Устройство для защитного отключения электроустановки с зануляющей магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта

Устройство для защитного отключения электроустановки с зануляющей магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистичесиих реси

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,982135 (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 03. 10. 80 (21) 2988404/24-07 с присоепннением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 Н 5/10

Н 02 Н 3/14

Гооуаарственый комитет

СССР

{53) УДК 621,316. .925(088. 8) ll0 делам изобретений и открытий

Опубликовано 15. 12 82 Бюллетень №46

Дата опубликования описания 15. 12. 82 (72) Авторы изобретения

О. Б. Кудин и Б. Д. Кудин

Специализированное проектно-конструкторское iopo

Донецкого областного управления грузового автотранспорта (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

С ЗАНУЛЯЮЩЕЙ ИАГИСТРАЛЬЮ, ПОДКЛЮЧЕННОЙ К ЗАЩИТНОЙ

МАГИСТРАЛИ РАСПРЕДПУНКТА

Изобретение относится к электротехнике а именно к устройствам для защитного отключения электроустановки с зануляющей магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта,и предназначенным для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при пробое изоляции или при прикосновении человека к токоведущим частям электрооборудования, питаемого от трехфазной низковольтной сети переменного тока с зазеьлленной нейтралью, а также для предотвращения пожара вследствие повреждения изоляции электропроводки установки.

Известно устройство защитного отключения электроустановки в трехфазной сети переменного тока, содержащее измерительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь зануления, а вторичная обмотка через выпрямитель подключена к выходному блоку из реле контроля сопротивления, цепь зануления и реле фиксации глухих замыканий, контакты которых включены в цепь исполнительного органа, трансформатор оперативного тока, первичная обмотка которого через выключатель включена между одной из Фаз и цепью зануления и к которой подключен элемент сигнализации, а обмотка реле î контроля сопротивления цепи зануления с последовательно соединенными вновь введенными первой кнопкой контроля исправности и регулируемым

t5 резисторо л, зашунтированны л размыкающим контактом реле контроля сопротивления цепи зануления, подключена параллельно обмотке реле Фиксации глухих замыканий с последовательно

2о соединенными резисторо1л и регулируемым резиетором, зашунтированным вновь введенной второй кнопкой контроля исправности, при этом вторич" ная обмотка трансформатора оператив982135

Наиболее близким к. изобретению по технической сущности является устройство для защитного отключения электроустановки с зануляющей магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта, содержащее контактор, в цепь обмотки управления которого включен первый замыкающий контакт первой кнопки управления, многообмоточный трансформатор напряжения, подключенный между одной из фаз и зануляащей магистралью устройства, первая из вторичных обмоток которого включена последовательно с упомянутым контактом первой кнопки управления, первый вь>прямитель и блокконтакт контактора. С целью увеличения безопасности обслуживающего персонала путем защитного отключения электроустановки при увеличении вышезаданного значения сопротивления защитной цепи, а также при неисправности цепей контроля тока замыкания на корпус, дополнительно введены два

4О релейных блока, второй выпрямитель, резистор, вторая кнопка управления и дополнительная вторичная обмотка трансформатора напряжения, при этом первый вход первого релейного блока подключен к выходу первого выпрями4Я теля, второй его вход и первый вход второго релейного блока последовательно с резистором и вторым размыкающим контактом первой кнопки управления подключены к выходу второго выпрямителя, причем второй вход второго релейного блока подключен между выходом второго выпрямителя и замыкающим контактом второй кнопки управления, подключенной к дополнительной вторич- >> ной обмотке трансформатора напряжения, а размыкающий контакт первого релейного блока и замыкающий контакт

3 ного тока включена в рассечку цепи зануления Г1 3.

Однако это устройство имеет низкую чувствительйость контроля тока замыкания на корпус и сопротивления защитной цепи, поэтому его нельзя считать достаточно надежным средством предотвращения электрического поражения обслуживающего персонала электроустановки, особенно если

10 электроустановка нестационарная, имеет кабельно-штепсельное присоединение к питающей электрической сети и работает на открытом воздухе, в пыльной токопроводящей или влажной среде.

4 второго релейного блока включены последовательно в цепь обмотки управления контактора, блок-контакт которого включен параллельно упомянутому первому замыкающему контакту первой кнопки управления, вход первого выпрямителя подключен между защитной цепью питающего кабеля и защитной магистралью распредпункта, а вход второго выпрямителя подключен между контрольной цепью питающего кабеля и дополнительной вторичной обмоткой трансформатора напряжения (? ).

К недостаткам этого устройства относятся технологическая сложность из-за применения двухобмоточных реле, отсутствующих в номенклатуре изделий промышленности СССР; недостаточная чувствительность контроля тока замыкания на корпус (землю ); снижение надежности защиты из-за включения выпрямителя в защитную цепь.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и надежности.

Для достижения этой цели устройство для защитного отключения электроустановки с зануляющеи магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта, содержащее стабилизированный трансформатор напряжения с двухсекционной вторичной обмоткой, первичная обмотка которого через конденсатор подключена к фазному проводу и к зануляющей магистрали, а сердечник и средний отвод вторичных обмоток стабилизированного трансформатора напряжения подключены к зануляющей магистрали; к первой секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения подключе. на обмотка электромагнитного контак-.тора через первую кнопку управления, шунтированную блок-контактом контактора, и выходной элемент реагирую его органа; суммирующий датчик тока, связанный с защитной и контрольной жилами питающего кабеля и второй секцией вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения, регулируемый резисторный делитель, вторую кнопку управления и реагируюций орган, запитанный от стабилизированного трансформатора напряжения, суммирующий датчик тока выполнен в виде трансформатора тока с двумя первичными обмотками, причем первая первичная обмотка трансформатора тока подключена в цепь защитной жилы питающего кабеля, а вторая первичная

5 9821 обмотка тоанс*орматора тока, подключенная в цепь контрольной жилы, зашунтирована второй кнопкой управления, а параллельно второй секции вторичной обмотки стабилизированного тран- % сформатора напряжения подключен регулируемый резисторный делитель„ при этом вновь введенный второй регулируемый резистор включен между выводом второй секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения и точкой соединения второй кнопки управления и второй первичной обмоткой трансформатора тока,к указанной точке подключен первый вход реагирующего органа, второй вход которого подсоединен ко вторичной обмотке трансФорматора тока.

Реагирующий орган содержит исполнительное реле, конденсатор, тирис- 20 тор, стабилитрон, третий вновь введенный регулируемый резистор, первый, второй, третий диоды, замыкающий контакт исполнительного реле, причем к аноду тиристора подключен первый вывод обмотки исполнительного реле, а ко второму выводу обмотки исполнительного реле подсоединен катод первого диода, анод которого через третий регулируемый резистор подключен к вы-ЗО воду второй секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения, а конденсатор подсоединен плюсом ко второму выводу исполнительf ного реле, а минусом - к катоду Tffристора, причем между катодом и управляющим электродом тиристора подключены параллельно соединенные стабилитрон и замыкающий контакт исполнительного реле, при этом к управ- 4в ляющему электроду тиристора катодами подключены второй и третий диоды, анод второго диода служит первым входом, а анод третьего диода служит вторым входом реагирующего органа.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство 1 содержит электромагнитный контактор 2, стабилизированный трансформатор 3 напряжения, трансформатор 4 тока, регулируемый резисторный делитель 5 напряжения, реагирующий орган б, второй регулируемый резистор 7, первую 8 и вторую 9 кнопки управления и зануляющую магистраль 10 устройства, которая является промежуточным звеном в передаче электроэнергии от низковольтной пи35 6 тающей сети 11 трехфазного тока с заземленной нейтралью, через распред" пункт 12 и питающий кабель 13 к электроустановке 14. Контактор 2, служащий для отключения от питающей электрической сети 11 электроустановки

14, выполнен с обмоткой 15 управления и замыкающим блок-контактом 16. Обмотка 15 управления может быть выполнена на фазное или линейное напряжение сети. !

Стабилизированный трансформатор

3, предназначенный для питания устройства, выполнен со стабилизирующим конденсатором 17, на сердечнике 18 с первичной обмоткой 19 и вторичной обмоткой со средним несимметричным отводом ?О, образующим ее первую секцию 21(с внешним выводом 22, на большее напряжение ) и вторую секцию 23 (с внешним выводом 24, на меньшее напряжение).

Трансформатор 4 тока выполнен на сердечнике 25 с первой 26 и второй

27 первичными и вторичной 28 обмотками.

Реагирующий орган 6 содержит тиристор 29 (его анод, катод и упоавляющий электрод обозначены 30,31,32 соответственно), исполнительное реле

33 (его обмотка управления, размыкающий и замыкающий контакты обозначены

34 35 и 36 соответственно), конденсатор 37, третий регулируемый резистор 38, первый 39, второй 40 и третий

41 диоды и стабилитрон 42.

В регулируемом резисторном делителе 5 напряжения крайние выводы обозначены 43 и 44, а средняя точка (движок ) 45, первая 8 и вторая 9 кнопки управления выполнены каждая с одним замыкающим контактом, замыкаюцие контакты 46 контактора включены в цепи силовых жил питающего кабеля 13. Первичная обмотка 19 стабилизированного трансформатора 3 напряжения, соеди« ненная с фазным проводом силовой цепи через стабилизирующий конденсатор

17, занулена на магистраль 10 устройства, соединенную с защитной магистралью 47 распредпункта. Сердечник 18 и средний отвод 20 вторичной обмотки трансформатора напряжения также подключены к зануляющей магистрали 10. К первой секции 21 вторичной обмотки трансформатора 3 напряжения подключена цепь управления контактора, содержащая последовательно

7 98213

25 образованного ппечами 43-45 и 45-44

45 резисторного делителя напряжения и смежными с ними плечами электрического контура, для полупериода, когда напряжение на внешнем выводе 24 второй секции вторичной обмотки транс50 форматора 3 имеет положительный знак.

Анод диода 41, соответствующего второй цепи управления тиристора 29, соединен с одним выводом вторичной обмотки 28 трансформатора тока, дру55 гой вывод которой соединен с катодом

31 тиристора, а катод - с управляющим электродом 32 тиристора 29. Стабилитрон 42 подключен анодом к катосоединенные обмотку 15 управления контактора, замыкающий блок-контакт

16 контактора, шунтированный замыкающим контактом кнопки 8 управления и размыкающий контакт 35 исполнительного реле 33. 1(второй секции

23 вторичной обмотки трансформатора напряжения подключены регулируемый резисторный делитель 5 напряжения, а также электрический контур, содержащий последовательно соединенные второй регулируемый резистор 7, первую первичную обмотку 26 трансформатора тока, контрольную жилу 48 питающего кабеля, зануляющую магистраль

49 электроустановки,,защитную жилу

50 питающего кабеля, вторую первичную обмотку 27 тоансформатора тока; заземляющую магистраль 47 распредпункта; зануляющую магистраль 10 устройства, вторую секцию 23 вторичной обмотки трансформатора напря кения.

К внешнему выводу 22 первой секции вторичной обмотки трансформатора напряжения и средней точке 45 регулируемого резисторного делителя напряжения подключена зарядная цепь конденсатора 37 через последовательно соединенные регулируемый резистор 38 и диод 39, Разрядная цепь этого конденсатора содержит последовательно соединенные обмотку 34 исполнительного реле и нормально закрытый анод

30 - катодный 31 промежуток тиристора. Анод диода 40, соответствующего первой цепи управления тиристора, соединен с точкой сопряжения .регулируемого резистора 7 с первой первичной обмоткой 26 трансформатора тока, а катод — с управляющим электродом 32 тиристора, тем самым, первая цепь управления тиристора включена в диагональ измерительного моста, 5 0

5 8 ду 31, а катодом — к управляющему электроду 32 тиристора, Параллельно указанному стабилитрону подключен замыкающий контакт 36 исполнительного реле. Замыкающий контакт второй кнопки 9 управления шунтирует первую первичную обмотку 26 трансформатора тока.

Элементы 49,50, 27 и 47 образуют защитную, а элементы 49, 48,26,7,23, 10 и 47 — контрольную цепь электрического контура. Эти цепи являются одновременно последовательными путями для контрольного тока от напряжения второй секции вторичной обмотки трансформатора напряжения и параллельными путями для аварийного тока замыкания на корпус (землю).

Регулируемым резистором 7 устанавливают контрольный ток величиной около 0,7 А. Регулируемым резисторным делителем 5 напряжения подводят параметры цепи управления к порогу срабатывания тиристора 29.

Устройство для защитного отключения электроустановки в различных режимах работает следующим образом.

Режим оперативного подключения электроустановки к питающей электрической цепи.

Оператор кратковременно нажимает кнопку 8 управления, в результате замыкания контакта которой для обмотки

15 управления контактора создается первая цепь, образованная элементами

22, 35, 8,15,10, 20 и 21. Производят оперативное включение контактора 2, который замкнувшимися контактами 46 осуществляет оперативное подключение электроустановки 14 к питающей электрической сети 11. Одновременно замыкание блок-контакта 16 контактора создает для обмотки 15 управления вторую цепь, образованную элементами 22, 35, 16, 15, 10, 20 и 21.

Режим защитного отключения электроустановки от питающей электрической сети при черезмерном увеличении сопротивления защитной цепи.

В исходном состоянии конденсатор

37 заряжен по третьей цепи, образованной элементами 22,38, 39,37 (+ ), 37 (-), 45, 43, 24, 23, 20 и 21. Если сопротивление защитной цепи находится в заданных пределах, ток, протекающий по четвертой цепи, содержащей элементы 24, 7, 40, 32, 31, 45, 44, 10, 20 и 23, недостаточен для

982 отпирания тиристора 29. Как только, в результате черезмерного увеличения сопротивления защитной цепи, контрольный ток электрического контура уменьшается, ток в четвертой цепи уве-S личивается за счет уменьшения падения напряжения на резисторе 7 до тока отпирания тиристора, последний начинает проводить ток. Конденсатор 37 разряжается по пятой цепи, образован1О ной элементами 37(+), 34, 30, 31 и

37(-), что вызывает включение исполнительного реле 33, в течение

1 коло 0,01 с. Указанное реле размыкающимся контактом 35 отключает кон15 тактор 2, в результате чего последний осуществляет защитное отключение электроустановки 14 от питающей элек-. трической сети 11. Одновременно исполнительное реле 33 замкнувшимся контактом 36 шунтирует управляющий электрод-катодный переход тиристора.

Режим защитного отключения электроустановки от питающей электрической сети при токе замыкания на корпус

2s (землю ) или черезмерном уменьшении сопротивления ее (электроустановки ) изоляции.

Если ток замыкания на корпус (землю, в том числе через человека) или вызванный черезмерным уменьшением сопротивления изоляции электропроводки электроустановки находится в заданных пределах ток, протекающий по шестой цепи, образованной элементами 28,SS

41, 32, 31 и 28, недостаточен для отпирания тиристора 29.

Как только ток, протекающий по шестой цепи, увеличивается до тока отпирания тиристора, последний начи- 40 нает проводить ток. Дальше происходит как и в режиме защитного отключения электроустановки от гитаюшей элек. трической сети при черезмерном увеличении сопротивления защитной цепи вклю-4S чение исполнительного реле 33 и защитное отключение контактором 2 электроустановки 14 от питающей электри" ческой сети 11.

Режим оперативного отключения электроустановки от питающей электрической сети.

Сператор кратковременно нажимает кнопку 9 управления. Вызванный этим

S дисбаланс трансформатора 4 тока эквивалентен аварийному току замыкания на корпус (землю ). Дальше происходит как и в режиме защитного отключения

135 10 электроустановки от питающей электрической сети при черезмерном увеличении сопротивления защитной цепи включение исполнительного реле 33 и защитное отключение контактором 2 электроустановки 14 от питающей электрической сети 11, тем самым осуществляется проверка исправности реагирующего органа.

Описанное устройство выгодно отличается от существующих, так как обеспечивает увеличение безопасности обслуживающего электроустановку персонала в случае прикосновения к токоведущим частям или корпусу электрооборудования с пробитой изоляцией, а также в случае увеличения сопротивления защитной цепи; увеличение пожарной безопасности электроустановки при черезмерном уменьшении сопротивления изоляции ее электропроводки.

Кроме того, путем упрощения структуры устройства обеспечивается повышение надежности защиты.

Формула изобретения

1. Устройство для защитного отключения электроустановки с зануляющей магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта, содержащее стабилизированный трансформатор напряжения с двухсекционной вторичной обмоткой, первичная обмотка которого через конденсатор подключена к фазному проводу и к зануляющей магистрали, а сердечник и средний отвод вторичных обмоток стабилизированного трансформатора напряжения подключены к зануляющей магистрали; к первой секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения подключена обмотка электромагнитного контактора через первую кнопку управления, шунтированную блок-контактом контактора, и выходной элемент реагирующего органа; суммирующий датчик тока, связанный с защитной и контрольной жилами питающего кабеля и второй секцией вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения, регулируемый резисторный делитель, вторую кнопку управления и реагирующий орган, запитанный от стабилизированного трансформатора напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения uys11 98213 ствительности и надежности, суммирующий датчик тока выполнен в виде трансформатора тока с двумя первичными обмотками, причем первая первичная обмотка трансформатора тока подключена в цепь защитной жилы питающего кабеля, а вторая первичная обмотка трансформатора тока, подключенная в цепь контрольной жилы, зашунтирована второй кнопкой управле- 10 ния, а параллельно второй секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения подключен регулируемый резисторный делитель, при этом вновь введенный !5 второй регулируемый резистор включен между выводом второй секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения и точкой соединения второй кнопки управления и вто- 20 рой первичной обмоткой трансформатора тока, к указанной точке подключен первый вход реагирующего органа, второй вход котороГо подсоединен ко вторичной обмотке трансформатора тока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что реагирующий орган содержит исполнительное реле, конденсатор, тиристор, стаби- 30 литрон, третий вновь введенный регулируемый резистор, первый, второй

5 12 и третий диоды, замыкающий контакт исполнительного оеле, причем к аноду тиристора подключен первый вывод обмотки исполнительного реле, а ко второму выводу обмотки исполнительного реле подсоединен катод первого диода, анод которого через третий регулируемый резистор подключен к выводу второй секции вторичной обмотки стабилизированного трансформатора напряжения, а конденсатор подсоединен плюсом ко второму выводу исполнительного реле, а минусом - к катоду тиристора, причем между катодом и управляющим электродом тиристора подключены параллельно соединенные стабилитрон и замыкающий контакт исполнительного реле, при этом к управляющему электроду тиристора катодами подключены второй и третий диоды, анод второго диода служит первым входом, а анод третьего диода служит вторым входом реагирующего органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 587554, кл. Н 02 H 3/16, H 02 H 5/10, 1978

2. Авторское свидетельство СССР

N 655011, кл. H 02 H 5/10, H 02 H 3/14

1976.