Устройство для защитного отключения электроустановки в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью

Устройство для защитного отключения электроустановки в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСТВ(ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительнзе к авт. свид-ву (22) Заявлено 060777(21) 7528583/24-07 (51}M. Кл.2 с присоединением заявки №

Н 02 Н 3/16

11 02 Н 7/09

Государственный . комитет

СССР по делам изобретений и открытии (23) Приоритет (5з) УД)(821 318 о25 (088.8) Опубликовано 25,11,79. Бюллетень ¹ 4 3

Дата опубликования описания 28,1179 (72) Автор : изобретения

Ю.Г.Водяницкий (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ЗЛЕКТРОУСТАНОВКИ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Э

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к аппаратуре защиты, и может быть использовано в случаях, когда необходимо обеспечить надежную защиту электрооборудования от утечки тока на землю, перегрева, обрыва фаз и нулевого провода в трехфазной электрической сети с глухозаземпенной нейтралью.

Известны устройства для защитного отключения, содержащие трансформатор тока нулевой последовательности с включенным на его выходе усилителем, который управляет исполнительным органом (1).

Известные устройства имеют низкую.. надежность и стабильность параметров, усилители их имеют широкополосные характеристики и подвержены влиянию помех.

Известно также устройство для защитного отключения, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, на выход которого включен усилитель, исполнительное реле и блок питания; для обеспечения самоконтроля наименее надежных элементов оно дополнительно снабжено высокочастотньм и низкочастотньм фильтрами, которые соответственно включены между усилителем и входами НЕ и ИЛИ логического элемента НЕ-ИЛИ, а нейтраль электродвигателя заземлена через конденсатор (2) .

Известное устройство для защитного. отключения обладает рядом сув1ественных недостатков; теоретически возможное использование высших гармонических составляющих электрической сети в качестве управляющего сигнала в устройстве для защитного отключения на практике не может быть реализовано, ввиду самого различного уровня этих составляющих на различных участках электрической сети; необходимость заземления через конденсатор нейтрали защищаемого электродвигателя (в обычных условиях нейтрали трехфазных электродвигателей не заземляются)т при больших значениях тока. утечки или глухом замыкании на землю, а также при межфазных коротких замыканиях происходит насыщение магнитспровода трансформатора тока нулевой последовательности, приводящее к ухудшению параметров защиты — заглублению уставки срабатывания устройства дс

100%;

699601

Защищаемая электроустановка подклюается к электрической сети. Получив итание от источника 12, автогенераОр 10 через трехфазный высокочастотый фильтр 11 начинает генерировать игнал во включенные параллельно по тношению к этому сигналу фазы сети. Выдержка отключения усилителя 5 читывает возможное кратковременное зменение частоты автогенератора 10 виду снижения напряжения сети, вызваного пусковыми токами электродвиателей и выходящей за пределы полосы ропускания полосового фильтра 4 усройства для защитного отключения. игнал, генерируемый автогенератором

10 в электрическую сеть и проходящий по цепи: нулевой провод — фазные йровода — заградительный фильтр 14 — нулевой провод,индуктирует во вторичной обмотке трансформатора 1 тока нулевой последовательности напряжение той же частоты, усиливаемое широкополосным предусилителем 3 и поступающее на полосовой фильтр 4, Если частота этого сигнала находится в полосе пропускания фильтра 4, он поступает в усилитель 5. С этого момента начинается процесс управляемого удержания исполнительного органа 7 во вклю.ченном состоянии.

Термодатчики 13 в нормальном состоянии осуществляют стабилизацию частоты автогенератора 10. При перегреве

B контролируемых точках электроустановки и срабатывании термодатчиков (одного или всех) резко изменяется частота сигнала автогенератора, что вызывает, по истечении выдержки времени; отключение усилителя 5, элемента 6, исполнительного органа 7 и защищаемой электроустановки. Аналогично происходит отключение в случае обрыва одной или двух фаз, питающих электроустановку, когда резко уменьшается напряжение источника 12 питания автогенератора 10, приводящее к изменению его частоты, а также при обрыве нулевого провода, приводящего к срыву генерации.

Короткое замыкание цепи термодатчиков также приводит к срыву генерации, При появлении в трехфазной цепи питания защищаемой электроустановки тока утечки на землю например при однофазном касании человека) во вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности индуктируется напряжение, основная гармоника которого после предварительного усиления предусилителем 3 проходит через низкочастотный фильтр 8 и поступает .на вход dE элемента 6.

Если амплитуда усиленного сигнала превысит определенную, заранее установленную входную величину - уставкупроизойдет. отключение исполнительного органа 7. узость выполняемых Функций (не обеспечивается защита электродвигате- ч ля от перегреза, обрыва фаз и нулево- п го провода). т

Целью изобретения являются повын шение стабильности параметров защиты 5 с по току утечки и расширение функцио- о нальных возможностей путем обеспечения . защиты от перегрева, обрыва фаз и У нулевого провода.

Для этого устройство для защитного 1О в отключения, содержащее трансформатор н тока нулевой последовательности,широкополосный предусилитель, полосовой п фильтр, низкочастотный фильтр, вклю- т ченный между широкополосным предУсилителем и входом dE элемента ИЛИdE соединенного с исполнительньм органом, источник оперативного питания, подключенный через кнопки управления к сети, автогенератор, связанный 20 с сетью, дополнительно снабжено трехфазным заградительным фильтром, ограничителем, усилителем с выдержкой времени, источником питания автогенератора трехфазным высокочасI

25 тотным фильтром и термодатчикаМг, при этом ограничитель включен между трансформатором тока. нулевой последовательности и широкополосным предусилителем, усилитель с выдержкой времен включен между полосовым фильт- 30 ром и входом ИЛИ элемента ИЛИ-dE„ автогенератор соединен с сетью через трехфазный высокочастотный фильтр и с источником питания, присоединяемым к трем фазам и нулевому проводу, а вход управления автогенератора присоединен к цепи из последовательно соединенных термодатчиков, встраиваемых в контролируемые точки электроустановки. 40

На чертеже представлено устройство . для защитного отключения. электроустаковки в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, блок-схема. устройство содержит трансформатор 45

1 тока нулевой последовательности с ограничителем 2 амплитуды выходного сигнала, широкополосный предусилитель

3, полосовой фильтр 4, усилитель 5 с выдержкой времени, элемент ИЛИ-г1Е

6, исполнительный орган 7, низкочастотный фильтр 8, источник 9 оперативного питания, автогенератор 10, трехФазный высокочастотный Фильтр ll, источник 12 питания автогенератора, термодатчики 13, заградительный фильтр5

14, кнопки 15-16 управления.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки 15 подключается к электрической сети источник 9 60 оперативного питания, усилитель 5 срабатывает. н подает на вход ИЛИ элемента 6 управляющий сигнал, происходит включение исполнительного орГэнж 7 °

699601

Индикация причины отключения в устройстве осуществляется с помощью светоизлучающих диодов.

В случае однофазных или межфазных замыканий, напряжение, индуктируемое во вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности, сначала ограничивается ограничителем 2 амплитуды, после усиления предусилителем 3 проходит через низкочастотный фильтр 8 и поступает на вход dE элемента б. Происходит отключение электроустановки от электрической сети.

Вызванное коротким замыканием уменьшение напряжения питания,снимае- 5 мого с источника 9 оперативного питания, ускоряет процесс отключения.

Ввиду того, что в качестве материала магнитопроводов в трансформаторах тока нулевой последовательности используют магнитно-мягкие материалы с малой индукцией насыщения — пермаллои, при значительном токе утечки или глухом замыкании на землю, а также при межфазных коротких замыканиях происходит сильное насыщение 25 магнитопровода, следствием чего RBляется загрубление уставки срабатывания устройства, достигающее 1003 и сохраняющееся неопределенно долгое время. 30

Т.е. Уставка срабатывания устройства выходит за пределы границ, установленных техническими условиями, дальнейшая эксплуатация такого устройства недопустима. 35

В предлагаемом изобретении магнитопровод трансформатора тока нулевой последовательности постоянно подвергается воздействию электромагнитного поля, создаваемого сйгналом повышенной частоты автогенератора 10, что приводит к быстрому снятию остаточной индукции в магнитопроводе,значительно повышает стабильность параметров трансформатора,его КПД и,как следствие, общую стабильность работы

45 защиты по току утечки на землю.

Использование предлагаемого технического решения в устройствах, обеспечивающих защиту от утечек тока на землю в различных электроустановках обеспе- 59 чит по сравнению с существующими устройствами защиты комплексную защиту электроустановки, большую надежность защиты, обусловленную высокой степенью самоконтроля исправности элементов сУВМН устройства, высокую стабильность параметров защиты по току утечки на землю, высокую помехоустойчивость защиты, индикацию причины отключения устройства, Формула изобретения

Устройство для защитного отключения электроустановки в трехфазной сети с глухозаземленнсй нейтралью, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, широкополосный предусилитель, соединенный с полосовым фильтром, низкочастотный фильтр, включенный между широкополосным предусилителем и входом dE элемента

ИЛИ-HE соединенного с исполнительным органом, источник оперативного питания последних, подключаемый через кнопки управления к сети, автогенератор, связанный с сетью, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности параметров защиты по току утечки и расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты от перегрева, обрыва фаз и нулевого провода., оно дополнительно снабжено заградительным фильтром, включенным между тремя фазами и нулевым проводом, ограничителем, усилителем с выдержкой времени, источником питания автогенератора, трехфазным высокочастотным фильтром и термодатчиками, при этом ограничитель включен между трансформатором тока нулевой последовательности и широкополосным предусилителем, усилитель с выдержкой времени включен между полосовым фильтром и входом ИЛИ элемента ИЛИИЕ, автогенератор соединен с сетью через трехфазный высокочастотный фильтр и с источником питания, присоединяемым к трем фазам и нулевому проводу, а вход управления автогенератора,присоединен к цепи из последовательно соединенных термодатчиков, встраиваемых в контролируемые точки электроустановки °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 181176 кл.Н 02 Н 3/16, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 433583, кл.Н 02 Н 3/16, 1974.

699601

Составитель Л.Корнеева

Редактор Ю. Челюканов текред Л. Алферова Корректор Н.Стец

Заказ 7242/57 Тираж 857 Поднисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

v4ëëH -.. . ЗПЛ Патент", г.,У..торсд,- ул. Проектная,4