Устройство для защиты от токов однофазного замыкания трехфазных электросетей с изолированной нейтралью

(51) ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ЗОБРЕТЕНИ ОПИС ЛЬСТВ(71) Научцо-исследовательский, проектнс конструкторский и технолсгический ицститут комплектного электроцривода(56) Авторское свидетельство СССР(54) )СТРОЙСТВО,),.1 Я ЗАШИТЫ ОТ ТОКОВ О,1 НОФАЗНОГО ЗА)ЧЫ КАНИ Я ТРЕХФАЗНЬ 1 Х 3.1 ЕКТРОСЕТЕ 1 С ИЗО:1 ИГОВАННОИ НЕ)иТРА,(1.)О(57) Изобретецие относится к об,)асзи э,)ектротехники, в частности к устройствам дщиты от одцофазньх зачыканий цд зечлю и к защитцым устройствам элс ктробезоцасности и противопожарной техники, и может быть использовано в любой отрасли цромыц)леццости, сельского хозяйства, транспорта, строительства и связи, где применяются источцики электропитания как стационарные, тдк и передвижные, с изо,)иип пипа д 7 пИалацеик К АВТОРСКОМУ СВ рОВд иной или компс нсров 1 н ной нсйтр 1. Нк нацряжецием до 10(10 В. 1)ел 1, зоб(н гс ни повышецие достовершсти срабдтышци Виты и ее быстродействия 11 ри дцсрмальноч режиме работы э,)сктрс)ссги си)н;)ль) с определителя 4 фазы с ьч)зрснси ци. ВО;1 И МОСТЬЮ ИЗ,1 я И И СЕТ ц ц с ИЗ МСр НТС, 15 активного сон ротив,)сни 1 гс)стундкг и; логический бзок 6, Выцолцеццый цо схсмс 3 2 И Сигнд,) с Вь)ход логи 1 есксГО б,11)- кд поступает чсрез элемецт цдмти с бло. кировкой и усилитсль цд уцравлян)щий ВХОД СООТВСЪТСТВХ К)ЦЬЕ)О Ц 1 НТИРЧК)ц(ЕГО ВЬ 1. ключателя 3 5. 1(ос,)едций открывдетс и замыкает цовреждеццый у чдсток сети нд землн через нредох раните,)ь, )дн)уцти. ровацный резистороч, и датчик 12 тока.1 ри превышении Величиной ток;1 1 нрог). вс)го значения сил)дл с выход; датчика т окд через фор ч ровд те,)ь 13 и ч цул ьсов )итстуцает ца вход блокивки элс чец гов цдчяти, которь)е )тклкчдк)т 1 цуцтирук) щие выключатели В случае ч 1 сго)дзнс) О зачыкация при значительной Ве.)ичице то. кд через шунтируюшнй ныключдтсль нр исходит церегорацис нредохрдцителя в 1(еци шуцтирующего ныклк)чдтеля и ве,)ичицд гока через последций огрдничивдетс со противлением. 4 з.н. ф-.)ы,Нл.411)обретени( огносится к электротехнике, в чд гн)сти к устройствам защиты от однофа Иых зачыканий на землю и к зд(цитныл( хстросНдч электробезоцдсцости и прогивоцождрной те(ники, и может быть ис Гол ьзовд(го в л юбой отрасли п ромы шленцоси, сел ы ког) .хозяйства, транспорта, с гроитсгьств и связи, ле цри меня)т 5 источники лектроцитдния, кдк стацион;рные, тдк и ц(ревижнье, с изолированной или компенсированной нейтрдлью напряженц ч ло ООО В.11 ел к) изобретения является повышение .Нсовершцти срабатывания зашиты и ее быстродействия.11 д чертеж( црелстдвлснд функциональнаях(мд предлагаемого устройства.,стройство состоит из определителя(дх кнх вц ися нд зечлк фд ы, соедин( цноп первьм, вторыч н третьич вхолдчифд дми эл(ктрос(ти и четвертым с чляцой шнш)й, д вхо,(ми с соот. нгыкцИхи цервыч, вторым и третьим ц ход;м и блока 2 уцравления, который ы,лами цри(е;Инеи к управляющим ,и кродам цупирхюпих выключателей 3ыцо.ценных, напричер, на встречно цк,Нны, цтронных тиристордх1 рвые выводы цунтирующих выклкчдл (, 6 чсрез ограничительные резисторы 6 8(нгв(гственно, зашунтированные быстплеисНхкшими цре,охрнителячи ) 1, ц.сн.Нцсны к (1)зал( .(кгросс ги Врые зыьч.ы цх нтирукпи., выключателей 3; с,1 ин ны нчстс и чрез датчик 2 тока ри е.Нн( нк з( ч, янй Нин(Выход датчика 2 тока соединен с вхо,(оч фрмировдт(ля 1:3 импульсов, выахо; когор)го соелинсц с четвертыч вхолоч блока 2 уцрнгения.Онрелелитегьзчкнувшс йся на землю фд.ы солержит определитель 14 фазы с возисцей проводил(стьк (полной) изог)яции сети огносиг(.ьно земли, измеритль 1,к Нвни о сопюгивл ния и,)огический лк 16. В кд цсгве определителя 14 фазы с возро цси и роволц чостьк изоляции может быть исцользондцо и вес) ш( техническое реш(- ци, облалдкнцее лос гаточцычи бы(тро,сйствием и чувсз витезьнол ью, реагируюненд пропссы в электросети возцикаюцие цол лей твием новы(пения цр(нолих(и и и (ог 5 ции о,1 ной из фаз.1(х(ерите.ь 6 активного сопротивления и.о,янин сети содержит цоследовательн ГОС,ИНСНН Г)ТЧИК 7 СОПРОТИВЛЕНИЯ, .(- текгор 18 абсолютных значений экстр мхмов и пороговый элечент 19.Фор мирьч ге, ь3 им цх льсов сдержит цо, е.(ов;т,ьн((е.Ицецнн цр обрзовас.ь 2 О пр(чснного тока в выцрячлецц( и;цряж ни, пороговый эгехе,21 и Э, .М Г )3(М 5(ТИ. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ьлок 2 управления имеет три канала, каждый из которых содержит последовательно соелиценные элемент 23 памяти с блокировкой и усилительный элел(ент 24.Ул ройство работает следующим образом.В норчальном режиме работы электрической сети, т. е. Нри отсутствии в сети повреждения изоляции одной из фаз, соответтвх кнцего олнофазному замыканию на землю или прикосновению человека к фазночу проволу, а также при отсутствии перекоса емкостей фаз и напряжений сети относительно земли определитель 14 фазы с возросшей проволимостыо изоляции и измеритель 15 активного сопротивления изоляции:(е возбуждены и на их выходах отсчттвх к)т сиГна;)ы, цоэтому с выходов логического блока 16, реализующего логические функции ю = - ХлХ в=ХвХв, с = =ХХ, раз реадющи. сигналы на входы блока 2 уцрдвления не поступают, соответственно нд выходах блока 2 управления сигналы, управлякшие шунтирующими выклю Ителями5, также отсутствуют, поэтому последние находятся в отключенном состоянии и не замыкают на землю контролируемые фазы сети11 рц наличии перекоса емкостей или нацряжеций фаз сети относительно земли определитель 4 фазы с возросшей проволимостьк изоляции срабатывает и ца одном из его выхолов, согветствуюшим фазе . Ндибольц(й ел(костьк, появляется сиг нал, н то же время на выхоле изме рит(ля 15 активного ч)противления изо.Яции сигцдл отутствует вви;х того, что величина дктивного сопротивления изоляции сти зд счет перекоса емкотей или напряжений не изменяется, д )дк кдк на входы логического блока 16 цоступает только олин сигнал, указанные логические функции не реализуются и на выо;1 дх логического блока 16 сигналы отсутствук)т, н)эгочх дальнейшей работы ) стройстнд це происходит.Гри возникновении в контролируемой сети лнофазного замыкания на землк или в сл чде прикосновения человека к одной из фдз цроисхолит увеличс ние активной нр(вдимости изоляции этой фазы и снижение дктивног сопротивления сети относительно земли, гго является характерным признаком рассматриваемых вилов поврежлеций. 1 оэтому нд соответствующем цовржл нцой фазе выходе опрелелителя 4 фазы с возросшей проводимостью изоляции цоявляетс 5 информационный сигнал Хили Х или Х, На вы.оде порогового элечецтд 1) измерителя 5 величины активного сопротивления изоляции также появляется информационный сигнал Х. Ндичнс лвух информационных сигналов Хи.и Х или Х, и Х на соответствующих входах логического 6 лока 16 приводит к ( Г о с р ) 6 ( т ь в а и и о, ц о Л Л е Йт в и е ч ч ( Г о н д14выходе, соответствующем поврежденной фазе, появляется разрешаюгций сигнал или Ъ(в, или 1 который через блок 2 управления передается на управляюций электрод оден)го из шунтирующих выключателей 3 -5. Под действием управляющего сигнала шунтирующий выключатель 3 - 5, подключенный через ограничительный резистор 6, 7, 8, зашунтировацный предохранителем 9, О, 11 к поврежденной фазе, срабатывает и через датчик2 тока, обладающий незначительным сопротивлением, соединяет поврежденную фазу с землей, осуцествляя тем самым шунтирование места повреждения.При возникновении одцофазИоп короткого замыкания ца землю внутри источника или потребителя электроэнергии устройство также срабатывает и иу нтирует место повреждения. При этом цср.3 вклк- ченный шуцтирующий выключатель Л, 4, 5, соответствующий цовреж;и иной фазе, датчик 12 тока и земляную шину протекает цасгь тока нагрузки, величина которого Определяется местом повреждения от нацд.гд конца обмоток источника или цотребит(- ля. Прицем проткдющий ток Н 0 своей величине цревышзет ток, возникакщий цри повреждениях вне источцикд или цотребит(ля э.ектроэ(ерги 3.Под дей(твием тока, цротеканщего через ддтчик 12 тока, нз Выхо,1( цо(- ледиего цояв.(яется сигнз,1, цроцорциоц(лг,- ный цротекак)щему току, который шдат.ся цз Вход форл(ировдтеля 13 импульсов В сгу 1 з( црс выцения цостл цакнцим сигналом Ве.)ичины устав)вки иоро(з срабатывания пороговыи элемент 21 срзбдтьгвзт, эл(мцт памяти запоминает .1 днше состояние на )ремя, цокз не будет цроизв- ден Возврат схемы устройства в исход.нос состоя)ие.(: Выхода элеменз 22 памяти сигцдлпоступает на четвртый Вхо,1 блока 2 управления, поступивший сигна. снимает с выхода блока 2 управления сигнал управления шунтирукщим выключателем 3, 4, 5 и блокирует дальцейшук) работу схемы лстройства. Шунтирующий Выключатель, который был включен, отклк)чается и тем самым ликвидирует цуцти рова цие местаповреж,1 ения. С)гц(3,1 ( вых 0,1 а элемента 22 цдмяти также поступает в цени управления и сигнализации эгктроустановкой, обеспечивая, тем самым, сигнализацию о повреждении внутри источника или потребителя электромер; ииЗащита шунтирукицих Выключзгелей от сверхтоков о(уцествляется следуки(им Образом.В случае шунтирования одгнй из фаз сети и цри Гтсутствии короткого замыкания на землю в другой фазе путь тока ц Роходит Оч з цлнти)О В 1313 ной (Рз:5 ы и(.1 Г 3 соответствующий цуцтирл кщий цредохра 153154нитель 9, 10, 11, минуя соответствук)цие ограничительные резисторы 6, 7, 8, цлцтирующий даннук) фазл выключатель 3, 4, 5, датчик 12 тока, зелгЯнлк) ц 3 нх црово;Еимости изоляции электросети и источник 5электропитания к месту шунтирования, тем самым обеспечивается эффективное снижение тока в месте цовреждеция. В сллцае шунтирования одной из фаз и возникновения в другой фазе короткого замыкз ция на землю цод действием токд двухфазного короткого замыкания шунтирук- щий предохранитель 9, 10, 1, соединенный с зацунтированной фазой, перегорает и вводит в цепь тока соответствую(ций ограничительный резистор 6, 7, 8, который огрдничивает ток, протекающий через Включенный цунтируюцт(Й выключатель 3, 4, 5, до безопасной величины, тем самым предотвращает Выход Нуцтирующего Выклкчдтеля из строя, а это позволяет в качестве цу(тирук)ц 1(х выклкчзтелй применять менее мощные кол(мутационньн элементы (. цельк) более глубокого ограничения тока, цротекакщеп через место цовреж;ения, возможи цримецецие компецсирлкщего лстронтвд.Таким обр(3 зим, и(.ИО.1 ьзойз и ие и р(.,1(1;вгдемого устройства цо сравнению с из.Е 3(СГНЫЛ ЦОЗЕН),3 ЯР 1 НОВЬСИТЬ УРОВЕНЬ ЭГ)ЕКТРО(:30 цдс 30(ти цри эксплуатации электролстзцовок ( изо.ировдннои цейтрдлью зд с нт 3 0 ц 0 В ы ц 1 (. н и 51 6 ы с т р 0;1 (. й (. т Б и я и:1 О (. т 0 В Р р н Г) с т 1(рабзтьгв(3 ния зе 3 цгиты.Фмя.г(г гг:300 Р(т(нг(г1. Устрост 3 Г,ля защиты от токов 35 (7,1 н(7;3,ного .11)1 ь 1 ь(1 НИ 51 1 реф(1 з ныл э,нктр 0 -сетей с изолировдццой цйтрдльо, содржаНее оцре 1 гИтел фазы с возросцн й цроводимостьк изоляции сети, вхо;1 ы кото- РОГО ЦОДСОЕДИЦЕНЫ К КЛЕМл(аМ ДЛЯ ЦОД- клк)чения к фдзныл проводам, а выходы 40 к первому, второму и третьему входамлогического блока, выполненного цо схеме 3-2 И, шуцтирующие Выключатели цо числу фдз, подсоединенные с первыми выво 1 ами к клеммам для подключения к фаз цым провода и электросети, От.гичающеесч тем, что, с целью новы цения достоверности срабатывания защиты и е быстродействия, введены первый, второй и третий элелцты памяти с блокировкой, первый, второй и третий усилители, датчик тока, формирователь импу.ьсов, измеритель активного соцротивлеция из 01 яции отцо(ите.ьно земли, причем входы алел(ецтов цзмяти соединены с соответствующими выходами логического блока, а выли)ды ч(рез усилители по;Еклк)цены к л правляющим Вхо,1 дм 55 ( оответствукцци, гиунтируюцих Выклкцзтелей, да)чик тока подключен леждл вгорыми Выводами гцунтирук)щих Выклк)чдт(л( й, Гедиценных в общук точку, и клеммой( г,(ни е,(ь .Т Бис(,киени1 Ч (;(л(р1)л 1 екрг л 1 В( рее Коррелтор Ристин л.или( ЗИ) И,и и ри,л 1 ьэО 11,1 и и сносБ 1111111111 ) 1,(р,и;(,( лоч (,( .1 и е.,(м и )Вр гений и отлрьт(й5 ,(, (, ( ж) 1,( ел (и )(.,В)11)и( и),.( гнн( и и) (,1 иел(и ии,и(ринги, ( Х)корио .) 1 р(игн (н, 1 ЛЛЯ ПОЛКЛЮ и ЦИЯ К ЗЕМЛЯНОЙ ШИНЕ, ВЫХОД датчика тка полсоелицец к входу формирователя импульсон, выход которого соединен с нхолом блокировки каждого элемента памяги, измеритель активного сопротинлеция изоляции полсоелицен с первым, вторым и третьим нхолами к клеммам лля полклкчения к фазным пронолам электросети и четвертым входом - к клемме лля н к земляной шине, а НЫХО,1 М к четвертому входу упомя- путоО логического блока2 Устройсно по и. 1, Отличающееся гсм, ч го имеритель активного сопротинЛСЦИ 51 И1511 НИ1 КТРОСЕТИ ОТЦОСИТЕЛЬЦО е м.и выцо.цен н ниле последовательно склип цнык личика активцого сопротивления и 15 нииеекгорт абсолктцх зцачеций экстремумов и порогового элемента с регулируемым порогом срабатывания.3. Устройство по и. 1, отличающеесятем, что нуцтируюшие выключатели соединены последовательно с резисторами, зашунтироваццыми пелохрацителями.4. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что формирователь импульсов выполцец в ниле последовательно соединенных преобразователя переменного тока в вы О прямлеццое напряжение, порогового элемец.та с регулируемым порогом срабатывания и элемента памяти. О Устройство НО и, 1, отличающеесятем, что шунтирукипие выключатели выпол цены в ниле нстречцо включеццых оптроцных тиристорон.