Устройство для защиты от токов утечки в электрической сети с изолированной нейтралью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК СЮ 4 Н 02 Н 5/12 3/17 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Колосюк В,П, Защитное отключение рудничных электроустановок.М,: Недра, 1980, с. 148, 150-161.Авторское свидетельство СССР1 ф 1198635, кл. Н 02 Н 3/17, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОУТЕЧКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬИ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам защиты от токов утечки электрических сетей с изолированной нейтралью для горнорудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом постоянного и переменного тока. Лель изобретения - повышение надежности в работе устройства. Напряжение непромьпппенной час" тоты, формируемое генератором 1 на конденсаторе 21, соответствует по фазе напряжению на элементах утечки сети К, С и С , Это напряжение через усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и двухполу7 Х1 э 3 л 09 периодный выпрямитель 7 подается на Аормирователь Я импульсов перехода напряжения через нуль. Импульсы с выхода Аормирователя 8 подаются на тактовый вход регистра 16 и через,. элемент выдержки времени 10 на первый вход интегратора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого усилителя 5, прошедший через управляемый ключ 11 илиуправляемый ключ 12 с Аазовращателем 13, Сигнал с выхода интегратора Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам защитыот токов утечки электрических сетейс изолированной нейтралью для горнорудных машин, в том числе и с Регулируемым полупроводниковым электроприводом постоянного и переменного тока.Цель изобретения - повьппение надежности работы устройства.На чертеже приведена структурная 0схема устройства.Устройство содержит генератор 1оперативного напряжения с трансформа".,торным выходом, блок 2 присоединенияк сети, полосовые Фильтры 3 и 4, первый усилитель 5, второй усилитель 6с автоматической регулировкой усиления (АРУ), двухполупериодный выпрямитель 7, Формирователь 8 импульсовперехода напряжения через нуль, триггер 9, элемент 10 выдержки времени,первый 11 и второй 12 ключи, фазовращатель 13, интегратор 14, аналогоциАровой преобразователь (АЦП) 15,регистр 16, пороговый орган 17, исполнительный элемент 18 и элемент 19индикации, резистор 20 нагрузки иемкость 21 нагрузки, тиристорный преобразователь 22 и двигатель 23,Блок 2 присоединения служит для 30подключения генератора 1 оперативно"го напряжения. между Фазами контролируемой сети и землей. Кроме этого,устройство присоединения служит дляобразования заданной величины сопротивления между сетевым источникомнапряжения и землей, Полосовые фильтры 3 и 4 выделяют полезный сигнал счастотой оперативного генератора. 14 подается на вход аналого-цифрового преобразователя 15, на входе которого сигнал пропорциональный 1и косинусу угла р , представлен вцифровом виде. Этот сигнал подаетсяна пороговый орган 17 и элемент индикации 19Введение усилителя сАРУ и предложенная схема устройствапозволяют повысить надежность устройства в работе при изменяющихся характеристиках контролируемой электрической сети, 1 ил,Резистор 20, Фильтр 3 и первый усилитель 5 образуют канал измерения модуля тока утечки, Емкость 21, фильтр 4, второй усилитель 6, двухполупе - риодный выпрямитель 7, формирователь 8 нулевых уровней напряжения и триггер 9 образуют канал опорного сигнала. Ключи 11 и 12,. Фазовращатель 13, интегратор 14 и АЦП 15 образуют преобразователь Аункции.11 соз= а в электрический сигнал в цифровом виде. Регистр 16 служит для синхронизации временных интервалов считывания инАормации с АЦП и хранения ее в промежутках между считываниями.Элемент 10 иццержки времени служит для Аормирования импульса установки исходного состояния (нуля) интегратора после очередного периода измерения, Пороговым органом 17 устанавливается порог срабатывания исполнительного элемента 18. Элемент 19 индикации служит для визуального контроля величины сопротивления изоляции контролируемой .сети.Устройство защиты от токов утечки работает следующим образом.Генератор 1 Формирует оператив,ное напряжение синусоидальной формы непромьппленной частоты. Это напряжение через резистор 20и блок 2 присоединения прикладывается между фазами контролируемой сети и землей. Через сопротивление изоляции 21 емкость сети С 1, С 2, сопротивление и конденсатор нагрузки создается цепь для измерения тока утечки, создаваемого генератором оперативного напряжения.1453509 Устройство для защиты от токов 55утечки в электрическои сети с изолированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные блок присоединения к сети, генератор оперативного Падение напряжения на резисторе 20через полосовой фильтр 3 подаетсяна первый усилитель 5. Выходное напряжение усилителя 5 пропорциональноможулю тока утечки 1 и равноЦ = К 1Напряжение на конденсаторе 21 поФазе соответствует напряжению наэлементах утечки сети К, С 1 и С 2Это напряжение подается через полосовой Фильтр 4 на второй усилитель 6с АРУ. За счет введения АРУ величинавыходного напряжения усилителя 6 изменяется незначительно при колебаниях в широких пределах параметров сети Кя и С 1, С 2. Это напряжение подается на двухполупериодный выпрямитель, а с его выхода - на Формирователь 8 импульсов перехода напряжениячерез нуль,На выходе Формирователя 8 формируются остроконечные импульсы, соответствующие моментам перехода входного напряжения через нуль,Сигнал "на выходе элемента 10 выдержки времени Формируется с задержкой по отношению к сигналам на еговходе. В результате создается необходимый временной .интервал между моментами записи информации из АЦП врегистр, производимыми по сигналамформирователя 8, и установкой "нуля"интегратора, осуществляемой по сигналам элемента 10 выдержки времени.Сигналы с выхода Формирователя 8подаются на триггер 9. Прямым и инверсным выходам триггера 9 управляются соответственно первый 11 и второй 12 ключи, С помощью этих ключейвыходное напряжение первого усилите- .ля 5 подключается непосредственнок интегратору 14 (ключ 11), либо через Фазовращатель 13 (ключ 12). В результате на входе интегратора 14 напряжение имеет вид разнополярныхполусинусоид. Амплитуда этого сигнала пропорциональна величине токаутечки, а длительность отрицательной и положительных ооставляющихполусинусоид определяется сдвигомФаз между напряжением и током оперативного генератора, т,е, соотношением активной составляющей и полного .тока утечки, Угол сдвигаЧ"= агссоз - ,фгде К - сопротивление изоляции кабеля; Е - полное сопротивление утечки в сети.По окончании процесса интегрирования на промежутке= 0,5 Т на выходе интегратора 14 напряжение пропорционально произведению модуля тока утечки 1 и косинуса угла ( , т.е,П= К 1 созЦ= К 1 10 интгде К - коэффициент пропорциональности1,ь- активная составляющая токаутечки. Сигнал с выхода интегратора 14подается на АЦП 15, на выходе кото"рого он имеет цифровой вид. Этотсигнал через регистр 16 подаетсяна пороговый орган 17 и элемент 19 20 индикации. Запись информации в регистр 16 производится в моменты подачи импульсов с выхода Формировате"ля 8. Установка исходного состояния(сброс на нуль) интегратора производится импульсами, Формируемыми навыходе элемента 10 выдержки времени.При отсутствии активной составляющей утечки напряжения опорногои измерительного каналов имеют сдвигпо Лазе на Ф/2.В результате разнополярные импульсы напряжения на выходе интегратораравны и симметричны и его выходноенапряжение равно нулю.З 5 При возникновении активной утечкивозрастает действующее значение модуля тока утечки и возникает асимметрия разнополярных сигналов на входеинтегратора за счет изменения угла 40сдвига (с - . В результате на выхо 2де интегратора формируется напряжение, пропорциональное активное составляющей тока утечки, однозначноопределяющее величину сопротивленияутечки. При 1 1, где 1 ртуставка срабатывания порогового органа, срабатывает пороговый орган иформируется команда на отключение 50 контролируемой сети. формула изобретенияСоставитель Т. СуриновТехред И,Дидык Корректор С. ЧерниювЮю юев и Редактор Н. Лазаренко Заказ 7294/51 Тираж 605 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14 напряжения и резистор нагрузки, подключенный к заземлителю, конденсатор нагрузки, подключенный между заземпителем и точкой соединения упомянутых генератора и блока присоединения, первую цепь последовательно соединенных первого полосового фильтра и первого усилителя, вторую цепь последо,вательно соединенных второго полосо,вого фильтра и второго усилителя, причем первая цепь подключена к резистору нагрузки, а вторая - к конденсатору нагрузки, последовательно соединенные формирователь импульсов перехода напряжения через нуль и триггер, последовательно соединенные пороговый орган и исполнительный элемент, элемент индикации, подключенный к входу порогового органа и эле-. мент выдержки времени, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него дополнительно введены двухпо 53509 6лупериодный выпрямитель, два аналоговых ключа, Аазовращатель, интегратор,аналого-цйровой преобразователь и 5регистр причем выход второго усилиЭтеля через двухполупериодный выпрями-"тель соединен с входом упомянутогоформирователя импульсов, выход которого подключен к тактовому входу регистра и через элемент выдержки времени к первому входу интегратора,выход первого усилителя через парал"лельно включенные первый аналоговыйключ и второй аналоговый ключ с фазовращателем на выходе подключен квторому входу интегратора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу регистра, выход которого подключен к входу порогового органа,управляющие входы первого и второгоключей подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно.