Устройство для защитного отключения в сети переменного тока с выпрямительной установкой

ОБРЕ ФГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЯТ ССОРш ли им ииаавЕ в вунпе(72) А.И.Ревякин, Н.У.Юсупов, С.Г.Новиков и Д,С.Абдуллин (71) Казанский филиал Московского ордена Ленина энергетического института(56) 1. Шипунов Н.В. Защитное отклк 1-. чение. М., "Энергия", 1968, с, 73-812, Авторское свидетельство СССР В 450279, кл. Н 02 Н 3/16, 1 970. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЮЦИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее последовательно соединенные датчик тока нулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель основной промышленной частоты й исполнительный орган, о т л и,ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения надежности функционирования устройства в сети с выпрямительной установкой, в него дополнительно введены частотно-избирательный усили" . тель основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок логики и датчик постоянной составляющей тока, выход которого подсоединен к пер вому входу блока логики, при этом вход частотно-избирательного усилителя основной гармоники пульсаций выпрямленного тока подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выход - к второму входу блока логики, выход которого подсоединен к исполнительному органу.1125 Изобретение относится к электро-иэмерительной технике и может бытьиспользовано при создании устройствзащитного отключения в электрическихсетях переменного и выпрямленноготока с заземленной нейтралью.Известно устройство защитного .отключения, реагирующее на ток нулевой последовательности сети с заземленной нейтралью, состоящее из дат- Очиха тока, усилителя и исполнительного органа И .Однако данное устройство обладает, низкой помехоустойчивостью и неосуществляет защиту от утечек выпрямленного тока в сети с выпрямительной установкой.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст 1 ройство для защитногь отключения, 20содержащее трансформатор тока нуле-вой последовательности с последовательно включенными на его выходетранзисторами трехкаскадным усилителем с непосредственной связью и расцепителем, причем в выходную цепьвыходного транзистора усилителя вклю.чен частотно-избирательный контурпромышленной частоты, обеспечивающий срыв усилительных свойств причастотах более 80 Гц 2,ЗООднако при появлении утечки несинусоидального тока, содержащегопостоянную и высшие гармоническиесоставляющие, такое Устройство отка.зывает в работе, например при наличии в зоне выпрямительных.установок,непосредственно присоединенных ксети,Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства в сети с выпрямительной установкой,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для защитногоотключения в сети переменного тока. с выпрямительной установкой, содержащее последовательно соединенныедатчик тока нулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель основной промышленной частоты 0и исполнительный орган, дополнитель-.но введены частотно-избирательныйусилитель основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок логикии датчик постоянной составляющей " эзтока, выход которого подсоединен кпервому входу блокалогики, при этом.вход частотно-избирательного усили 693 3теля основной гармоники пульсацийвыпрямленного тока подключен к датчику тока нулевой, последовательностиа выход - к второму входу блока ло-.гики, выход которого подсоединен кисполнительному органу.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит датчик 1 токанулевой последовательности, частотно-избирательный усилитель 2 основной промышленной частоты, исполнительный орган 3, частотно"избиратель.ный усилитель 4 основной гармоники пульсаций выпрямленного тока, блок 5 логики датчик 6 постоянной составляющей тока.Частотно-избирательный усилитель 2 основной промышленной частоты включен между выходом датчика 1 то" ка нулевой последовательности и одним из входов исполнительного органа 3. Частотно-избирательный усилитель 4 сигнала основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки включен между выходом датчика 1 тока нулевой последовательности и одним из входов блока 5 логики, содержащем преобразователь 7 напряжения и схему 8 сравнения. На второй входе блока 5 логики включен датчик 6 постоянной составляющей тока, содержащий последовательной соединенные измерительный шунт 9, фильтр 10 сигнала постоянной составляющей тока, усилитель 1 постоянного тока, элемент 12 регулирования уставки. Выход элемента 12 регулирования уставки соединен с одним из входов схемы 8 сравнения, другой вход которой соединен через преобразователь 7 напряжения с выходом частотно-избирательного усилителя 4 основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки.Датчик 6 постоянной составляющей тока представляет собой полупроводниковый усилитель - датчик тока, выполненный на основе усилителя постоянного тока. Такой датчик преобразует и усиливает сигнал с измерительного шунта, пропорциональный контролируемому току.Блок 5 логики выполняет логичес-. кую функцию И.Элементы датчика 6 постоянной составляющей тока, блока 5 логики, частотно-избирательных усилителей 2 и 4 могут быть выполнены на интег3 1125 .ральных микросхемах. В качестве исполнительного органа 3 может быть использован автоматически выключатель, магнитный пускатель или тиристорный. выключатель,5Устройство работает следующим образом.Контроль однофаэного прикоснове,ния человека (несимметрии токов утечки фаз) на ,чаетке переменного 10 напряжения сети с выпрямительной установкой осуществляется с исполь" эованием .первой гармоники тока нулевой последовательности. Частотно.иэбирательным усилителем 2 основной промышленной частоты с выхода датчика 1 тока нулевой последовательности выделяется сигнал первой гармоники и подается на первый иэ входов исполнительного органа 3. При превышении этим сигналом уставки устройства по первой гармонике тока исполнительным органом 3 производится отключение контролируемой сети.При случайном прикосновении чело-. века на участке выпрямленного напряжения сети с выпрямительной уставкой срабатывание защитного устройства производится с использованием основной гармоники пульсаций, имеющей наибольшее значение (например, третьей) и постоянной составляющей выпрямленного тока утечки. При однополюс,ном прикосновении (возникновении утечки тока на участке выпрямленного напряжения) на выходе датчикатока 35 нулевой последовательности выделяются гармонические составляющие выпрямленного тока, проходящего через человека Так как в контролируемой сети возможно приСутствие естественных4 О гармонических составляющих в составе тока нулевой последовательности,в том числе гармоники, совпадающей по частоте с основной гармоникой пульсаций выл.ямленного тока например, . 45 третьей) и являющейся для устройства помехой, в него для отстройки от ложных сраоатываний введен блок 5 логики и датчик 6 постоянной составляющей тока. Блок 5 логики, реалии зующий логическую функцию И, имеет два входа и один выход. На первый вход поступает сигнал основной гармоники пульсаций выпрямленного тока утечки, выДеленный и усилен-55 ный частотно-избирательным усилителем 4, на второй - сигнал постоянной составляющей тока утечки с 693 4 выхода датчика 6 постоянной составляющей тока. Сигнал управления с выхода блока 5 логики подается на вход исполнительного органа 3 только при наличии на входах блока 5 логики сигнала основной гармоники выпрямленного тока утечки и сигнала постоянной составляющей выпрямленного тока утечки. При превышении сигналом управления уставки устройства по выпрямленному току утечки исполнительным органом 3 производится отключением контролируемой се-. ти.Преобразователь 7 напряжения (в составе блока логики 5) осуществляет.преобразование сигнала основной гармоники выпрямленного тока утечки с выхода частотно-избирательного усилителя 4 в постоянное напряжение. Схема 8 сравнения осуществляет сравнение постоянного напряжения на выходе преобразователя 7 напряжения и постоянного напряжения на вы- ходе элемента 2 регулирования устав ки датчика 6 постоянной составляющей тока .и формирует сигнал,управления, воздействующий на исполнитель 4ный орган 3. Входной сигнал постоянной составляющей выпрямленного тока утечки снимается с измерительного шунта 9, выделяется фильтром 10, усиливается усилителем 11 постоянного тока иподается на вход элемента 12 регулирования уставки.Предлагаемое устройство позволяет осуществить защиту человека от поражения током н непрерывный контроль несимметричных утечек тока не только на участке переменного напряжения контролируемой сети, т.е. обладает большей эащитоспособностью.,Это позволяет одним устройством осуе 1 ществить указанные виды защиты и отказаться от установки дополнйтельного устройства защитного отключения,специально предназначенного для защи ты на стороне выпрямленного напря- жения электроустановки с вентильным преобразователем.В предлагаемом устройстве контролируется основная гармоника пульсаций и постоянная составляющая вьитрямленного тока утечки. Благодаря этому достигается помехоустойчивость устройства к высшим гармоникам в составе тока нулевой последовательности сети, совпадающей по частоте с контролируемым устройством.