Устройство для защиты электрическойсети ot утечки toka ha землю

Устройство для защиты электрическойсети ot утечки toka ha землю

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

{63) Дополнительное к авт, свмд-ву е 738033

{22) Заяалемо 250579 {2t)2769395/24-07 ®)М с присоединениеaa заявки Й9

Н 02 Н 3/16

Н 02 Н 5/12

Государствеввый кеантет

СССР во делан кзобретеви4 в открыта 4

{23) Г3риормтет

Опубликовано 30,07.81. бюллетень 1Е 28

Дата опубликования опмсеннв 30.07.81 (53) УДК621. 316..925(088.8) {72) Авторы изобретемия обылев, A.Ï.Äåíècåíêî, В. В. Козловский, Ю. Н. Камынин, В.

В.В.Синицын, Г.И.С оболев

{71) Эаявмтель

Конотопский ордена Трудового Кр ени

i электромеханический завод "Красный МвталЛист" (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ OT УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике, точнее к средствам электробезопасности, предназначенным для защиты человека от поражения электрическим током преимущественно s трехфазных сетях напряжением до 1140В включительно, изолированных от земЛИ.

По основному авт.св. В 738033 известно устройствосодержащее последовательно соединенные, включенные между защищаемой сетью н землей црисоединительный фильтр, источник оперативного постоянного тока, пороговый элемент и селективный дифференцирующий блок с исполнительным органом на выходе., причем контакты порогового элемента и исполнительного органа включены в цепь отключающей катушки автоматического выключателя сети.Селективный дифференцирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и анализатора, а к выходу анализатора приращений подключен исполнительный орган.

Такое устройство отключает сеть только в тех случаях, когда утечка тока иа землю вызвана прикоснове.иием человека к сети и представляет для него опасность, потому что лишь в таких случаях на выходе исполнительного органа селективного дифференцирующего блока появляется сигнал, замыкающий его контакт в цепи отключающей катушки автоматического выключателя сети. При случайных кратковременных приращениях оперативного тока, вызванных не прикосновением человека к сети, а другими причинами, сеть не отключается.

Благодаря этому такое устройство позволяет эксплуатировать электрические сети при более низком уровне

f5 сопротивления изоляции и при этом исключает поражение человека электрическим током при era прикосновении к сети (1).

Однако автономный источник пос29 тояниого тока (выпрямитель) создает оперативный ток низкого напряже. ния, что не позволяет снизить величину длительного (неотключаемого) тока через человека при его прикос2% новении к сети ниже минимальной величины отпускающего тока, составляющей примерно 10 мА, поскольку величина тока, при которой устройство надежно дифференцирует тнп утечки, 30 т.е. различает прикосновение чело-.

851597.века к сети от других типов утечек, зависит от сопротивления изоляции сети относительно земли. Ток 10 мА достаточно велик в сравнении с абсолют» но безопасным длительным током через человека, не превышающим 1 мА, и представляет опасность для организма человека.

Кроме того, индуктивный присоедииительиый Фильтр при переходных режимах в некоторых случаях создает помехи, соизмеримые с полезным сигиа» лом по величине и Форме, . ато снижает помехоустойчивость устройства защиты и его Функциональную надежность.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности устройства защиты.

Указанная цель достигается тем, что и устройстве защиты электрической сети от утечки на землю источник оперативного постоянного тока выполнен в виде диодов, согласно подключенных к фазам сети через присоединительный Фильтр, который выполнен в виде резисторов.

Такое схемное решение позволяет использовать в качестве оперативного напряжения выпрямленное диодами напряжение сети, что обеспечивает снижение длительного тока через человека до величины 0,3 мА, поскольку исключается влияние сопротивления изоляции сети на величину тока, при которой надежно дифференцируется тип утечки, и конструктивно упростить устройство защиты. Ток 0,3 AA оказывает минимальное травмирующее действие на организм человека, так как вызывает начальное болевое ощущение, что с общефизиологической точки зрения является критерием опасности действия электрического тока на организм в целом и что в конечном итоге повышает безопасность эксплуатации электрических сетей.

Активный присоединительный фильтр в виде резисторов, подключенных к фазам сети последовательно с вынрямнтельными диодами между ними и сетью позволяет исключить помехи, созмеримые с полезным сигналом, что обеспечивает повышение помехоустойчивости, а,следовательно,и надежности .устройства защиты.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства защиты, на фиг.2 - структурная схема селективного дифференцирующего блока. устройство защиты электрической сети от утечек тока на землю содержит источник 1 оперативного тока, подключенный к сети через присоединительный фильтр 2, пороговый элемент 3, последовательно соединенный с источником 1, и селективный днфференцирующий блок 4, включенный между пороговым элементом 3 и заэемлекием 5 сети параллельно сопротивлению 6 ее изоляции относительно земли и сопротивлению 7 человека, появляющемуся при прикосновении человека к сети. Пороговый элемент 3 служит для ограничения нижнего предела сопротивления б изоляции сети относительно земли, выбираемого по безопасной для человека величине кратковременного тока через него, обусловленный максимальной продолжитель1© ностью его пребывания под напряжением. Селективный дифференцирующий блок 4 предназначен для контроля скорости нарастания оперативного тока, сравнения ее с уставкой, выбираемой

15 по величине абсолютно безопасного для человека длительного тока через него и селективного (избирательного) отключения сети при превышении уставки.

;у Источник 1 оперативного тока выполнен в виде выпрямительных диодов, которые согласно подключены к фазам сети между присоединительным фильтром 2 и пороговым элементом 3. Нрисоединительный фильтр 2 выполнен в виде резисторов, подключенных к фазам сети последовательно с выпрямительными диодами источника 1 оперативного тока между ними и сетью.

Селективный дифференцирующий блок ® 4 выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя 8, предназначенного для преобразования оперативного тока источника 1 в цифровой двоичный код, и анализатора 9 приращений оператнв З ного тока, которые соединены между собой и подключены к блоку 10 управления, синхронизирующему их работу.

На выходе анализатора 9 имеется исполнительный орган 11 B виде управфф ляеиого вентиля или реле, контакт

12 которого включен параллельно контакту 13 порогового элемента 3 в цепь отключающей катушки 14 автоматического выключателя 15 сети.

g$ Аналого-цифровой преобразователь

8 состоит нз нуль-органа 16, соединенного с ним генератора 17 импульсов высокой частоты и подключенных к последнему счетчика 18 и цифроур аналогового преобразователя элемента

19, которые соединены между собой поразрядно, выход элемента 19 соединен с одним иэ входов нуль-органа

16, а второй вход последнего присоединен к пороговому элементу 3. Нульорган 16 (компаратор) служит для сравнения величин, поступающих на ere входы оперативного тока источника 1 и выходного тока цифроаналогового преобразовательного элемента 19, кото40 рый предназначен для обратного ripeобразования в ток двоичного цифрового кода, подаваемого на его входы счетчиком 18. двоичный счетчик 18 служит для накопления и счета импульсов, поступающих s него с генерато851597 ра 17, вырабатываккаего последовательность стандартных импульсов высокой ( частоты.

Анализатор 9 приращений оперативного тока содериит элемент сравнеиия

20, одни входы которого поразрядно соединены иепосредственно с выходами двоичного счетчика 18, а вторыеаиалогично через блок 21 буферной памяти, к элементу сравнения 20 подключен элемент 22 памяти, инверсный выход которого соединен с установочным входом сдвигающего регистра. 23, счетный вход последиего подключен к выходу генератора 17, а пряьеие и инверсные выходы всех разрядов заведены иа панель 24 программирования уставки отключающего сопротивления, прямой выход панели 24 подключеи к счетному входу счетчика 25, а инверсиы и выход — к разрешающему входу ключа 26,. прямой вход которого соединен с раэ- за решающим входом блока 21 буферной памяти и одним из выходов блока 10 управления, второй выход последнего подключен к установочным входам счетчика 18 и элемента 224памяти; на выходе счетчика 25 включен исполни» тельный орган 11 °

Блок 10 управления обеспечивает синхронизацию работы аналого-цифрового преобразователя 8 и анализатора

9 приращений оперативного тока. За- 3 мыкающие контакты 12 и 13 cooòýåòÑòвенно исполкительного органа 11 и порогового элемента 3, включенные параллельно в цепь отключающей катушки

14, предназначены для аварийного от- 3 ключения сети выключателем 15.

Селективный дифференцирующий блок

4 с блоком 10 управления и генератором 17 импульсов высокой частоты аналого-цифрового преобразователя

8 получают питание от источника 1 оперативного тока.

При включении сети выключателем

15 ток сети поступает в источник 1, выпрямительные диоды которого формируют постоянный оперативный ток, поступающий в пороговый элемент 3-, и подает питание на элементы селективного дифференцирующего блока 4, в частности на блок 10 управления.

На одном из входов последнего появляется пусковой сигнал, который устанавливает в исходное состояние счетчик 18 аналого-цифрового преобразователя 8, элемент 22 памяти и ключ 26 анализатора 9 приращений оперативного тока. При этом на выходе счетчика 18 возникает нулевая комбииация цифрового двоичного кода, а на выходе цифроаналогового преобразовательного элемента 19 появляется соответствующая этой комбинации нулевая величина тока, поступающая на один из входов нуль-органа

16, на другой вход которого подает» ся оперативный ток. В результате с выхода нуль-органа 16 снимается сиг» иал, запускающий генератор 17, _#_oторый посылает импульсы в счетчик 18. На выходвх последиего появляются сигналы двоичного цифрового кода, поступающие в цифроаналоговый преобразователъиый элемент 19, преобразующий их в ток, величина которого пропорциональна количеству импулъсов.

При определенном количестве импульсов ток иа выходе элемеита 19 превышает величииу оперативного тока, подаваемого пороговым элементом

3 на иуль-орган 16, а иа выходе последнего возиикает сигиал, отключающий генератор 17, который прекращает подачу импульсов в счетчик 18.

Восле возвращения элемента 19 в ис» ходиое состояиие операция сравнения нуль-органом 16 величин оперативиого тока и выходиого тока элемента 19 повторяется. Выходные сигналы счетчика 18 одновременно поступают на входы блока 21 буферной памяти и элемента сравнения 20. Блок 21 буферной памяти состоит из набора элементов па .мяти, которые служат для запоминания значений цифрового кода предыдущего замера. Перезапись значения кода текущего замера из счетчика 18 осущест- . вляется по сигналу блока 10 управления, вырабатываемому последним через некоторое время после появления пускового сигнала. Элемеитом 20 сравнения цифровой код очередного замера, выдаваемый счетчиком 18, срав5 нивается с цифровым кодом предыдущего замера, записаниым в блоке 21 буферной памяти. Если значение кода на выходе счетчика 18, соответствующее величине оперативного тока при оче4П редном замере, равко или превьиаает записанное в блоке 21 буферной памяти значение кода, соответствующее величине оперативного тока при предыдущем замере, на выходе элемента 20 сравнения возникает сигнал приращения

4 оперативного тока, поступающий на элемент 22 памяти, на прямом ьыходе которого появляется сигнал, а с инверского выхода сигнал исчезает.

Вследствие этого с установочного вхо © да сдвигающего регистра 23 сиимается сигнал, а поступающие с генератора 17 иа счетный вход регистра 23 импульсы начинают передвигать по его ячейкам единичный сигнал.

В результате в сдвигающем регистре 23 будет зафиксирована разность числа импульсов в предыдущем и текущем замерах значений оперативного тока, его приращение. Прямые и ин40 версные выходы сдвигающего регистра

23, заведенные на панель 24 программирования уставки отключающего сопротивления, выполняют иа ней коммутацию выходов одной из ячеек сдэигающего регистра с выходом панели 24, 851597

8 т.е. программируют значение аварий ного, приращения оперативного тока.

Ио достижении приращения оперативного тока аварийного значения íà.пря мом выходе панели 24 паявляется сиг« нал ЕДИНИЦА, а на инверсном исчезает.

Вследствие этого ключ 26 закрывается, а в счетчик 25 записывается

ЕДИНИЦА. Когда такие циклы повторяются подряд в нескольких замерах, причем число ЕДИНИЦ заполняет счетчик 25, на его выходе появляется сигнал аварийного приращения оперативного тока, включающий исполнительный орган 11, который замыкает свой контакт 12 в цепи отклюаающей катушки 14. Если до заполнения счетчика

25 хотя бы один замер происходит без приращения оперативного тока, счет™м чик 25 возвращается в исходное аостояние сигналом блока 10 управления через ключ 26, íà разрешающий вход которого с инверсного выхода панели 24 програююирования уставив откжочающего сопротивления в этом случае поступает сигнал ЕДИНИЦА. Это позволяет избежать отключений сети при случайных кратковременных приращениях оперативного тока, вызванных не прикосновением человека к сети, а дру« гимн причинами. Поэтому предлагаемое устройство отключает сеть только в тех случаях, когда утечка тока на земле вызвана прикосновением человека к сети, причем представляет для него опасность, т.е. когда на выходе исполнительноюо органа 11 селективиого дифференцирующего блока 4 появляется сигнал, замыкающий контакт

12 в цепи отключающей катушки 14 которая отключает автоматический выключатель 15 сети.

5 П, агаемое уст,ство п,.Оляет эксплуатировать|электрические сети. при более низком уровне сопротивления изоляции и при этом исключает поражение человека электрическим то-, © ком при его прикосновении к сети, а также обеспечивает иовыаение помехоустойчивости и надежности известного устройства, что, в конечном итоte, ведет к повиновению злектробезо1$ пасности эксплуатации электрических сетей.

Формула изобретения

Устройство для защиты электрическ кой сети от утечки тока на землю по авт.св. В 738033, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью повыаения помехоустойчивости и надежности зашиты, источник оперативного постоянного тока выполнен в виде диодов, согласно подключенных к фазам сети через присоединительный фильтр, кото.рый выполнен в виде резисторов.

ЗО Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2617318/24-07,,кл. Н 02 Н 3/16, 1978.