Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в трехфазной сети переменного тока

Устройство для защиты человека от поражения электрическим током в трехфазной сети переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетскнд

Сециалистннеских

Республик («> 729725 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 181177 (21) 2545110/24-07 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 250480 Бюллетень ) )9 15

Дата опубликования описания 30. 04 . 80 (51)М. Кл.2

Н 02 Н 5/12

Н 02 Н 3/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 31б. .925(088.8) (72) Автор изобретения

A. П. Ксенофонтов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА

0Т ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В ТРЕХФАЗНОЙ

СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к техническим средствам обеспечения электробезопасности при однофаэном прикосновении человека к электрическим сетям напряжения до 1000 В с изолированной или компенсированной нейтралью. Изобретение может быть использовано в электроустановках горнодобывающей, геологоразведочной, хлопчатобумажной и текстильной промышленности, на судах речного, морского и промыслового флота, на предприятиях торфоразработок, карьеров, строительных площадок и др.

Известны технические средства за- )5 щиты человека от поражения электрическим током в виде устройств защитного отключения и шунтирования места корот" кого замыкания (1), (2)..

Крупным недостатком всех защитно- 2() .отключающих устройств является необходимость отключения электроустановки, к которой произошло прикосновение человека, что снижает надежность электроснабжения ответственных потре-25

Ьителей.

Кроме того, устройства защитного отключения не могут работать в сетях с низким уровнем изоляции, они чувствительны к различного рода помехам. 30 обусловленньм несимметрией и несинусоидальностью питающих напряжений в сети. Полное время срабатывания защит= но-отключающих устройств практически определяется собственным временем отключения исполнительного элемента (ли" нейных автоматических выключателей) и временем гашения ими дуги, что недопустимо по нормам длительности протекания опасного тока через организм человека.

Устройства, шунтирующие место однофазного короткого замыкания, обеспечивают перенос замыкания в заранее подготовленную точку сети, где создана готовая к включению искусственная параллельная прикосновению цепь замыкания на землю, имеющая малое сопротивление и отсасывающая на себя практически весь ток возникшего однофазного, замыкания или .прикосновения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, предназначенное для сетей напряжением 380 В (3). Оно состоит из трех реле минимального напряжения, включенных между каждой иэ фаэ и землей, и одного реле максимального напряжения, включенного между нулевой

729725 точкой фильтра нулевой последовательности иэ трех конденсаторов и землей на напряжение смещения нейтрали. Раэмыкаюшие контакты трех реле-минимального напряжения включены на землю через замыкающие контакты реле максимального напряжения.

К недостаткам известного реле от носится следующие: работоспособность устройства ограничена сетями с изолированной нейтралью напряжением до 380 В и емкостью фаз по отношению к земле до 2,5 мк/фазу. В сетях с компенсированной нейтралью прототип неработоспособен; чувствительность устройства в целом снижена блокировочным элементом, в качестве которого применено реле максимального напряжения смещения нейтрали, введенное в сеть через фильтр из трех конденсаторов, подключенных к земле. Такое решение во первых, увеличивает емкость Сф фаз по отношению к земле эа счет конденсаторов указанного фильтра; во-вторых, снижает активное сопротивление изоляции фаз по отношению к земле эа счет 25 низкой добротности катушки реле максимального напряжения; в-третьих, фильтр из конденсаторов и реле максимального напряжения являются помехой для введения компенсирующего дрос- р» селя в сеть с целью снижения влияния естественных емкостей фаз Сф, так как при введении дросселя в нулевую точку системы компенсирующий дроссель окажется включенным параллельно фильтру иэ конденсаторон и влияние их на работу друг друга будет взаимным, в-четвертых, чем больше полное сопротинление нейтрали сети по отношению к земле, то есть чем меньше элементов ннедено между нейтралью системы и землей, тем (при одних и тех же постоянных других параметрах сети) будет вьвае напряжение смещения нейтрали 0д и тем больиим по неличине будет сигнал по основному каналу — 45 каналу напряжения фаз по отношению к земле — Uyq.

Реле максимального напряжения, примененное в качестве блокировочного элемента устройства, имеет три па- gg ры замыкающих контактов . Электротехническая промышленность чувствительных таких реле не выпускает, а их изготовление силами электроремонтных мастерских и цехов не всегда обеспечивает необходимую чувствительность.

Кроме того, при трех парах замыкающих контактов, находящихся в одной кинематической схеме, залипание даже одной пары может привести к междуфазному короткому эаьыканию через кон- 60 такты реле.

Цель изобрегения — расширение функциональных возможностей; повышение чувствительности и надежности функционирования защиты. Это достигается 65 тем, что в известном устройстве для зашиты человека от поражения электрическим током в трехфазной сети переменного тока, содержащем три реле минимального напряжения, обмотки которых одним выводом подключены к соответствующим фазам сети, а другим выводом через конденсатор подключены к земле, раэмыкающие контакты которых соединены последовательно с замыкающими контактами элемента блокировки и включены между соответствующими фа.зами сети и землей, размыкаюшую кнопку Стоп, в качестве элемента блокировки использован магнитный пускатель, обмотка которого подключена к фазам сети одним выводом непосредственно, а другим — через параллельно соединенные замыкающие контакты указанных реле минимального напряжения и последовательно соединенные размыкаюшую кнопку Стоп и нновь введенную эамыкаюшую кнопку Пуск, зашунтиронанную замыкающим контактом магнитного пускателя.

Поскольку основным параметром сети, реагирующим по предложенному принципу на прикосновение человека к сети, является напряжение фазы по отношению к земле, то главным отличием предложенной защиты от прототипа является отказ от сигнала по каналу напряжения нулевой последовательности в пользу основного сигнала по каналу напряжения фаэ по отношению к земле эа счет использования для блокировки линейных напряжений электроустановки. Как известно, междуфаэные напряжения не зависят от однофазных замыканий на землю и их величина остается постоянной в этом режиме.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Оно содержит три реле 1, 2, 3 минимального напряжения, включенные между каждой фазой сети и землей. Каждое иэ этих реле имеет одну пару замыкающих и одну пару размыкаюших контактов. Размыкаюшие контакты реле включены на землю каждое в своей фазе параллельно катушкам своих реле и последовательно с линейными контактами контактора магнитного пускателя (МП) 4. Катушка 4 магнитного пускателя включена на междуфазное напряжение сети. В последовательную цепь управления катушкой МП введена группа из трех параллельно соединенных замыкающих контактов реле 5, 6, 7. Кнопки 8.. 9 — кнопки МП Пуск и Стоп . Конденсатор 10 служит для разделения цепей переменного и постоянного тока в сети, использующей контроль сопротивления изоляции по принципу наложения постоянного тока на контролируемую цепь переменного тока.

При отсутствии однофазных замыканий (прикосновений} в цепи HcllIpRKeHHR

Рф3 всех трех фаэ ло отношению к зем729725

Формула иэобретения

Источники инФормации, 55 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 469182, кл. Н 02 Н 3/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 450282, кл. Н 02 Н 5/12, 1971. ле -одинаковы и равны номинальным фазным напряжениям Бфи . Катушки реле 1, 2, 3 находятся под номинальным фазным напряжением, их размыкающие контакты

11, 12, 13 (в цепях, параллельных собственным катушкам) разомкнуты, а замыкающие 5, 6, 7 (в цепи управления

ИП) замкнуты. Схема защиты готова к работе и включается кнопкой 8.

При однофаэном замыкании человека к сети (прикосновение), например, к фазе А, напряжение этой фазы по отношению к земле Uyq снижается, а напряжения двух других фаз В и С увеличивается. Реле 3 замыкает свои контакты

13 в цепи линейных контактов 4 МП 16 и размыкает контакт 7 — в цепи управления катушкой МП. Но катушка МП продолжает оставаться под напряжением эа счет оставшихся в работе контактов реле 5 и 6, и линейные контакты 14, 15, 16 включены. От фазы A на землю 20 создана искусственная цепь однофаэного замыкания череэ линейный контакт МП 16, замкнутый контакт 13 реле 3 и заземление. Практически весь ток однофаэного замыкания пойдет через искусственно созданную цепь, и человек самостоятельно освобождается от токоведущих частей электроустановки.

Однако защита после этого не способна самостоятельно вернуться в исходное щ положение и деблокируется вручную кнопкой 9 МП.. Факт возврата схемы вруч ную позволяет настраивать установку срабатывания реле 1, 2, 3 беэ учета коэффициента возврата, что повышает чувствительность защиты в целом.

При плановых отключениях сети наПряжение в ней исчезает практически мгновенно, и возврат реле и магнитного пускателя в нулевое положение про-. исходит с естественной задержкой в срабатывании, безболезненной для saщиты. При последующем восстановлении напряжения в сети защита должна включаться кнопкой 8 МП. Для исключения возможности междуфаэных замыканий че- 45 рез размыкающие контакты 5, 6, 7 в

Ю момент восстановления напряжения в сети эти контакты соединены последовательно с линейными контактами МП 14, 15, 16, который можно включить толь- $p ко при наличии напряжения на катушках реле 1, 2, 3, то есть только при разомкнутых раэмыкающих контактах . этих реле в цепи фаза-эемля и замкнутых замыкающих контактах этих реле в цепи катушки МП.

Преимущества предложенной защиты по сравнению с известной заключаются в том, что:

1. Сфера действия предложенной защиты — вьпае н шире, она работоспособна в сетях с изолированной нейтралью до 3 кмф/фазу и в сетях с компенсированной нейтралью напряжением до

1000 В.

2. Для блокировки реле применено номинальное линейное напряжение сети, и канал напряжения нулевой последовательности высвобожден для увеличения чувствительности защиты. 3. Для целей блокировки применен магнитный пускатель, что снижает вероятность эалипания контактов блокировочного реле и возникновения междуфазиых замыканий в переходных и др. режимах работы сети, особенно в условиях повышенной вибрации, создаваемой технологическим процессом. Кроме того, магнитный пускатель одновременно является и элементом защиты устройства в целом от внутренних коротких замыканий. устройство для защиты человека от поражения электрическим током в трехфазной сети переменного тока, содержащее три реле минимального напряжения, обмотки которых одним выводом подключены к соответствующим фазам сети, а другим выводом через конден" сатор подключены к земле, размыкающие контакты которых соединены последовательно с замыкающими контактами элемента блокировки и включены между соответствующими фазами сети и землей, размыкающую кнопку Стоп, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения чувствительности и надежности функционирования защиты, в качестве элемента блокировки ис олЬ» эован магнитный пускатель, обмотка которого подключена к фазам сети одним выводом непосредственно, а другим — через параллельно соединенные замыкающие контакты укаэанных реле минимального напряжения и последовательно соединенные раэмыкающую кнопку Стоп и вновь введенную замыкающую . кнопку Пуск, эашунтированную замыкающим контактом магнитного пускателя.

Заказ 1298/48

Тираж 783

Подписное

ЦНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Васькова

Редактор H. Катаманина Техред И.Асталош Корректор М.щароши