Устройство для защиты тяговой сети от однофазного замыкания на землю

Союз Соаетскнх Сфцналнстическнх Республик(22) Заявлено 070878 (21) 2655866/24-07с присоединением заявки Мо(51)М. Клз Н 02 Н 3/08 Госуаарствениый комитет СССР во делам изобретенийи открытий(71) Заявитель Владимирский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защитного отключения карьерных тяговых сетей, например, при касании ковшом экскаватора контактного про водаНа открытых горных разработках, имеющих электрофицнрованный железнодорожный транспорт, при случайном касании ковшом экскаватора контактного 1 О провода все электрическое оборудование карьера, связанное общей заземляющей сетью с экскаватором, осуществившим касание, рельсы и подвижной состав оказываются под высоким напря-жением, опасным для жизни обслуживающего персонала. При этом токи замыкания на землю могут быть меньше рабочих токов электровозов.Известно устройство для защиты тя О говой сети, содержащее сумматор, один вход которого через блок задержки, а другой непосредственно подключены к трансформатору тока, пороговой элемент и исполнительный орган 1125Однако при коммутациях в сети возможны ложные срабатывания защиты.Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее трайсформатор тока, первый и второй пороговые элементы, логический элемент И, исполнительный элемент и быстродействующий выключатель. Такое устройство реагирует на одновременное появление броска тока в сети и напряжения на рельсах при касании ковшом экскаватора контактного провода 12).Однако при переменном токе характер переходного процесса зависит от начальных условий, т.е. от значений тока и напряжения в момент касания, и при определенных условиях бросок тока может вообще отсутствовать, Следовательно, недостатком известного устройства является невозможность использования в карьерных .тяговых сетях переменного тока.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем осуществления защиты сети как переменного, так и постоянного тока.Поставленная цельдостигается тем, что в устройство для защиты тяговой сети от однофазного замыкания на землю, содержащее трансформатор тока, первый и второй пороговые элементы, выходы которых подключены к входам логического элемента И, выход которого через исполнительный элемент связан с приводом выключателя, введены блок задержки, сумматор, первый и ,второй выпрямители, причем первый вход сумматора непосредственно, а второй - через блок задержки подключены к выходу трансформатора тока, выход сумматора через первый выпрямитель связан с входом первого порогового элемента, а вход второго порогового элемента через второй выпрямитель подключен к заземленномурельсу.Схема устройства приведена на чертеже.Устройство содержит трансформатортока 1, блок задержки 2, сумматор 3,первый и второй выпрямители 4 и 5,первый и второй пороговые элементы6 и 7, логический элемент И 8, выключатель 9, исполнительный элемент 10,рельс 11, контактный провод 12, экскаватор 13.К выходу трансформатора тока 1подключены первый вход сумматора 3и блок задержки 2, выход которого соединен со вторым входом сумматора 3,выход сумматора 3 через первый выпрямитель 4 соединен с входом первого порогового элемента 6, а вход второго порогового элемента 7 через второй выпрямитель 5 подключен к рельсу11, выходы первого и второго пороговых элементов 6 и 7 подключены к входам логического элемента И 8, а выходпоследнего через исполнительный элемент 10 соединен с приводом выключателя 9.В тяговых сетях переменного токаустройство работает следующим образом.В нормальном режиме сигнал на выходе сумматора 3 равенО- О,(с) + 0,2(с),где О (с) - выходйой сигнал трансформатора тока 1, пропорциональный току в тяговойсети;О (с) - выходной сигнал блока за 2.держки 2Блок 2 осуществляет задержку выходного сигнала трансформатора тока 1на время Т/2, равное половине периодаф ,питающего напряжения.Так как в установившемся режиметок тяговой сети представляет периодическую Функцию времени, то О (1)О( " Т/2) = -О, поэтомуО (с) = О. Напряжейие на рельсах опЪределяется рабочими токами электровозов, оно мало и не достигает уровнясрабатывания второго порогового элемента 7. Таким образом, на входах, аследовательно, и на выходах пороговых элементов 6 и 7 имеются низкиепотенциалы. Напряжение на выходе логического элемента И 8 равно нулю,.выключатель 9 замкнут.В случае касания ковшом экскаватора 13 контактного провода 12 в цепиФ состоящей из контактного провода 12, корпуса экскаватора 13, земли и рельсов 11, возникает ток. При этом полный ток в тяговой сети возрастает, а на рельсах появляется высокое напряжение. Сигнал на первом входе сумма-тора 3, пропорциональный току в тяговой сети, увеличивается, а на второмвходе с момента касания в течение времени Т/2 действует сигнал, пропорциональный току до касания. Следовательно, на выходе сумматора 3 в течениевремени Т/2 Формируется напряжение,пропорциональное разности токов втяговой сети после и до касания, которое выпрямляется первым выпрями телем 4 и вызывает срабатывание первого порогового элемента 6. Второйпороговый элемент 7 также срабатывает за счет действия на его входевыпрямленного вторым выпрямителем 5 Я напряжения на рельсе, Таким образом,на обоих входах логического элемента И 8 действуют высокие потенциалы,он переключается и через исполнительный элемент 10 производит отключениевыключателя 9.Так как в случае .касания ковшомэкскаватора контактного провода прилюбом характере переходного процессана входе первого порогового элемента 6 с момента касания в течение времени Т/2 действует сигнал, пропорциональный разности токов в тяговой сети до и после касания, то срабатывание устройства не зависит от начальных условий, т.е. значений тока инапряжения в момент касания.Изменения рабочих токов в тяговойсети, обусловленные включениями и отключениями электровозов, изменениями нагрузок и т.двызывают переклю чение первого порогового элемента 6,но не приводят к срабатыванию устройства, так как в нормальных режимахнапряжение на рельсах, обусловленноерабочими токами электровозов, мало и 4 не достигает уровня срабатываниявторого порогового элемента 7.При постоянном токе работа устройства происходит следующим образом.В нормальном режиме сигнал на выходе трансформатора 1 равен нулю. Напряжение на рельсах 11 мало и не достигает уровня срабатывания второгопорогового элемента 7. Следовательно,на выходах обоих пороговых элементов6 и 7 имеются низкие потенциалы, на пряжение на выходе логического элемента И 8 равно нулю, выключатель 9замкнут. При касании ковша экскаватора контактного провода возрастает: ток в тяговой сети и увеличивается напряжение на рельсах. На выходе трансформатора тока 1 возникает импульс, который через сумматор 3 и первый выпрямитель 4 поступает на вход первого порогового элемента 6 6 и вызывает его срабатывание, Второй792410 формула изобретения Ю, Барабановб Коррек оставиехред выдкая акова тор аказ 9591/5 Тираж 783 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4 иал ППП "Патент", г Ужгород, ул, Проектная,пороговый элемент 7 также переключается за счет проявления высокого напряжения на рельсах. Таким образом, на обоих входах логического элемента И 8 имеются высокие, потенциалы, он переключается и через исполни" тельный элемент 10 производит отключение выключателя 9.Через промежуток времени Т/2 йосле касания на второй вход сумматора 3 с выхода блока 2 поступает задержанный импульс, который является подтверждающнм. В случае отказа срабатывания при первом импульсе второй вызывает его срабатывание. Для устройств работающих при постоянном токе, время задержки Т/2 может быть выбрано любым, в частности равным ну" люеТаким образом, введение в устройство блока задержки, сумматора, первого и второго выпрямителей расширяет его функциональные возможности, а именно позволяет применять его в карьерных тяговых сетях постоянного и переменного токов.При этом, как показывает анализ работы схемы, в тяговых сетях переменного тока надежность защитного отключения не зависит от значений тока и напряжения в момент касания, что повышает безопасность эксплуатации. устройство для защиты тяговой сетиот одиофазного эаьыкания на землю,,содержащее трансформатор тока, первыйи второй пороговые элементы, выходыкоторых подключены к входам логического элемента И, выхсщ которого черезисполинтельный элемент связан с приводом аыключателя, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расшире 1 ф ния Функциональных возможностей путемосуществления защиты сети как переменного там и постоянного тока, введены блок задержки, сумматор, первыйи второй внпрямители, причем первый 1% вход сумааюра непосредственно, авторой - через блок задержки подключены квыходу трансформатора тока,выход сумматора через первый выпрямитель соединен с входом первого по О рогового элемента, а вход второго порогового элемента через второй выпрямитель подключен к заземленномурельсу. Источники информации,принятые ва внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 187872, кл. Н 02 Н 7/26, 1964. 2. Авторское свидетельство СССР В 527789, кл. Н 02 Н 3/08, 1976.