Устройство для защиты от замыкания на землю в электрической сети с глухозаземленной нейтралью

,1010687 СОЮЗ СОВЕТСНИсаиМнппюеюнРЕСПУБЛИН ШН 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Е ИЗОБРЕТ ТЕПЬСТВ Ю 13А.С.Херсонский деление всесоюзого проектно-изыс- но-исследовательельэнергопроект" 88.8)свидетельство СССРН 3/16, 1977. идетельство СССР Н 3/16, 1980.(Б 4) (Б 7) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЦИТЫ ОтЗАИЫКАНИЯ НА ЗЕИЛ 0 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙСЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕИЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ,содержащее канал формирования отключающего сигнала, на входе которогоустановлен датчик тока утечки, и ка"нал формирования сигнала запрета срабатывания, на входе которого установлен датчик тока в нулевом проводе,каждый канал состоит из последовательно включенных однонаправленного ОПИСАНК АВТОРСКОМУ(71) Украинское отного государственнкательского и научского института "С(56) 1. Авторское8 726617, кл. Н 022, Авторское свЮ 936157, кл. Н 02 ключа, дифференцирующей цепи, поро-гового элемента и расширителя импульсов, а также последовательносоединенные общие на два канала элемент ЗАПРЕТ и выходной орган, о т-,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройствав работе, в каждый из каналов введенорган выделения заднего фронта импульсов и элемент И, на один из вхо,дов которого подключен выход органа выделения заднего фронта импульсов, на второй его вход - выход порогового элемента, выход элементаИ подключен к соответствующему входуэлемента ЗАПРЕТ, а упомянутый ключвыполнен управляемым и к его управляющему входу подключен выход расширителя импульсов, пороговый элементвыполнен с перестраиваемым порогом,а цепь изменения его порога подключена входом к выходу органа выделения заднего фронта импульсов, входкоторого подключен к выходу расширителя импульсов,1 10106Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитыэлектрических сетей с глухозаземленной нейтралью от замыканий на землю,Известно устройство для защитыэлектрической сети,с глухозаземленной нейтралью от замыкания на землю,содержащее дифференциальный трансФорматор тока, охватывающий три фазных и нулевой проводы, для выделения тока утечки на землю, трансформаторный датчик тока в нулевом проводе, дифференцирующий блок для формирования отключающего сигнала по. скорости нарастания производной ) токаутечки и дифференцирующий блок дляФормирования сигнала запрета срабатывания по скорости нарастания ( производной )тока в нулевом проводе, элементЗАПРЕТ и выходной, орган, воздействующий на катушку управления выключателяпри наличии сигнала на его входе 11.Однако появление кратковременныхпомех большой амплитуды вызывает ложное срабатывание известного устройствар 5защиты от замыканий на землю.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является устройство, содержащее два канала, в которых сигналФормируется по скорости нарастания тока соответствующего датчика: каналФормирования отключающего сигнала сдатчиком (дифференциальным трансформаторрм)тока утечки на входе и каналформирования сигнала запрета срабатывания с датчиком 1,трансформатором )тока в нулевом проводе,Каждый из каналов состоит из дифференцирующего блока этот-блок включает" в себя выпрямитель, фильтр идифференциатор ), порогового элемента,выделяющего скорость нарастания токаи включенного на выход дифференцирующего блока, двух расширителей импуль",сов, первый из них включен на выходпорогового элемента, а выход этоорасширителя импульсов соединен с входом второго расширителя импульсов ивходом управления ключа, подключающего выход датчика к блоку Фиксацииуровня, выход которого соединен с одним из входов блока вычитания, на второй вход этого блока подключен выходдатчика, выход блока вычитания подключен через ключ к пороговому элементу 55для выделения приращения тока, выходрасширителя импульсов подключен к управляющему входу ключа. Выходные сиг 87 1налы обоих каналов подключены на входы элемента ЗАПРЕТ 1 воздействующего на отключение коммутационного аппарата через выходной орган.Устройство обеспечивает необходи" мую помехозащищенность, так как оно позволяет отстроиться от кратковременных помех большой амплитуды 1 2.Однако это устройство сложно и неДостаточно надежно в работе.Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе.Поставленная цель достигается тем, что е устройстве для защиты от замыкания на землю электрической сети с глухозаземленной нейтралью, содержащем канал формирования отключающего сигнала, на входе которого установлен датчик тока утечки, и канал формирования сигнала запрета срабатывания, на входе которого установ" лен датчик тока в нулевом проводе, каждый канал состоит из последовательно включенныходнонаправленного ключа, дифференцирующей цепи, порогового элемента и расширителя импульсов, а также последовательно соединенные общие на два канала элемент ЗАПРЕТ и выходной орган, в каждый из каналов введен орган выделения заднего фронта импульсов и элемент И, на один из входов которого подключен выход органа выделения заднего Фронта импульсов, на второй его вход - выход порогового элемента, выход элемента И подключен к соответствующему входу элемента ЗАПРЕТ, а упомянутый ключ выполнен управляемым и к его управляющему входу подключен выход расширителя импульсов, пороговый элемент выполнен с перестраиваемым порогом, а цепь изменения его порога подключена к выходу органа выделения заднего фронта импульсов, вход которого подключен к выходу расширителя импульсовНа чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 тока утечки, включенный на вход канала 1 формирования отключающего сигнала, и датчик 2 тока в нулевом проводе, включенный на вход канала П- формирования сигнала запрета. В сетях переменного тока датчик состоит из дифференциального транс,Форматора тока, охватывающего все1010687 фазные и нулевой проводы защищаемой линии, датчик 2 - из трансформатора тока нулевого провода, а навыходы трансформатор 4 е подключенывыпрямители и сглаживающие фильтры. 5В сетях постоянного хак датчикивцполняются известными способами,.например с использованием шунтов.Каждый из датчиков 1 и 2 подключен через однонаправленный ключ 3 10к входу дифференцирующей цепи 4,выход которой подключен к входу порогового элемента 5, выполненного сперестраиваемым порогом, выход последнего подключен на вход расширятеля 6 импульсов, выход которогоподключен на вход схемы 7 выделениязаднего фронта импульсов и на управляющий вход однонаправленного ключа3. Выход органа 7 выделения заднего фронта подключен на вход элементаИ 8 и на управляющий вход порогового элемента 5. Эта цель воздействуетна изменение порога. На второй входэлемента И 8 подключен выход поро- Игового элемента 5, а выходы элементов И обоих каналов подключены навходы элемента ЗАПРЕТ 9, сигнал навыходе которого через выходной орган10 воздействует на отключение комму- звтационного аппарата 11.Устройство работает следующим образомНа выходе датчика 1 тока утечкивозникает напряжение, пропорциональнде току утечки линии,В стационарном режиме на выходедифференцирующей цепи 4 напряжениеотсутствует, поэтому отсутствует напряжение-на выходах порогового элемента 5, расширителя 6 импульсов,органа 7 выделения заднего Фронтаимпульсов, на входах элемента И,а значит, и на входе первого канала.В стационарном режиме нулевого про 45вода второй канал работает аналогично первому.При замыкании какого-либо проводана .землю появляется бросок тока утечки и, следовательно, выходного напряЮжения на выходе датчика 1, Этот бросок через замкнутый однонаправленныйключ 3 и дифференцирующую цепь 4 вызывает появление на выходе цепи 4импульса напряжения, амплитуда которого пропорциональна скорости нараста 55ния тока утечки. Если амплитуда импульса превосходит порог элемента 5,запускается расширитель 6 импульсов 4на время Д 1, импульс на его выходезапускает орган выделения заднегЬфронта импульсов и размыкает однонаправляемый ключ 3 на указанное время.При разомкнутом однонаправленномключе 3 дифференцирующая цепь 4, выполняет функции фиксации уровня токав начале интервала Д Е, сравнения суровнем тока в конце интервала, когдаключ замыкается, и выделения приращения тока за указанный интервал, Навыходе. органа 7 выделения заднегофронта появляется импульс, перестраивающий порог в пороговом элементе 5на порог по приращению тока, Если порог по приращению тока превышен, топодается импульс на один из входовэлемента И 8, на второй его вход подается импульс с выхода органа выделения заднего фронта импульсов и навыходе элемента И 8, а значит,и навыходе первого канала появляется сигнал на отключение,Порог в пороговом элементе второго канала формирования сигнала запрета срабатывания выбирается так,что незначительный бросок тока илиего отсутствие в нулевом проводе неприводят к появлению сигнала запретаи поэтому происходит отключение коммутационного аппарата 1 1,При коммутациях нагрузок такжевозникают броски токов утечки и навыходе канала 1 появляется сигнал.Однако в этом случае имеет место синхронный бросок тока в нулевом проводе, запускающий второй канал, на выходе которого появляется сигнал, препятствующий прохождению сигнала .первого канала на выходной орган 10 через элемент ЗАПРЕТ и срабатывания за-,щиты не происходит.Устройство защиты может быть установлено на любом выключателе, оборудованном дистанционным расцейителем:Технико-экономический эффект от внед,рения изобретения заключается в упрощении устройства благодаря уменьшениюколичества элементов и совмещениюфункций: применение порогового элемента с перестраиваемцм порогом позволяет исключить из схемы второй пороговый элемент, использование дифференцирующей цепи с разомкнутым ключом навходе позволяет исключить блок Фиксации уровня, блок вычитания и ключ, асхема выделения заднего фронта позволяет исключить второй расширитель импульсов.Ю 103 0687При отсутствии особх требований с эталонным напряжением следует толь,к точности и быстродействию устрой- ко обеспечить возможность внешнего ство выполняется достаточно просто." управления этим напряжением ), в рас-, а качестве ключа 3 используют биполяр- щирителе 6 импульсов исйользуетсяждуный или полевой транзистор, диФФерен- з щий мультивибратор,а орган 7 выделения цирующая цепь 4 пассивная, на ВГ-эле- заднего Фронта состоит издифференцирументах, пороговый элементпостроен ющей ВС-цепи и однополупериодноговыпо любой известной схеме сравнения прямителя с соответствующей полярностью. Ф ВНИИПИ Заказ 2499/йираж 61 Подписное илиал ППП "ПатентУжгород, ул. Проектная,