Способ защиты электрической сети от утечки тока на землю

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 120476 (21) 2345283/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки Йо Н 02 Н 3/16 Росуларственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Р.И. Лейбов, В.В. Козловский, Ю.Н. Камынин онотопский ордена Трудового Красного Знамени лектромеханический завод фкрасный металлис(71) Заявите 4) ОСОБ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТ УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ ничивок чеии к изоляции сети, огный неотключаемыйпри его прикосновной 30 мА,ающей длительез человека ети величиИзобретение относится к электро" технике, точнее к средствам электро- безопасности, и предназначено для защиты человека от поражения электричес ким током, преимущественно в сетях переменного тока напряжением до 1140 В, изолированных от земли,Известны способы защиты от утечек в электрических сетях переменного тока,изолированных от земли, основанные на их отключении при ассимметрии напряжений относительно земли, обусловленной повреждением одной из фаэ или прикосновением к сети человека 1) .Наиболее близким по техниЧеской сущности является способ защиты от утечек, основанный на отключении сети ири снижении сопротивления ее изоляции относительно земли до предельной величины, контролируемой пороговым элементом 2) . По известному спобу на сеть переменного тока наклады" вают оперативный постоянный ток, величину которого контролируют пороговым элементом, и отключают сеть при повышении оперативного тока до предельной величины, При этом предельную величину оперативного тока выбирают такой, которая соответствует предель,но допустимой величине сопротивления Основной недостаток известного способа защиты в том, что сеть отключаютпри снижении сопротивления изоляциинезависимо от того," какими причинамноно вызвано; прикосновением человека,увеличением ее протяженности и количества токоприемников","старением изоляции или другими причинами. Хотя снижение сопротивления изоляции сетивследствие прикосновения человека более редкое событие, чем вызванное увеличением ее протяженности, количестватокоприемников и другими причинами,по известному способу уставки отключающих сопротивлений аппаратов защитыот утечек выбирают по величине длительного неотключаемого тока для человека равной 30 мА. При такой величинеуставок аппараты защиты в сетях большой протяженности и с больщим числомтокоприемников, в которых сопротивление изоляции соизмеримо с величинойуставки, довольно часто отключают сеть,что влечет простои технологическогооборудования,3 6755124Недостаток усугубляетсятем, чтб тавкой, Пороговый элемент,ограничиповышение электробезопасности эксплуа" вает нижний предел сопротивления изотации сетей требует снижения величины ляции и сети относительно земли, Посдлительного неотключаемого тока через ледний выбирают по допустимой величичеловека, а это возможно лишь эа счет не кратковременного тока для челове. увеличения отключающего сопротивления 1 а, обусловленной максимальным времеизоляции сети относительно земли. 5 нем пребывания его под напряжением.Последнее влечет допблнительные Устройство работает следующим об - затраты на поддержание более высоко" разом.го уровня сопротивления изоляции се- Величина оперативного тока опредетей отнбсительно земли,ляется сопротивлением изоляции сетицель изобретения - сокращение чис относительно земли В В, В,и сола необоснованных отключений сети,и - - протйвлейием"утечки Вю (в частномвызванных ими простоев технологическо. случае сопротивлением человека В ).го оборудбваМйя"и повьйениеэлектро-" При симметричном снижении общего собеэопасности эксплуатации сетей. противления изоляции сети относительЗто достигается тем, что в иэвест но земли до предельно допустимогоном способе защиты электрической сети оперативный ток возрастает до величиот утечки тока на землю, основанном ны уставки порогового элемента, котона наложении оперативного тока с час- рый подает команду на отключение сетотой, отличной от частоты тока сети, ти.измерений, преобразовании и сравненин 20 В случае возникновения утечки отего с первой эталонной величиной и ключение сети производится только тогфор 14 йрбваййи сигнала в случае превы" да, когда она вызвана прикосновениемшения- его над первой эталонной вели" к сети человека и представляет длячиной, дополнительно производят изме" него непосредственную опасность.-рение скорости нарастания оперативно- Случаи возникновения утечек," вызго тока, преобразование его в элект- ванные снижением сопротивления иэолярический сигнал, сравнение полученно- ции сети (иэ-зи ее повреждения, отго сигнала со второй эталонной величи- сыревания и других причин), не вызыной и формирование дополнительного . вающих непосредственной опасности-отключающего сигнала в случае превы- для человека, отключения не проиэвошения полученного сигнала над второй З 0 дят, В этом случае ограничиваются поэталонной величиной. дачей предупредительного сигнала оСпособ основан на известном свойст- наступившем некотором снижении уров-ве организма человека, заключающемся ня безопасности, который может бытьвтом, что электрический ток, проте- восстановлен в ближайшую ремонтнуюкающий через человека, нарастает во З 5 .мену,-времени, причем скорость. его нараста- Распоэнавание причины, вызвавшейния пропорциональна начальной величи- снижение сопротивления изоляции, доне тока, а длительность этого процес- . стигается исходя из того, что скоса составляет не менее 0,4 с.рость нарастания тока через возникшуюПредлагаемый способ позволяет они утечку оказывается неодинаковой и зазить величину отключающего сопротивле- висит от того, явилась ли она резульния изоляции сети так как обеспечи- татом прикосновения человека к сетивает различение сйижения сопротивле- или повреждения изоляции сети. Так,ния изоляции сети при прикосйовении ток через утечку, созданную поврежде" " "человека"от снижения сопротивленйя 45 нием изоляции, достигает установивше изоляции сети по другим причинам, что гося значения практически мгновенно.достигается путем контроля скорости В отличие от этого ток через прикоснарастания оперативного тока (в отли- Нуждегося человека нарастает во вречие отконтроля величины оперативно-мени с определенной скоростью, котого тока по известному способу); 50 рая в каждом конкретном случае постоНа чертеже дана принципиальная схЕ" йнйа"и ЗаВисит от его, начальной велима устройства защиты от утечек, с по- чины. Как;,-показали исследования, домощью которого осуществляется способ. ." пустимым кратковременным .токам дляОно содержит устройство, источникчеловека соответствуют скорости его1 ойеративного постоянноГо тока,"вклю- нарастания от 1 до 200 мК/с, что обесченный между сетью и землей через при- печивает возможность срабатываниясоединительный фильтр 2 и пороговый защиты,элемент 3. Устройство снабжено селектором 4 импульсов, выполненным в виде С целью повышения электробеэопасдифференцируюйего-звейа; "и нуль-орга- кости, величина длительного неотклю-на. 60 чаемого тока через человека можетДифференцирующее звено преднаэначе- быть снижена путем настройки нуль-арно для контроля скорости нарастания гана селектора импульсов 4 предлагае оперативногб тока, а нуль-орган слу- мого устройства на минимальные значежит для сравнения действительной "ско" ния контролируемой скорости нараста;Рости нарастания оперативного тока с 65 ийяоперативного тока, которые принипредельно допустимой, задаваемой ус- мают в диапазоне от 1 до 10 мА/с, чтоилнал ППП Па, Уж город, ул. ЦйИИПИ Заказ 4323/45тираж 856 Подписное 675512 6и переменный ток (например, сети зарядных устройств). В этом случае должен быть применен в качестве оперативного переменный ток, частота которогодолжна отличаться от частоты переменного тока защищаемой сети. и 5 Использование предложенного способа защиты от утечек в электрическихсетях переменного тока и обеспечиваетпо сравнению с соответствующими способами резкое снижение числа отключений10 сетей вследствие срабатывания аппаратов защиты от утечек при обеспечениизащиты человека от поражения электрическим током в случае его прикосновения к сети при токах, превышающих величину предельно безопасного.Это обеспечивает значительное сокращение простоев технологическогооборудования и безопасность эксплуатации сетей. Способ защиты электрической сетиот утечки тока на землю, основанныйна наложении оперативного. тока с частотой, отличной от частоты тока сети,измерении, преобразовании и сравнении его с первой эталонной величийойи формировании отключающего сигналав случае превышения его над первойэталонной величиной, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения числа необоснованных отключенийсети и повышения электробезопасности,дополнительно производят измерениескорости нарастания оперативного тока, преобразование его в электрический сигнал, сравнение полученного сигнала со второй эталонной величинойи формирование дополнительного отключающего сигнала в случае превьааенияполученного сигнала надвторой эталонной величиной,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 1164549,21 с 68/50 1965.2. Лейбов Р.М. Утечки в шахтныхэлектрических сетях 1. Углетехиздат,1952, с. 143-152, 227-239.