общая шина которого соединена с общей шиной контролируемой электроустановки, параллельно источнику постоянного тока включен резистивный делитель напряжения, средний вывод которого соединен с входом порогового элемента и подключен к участку изоляции токоведущей части контролируемой электроустановки, и коммутационный элемент, через который электроустановка подключена к сети переменного тока, согласно изобретению введен модуль обнаружения движения в защитной зоне электроустановки и элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами порогового элемента и модуля обнаружения движения в защитной зоне электроустановки, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом коммутационного элемента, входы настройки режимов работы измерительного модуля и модуля обнаружения движения в защитной зоне электроустановки подключены к приемопередающему модулю, соединенному по линии связи с внешней системой мониторинга.

На чертеже приведена схема устройства для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока.

Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока содержит измерительный модуль 1, состоящий из источника 2 постоянного тока, общая шина которого соединена с общей шиной контролируемой электроустановки 3, параллельно источнику 2 постоянного тока включен резистивный делитель 4 напряжения, средний вывод которого соединен с входом порогового элемента 5 и подключен к участку изоляции токоведущей части контролируемой электроустановки 3, через коммутационный элемент 6 электроустановка 3 подключена к сети переменного тока, элемент 7 ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами порогового элемента 5 и модуля 8 обнаружения движения в защитной зоне электроустановки, выход элемента 7 ИЛИ соединен с управляющим входом коммутационного элемента 6, входы настройки режимов работы измерительного модуля 1 и модуля 8 обнаружения движения в защитной зоне электроустановки 3 подключены к приемопередающему модулю 9, соединенному по линии 10 связи с внешней системой 11 мониторинга.

Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока работает следующим образом.

Постоянный ток от источника 2 контрольного постоянного тока протекает через резистивный делитель 4 напряжения и через сопротивления изоляции Rиз относительно заземленной общей шины токоведущих частей электроустановки 3 (например, фаз сети переменного тока с изолированной нейтралью), т.к. сопротивление изоляции Rиз включено параллельно нижнему плечу резистивного делителя 4 напряжения. При снижении сопротивления изоляции за счет ухудшения качества изоляции токоведущих частей электроустановки 1 или за счет прикосновения к токоведущим частям электроустановки 1 тела человека, связанного с землей, через достаточно низкое переходное сопротивление на выходе резистивного делителя 4 напряжения происходит уменьшение величины напряжения постоянного тока, которое фиксируется пороговым элементом 5. С выхода порогового элемента 5 сигнал поступает через элемент 7 ИЛИ на управляющий вход коммутационного элемента 6, который отключает электроустановку 3 от сети переменного тока за время, безопасное с точки зрения защиты человека от поражения электротоком (для сетей 220 в это время должно быть не более 0,5 сек). Перечисленные элементы (2, 4, 5), входящие в модуль 1, расположены рядом или встроены в электроустановку 3 для того, чтобы линии связи не вызывали задержек на срабатывание и не снижали надежность работы этого модуля. Для снижения вероятности прикосновения людей к токоведущим частям электроустановки 3, находящейся под рабочим напряжением, в устройство введен модуль 8 обнаружения движения в защитной зоне электроустановки 3, срабатывающий при обнаружении вторжений в защитное пространство вокруг электроустановки 3. Модуль 8 обнаружения движения вначале вырабатывает предупредительные сигналы для человека, проникшего в защитную зону электроустановки 3. Если человек продолжает приближаться к электроустановке 3, модуль 8 формирует на своем выходе сигнал, поступающий через элемент 7 ИЛИ на управляющий вход коммутационного элемента 6, который отключает электроустановку 3 от сети переменного тока за время, достаточное, чтобы исключить прикосновение человека к токоведущим частям электроустановки 3, находящимся под напряжением, т.е. исключить шоковое воздействие на человека. Если человек покидает защитную зону электроустановки 3 до срабатывания коммутационного элемента 6, то отключение не происходит и тем самым снижается общее количество защитных отключений, чем повышается надежность работы электроустановки 3 и связанных с ней систем.

Входы настройки режимов работы измерительного модуля 1 и модуля 8 обнаружения движения в защитной зоне электроустановки 3 подключены к приемопередающему модулю 9, соединенному по линии 10 связи с внешней системой 11 мониторинга. От системы 11 мониторинга в модули 1 и 8 пересылаются параметры настройки их режимов работы. Такими параметрами для модуля 8 являются: выдержка времени на отключение электроустановки 3, минимальные размеры живых существ, вторжение которых контролируется, виды предупредительных сигналов, задание режима обслуживания электроустановки 3, по запросу персонала (например, когда функция обнаружения вторжения временно отключается, а защита от прикосновения человека сохраняется, или же полное отключение электроустановки 3 от источника питания, например, при опасности пожара). Для измерительного модуля 1, например, могут передаваться команды на изменение порога чувствительности к утечке или дистанционный сигнал перезапуска после устранения причины срабатывания защитного отключения. В систему 11 мониторинга по линии 10 связи поступает информация о состоянии модулей устройства и о текущем сопротивлении изоляции. Эта информация позволяет дистанционно выявлять причины срабатывания защитного отключения и предотвращать лишние отключения за счет своевременного устранения чрезмерных утечек через изоляцию цепей электроустановки 3 при профилактическом техническом обслуживании. Если модуль 8 имеет в своем составе видеокамеры, то по линии 10 связи в систему 11 мониторинга передается также информация видеонаблюдения. В модуле 8 обнаружения движения могут быть использованы, в частности, инфракрасные или емкостные детекторы обнаружения присутствия человека, цифровые видеокамеры, связанные с микропроцессорными устройствами обработки сигналов и видеоизображений и передачи цифровой информации по проводным или беспроводным линиям связи в систему мониторинга.

Устройство для защитного отключения электроустановки от сети переменного тока, содержащее измерительный модуль, состоящий из источника постоянного тока, общая шина которого соединена с общей шиной контролируемой электроустановки, параллельно источнику постоянного тока включен резистивный делитель напряжения, средний вывод которого соединен с входом порогового элемента и подключен к участку изоляции токоведущей части контролируемой электроустановки, и коммутационный элемент, через который электроустановка подключена к сети переменного тока, отличающееся тем, что введен модуль обнаружения движения в защитной зоне электроустановки и элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами порогового элемента и модуля обнаружения движения в защитной зоне электроустановки, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом коммутационного элемента, входы настройки режимов работы измерительного модуля и модуля обнаружения движения в защитной зоне электроустановки подключены к приемопередающему модулю, соединенному по линии связи с внешней системой мониторинга.