Устройство для защиты от токов утечек в трехфазной сети с изолированной нейтралью

(45) Дата опубликования описания 2 З, г)о, 1,Н 02 Н 3/16 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открьтий(53) УДК 621,316, .925 (088,8) 72) Авторы изобретения И, И, Коваленко и Н, П, Оггьхоьнк Лонепки)11 Ордена Трудового Красного З)га) ге)пг пог 1 итехннческийинститут(54) УСТРОЙСТВО Г)ЛЯ ЗИЦИТЫ ОТ ТОКОВ УТВ 1 К В ТРЕХфАЗНОЙ СЕТИ С ИЗГГ 111 РСВ)ННО 151 НЕЙТРАЛ 11 Ы 0 Изобретение относится к огласти защиты ОТ ТОКОВ ГЛГЕСк В СЕТ 51 Х ГЗОЛИРОБДННОГ ИСЙТ- ра 1 Ио и може Оьть ипользгвано Б Крцгй и РОМЫ Ц 1,1 Е ИОСТ; .Извес)но рслс утечки, коцтролцругошсс омцческое сопротивление изоляции 11. Однако при грикоснОВБ 1 ии к тОКОВедмигиз 1 ят 51 м Величина тока через че, Овска зависит и 01 ьк; от активного сопротивлс ния изоляции, О от емкости с(ти.Известны комцецс;)торы типы АЗАК. компенируюцие емкостнук составлягошую токд утечки 12. Эти япцдряты имент низко собственгпе сопротгиЛени и созданг цовыц снук опасность эксплуаташ;ц сетей с изолировд Ной нейтрдлью.Известносройство,г,я 3 Ниц ы от цг 1 яжения электричсским током в грехазцг 1 х сетях с изос 51 ровяцц(1 цсйтрдльк :51.Данное устройс ГБО 51 В 1 яется няи 00,1 сс г,1 изКЦМ и ОИИСЫГ)ЯСМОМ) ИО 1.(ЦгЧЕСК(1 СтигОТЦ и ности амому резусьтдту.7 г) 110 В данно) устрОЙстБС ставки ОтклОсии 51 О 1 офЯЗИЬ 1 Х1 1( и ЗГ)ВИСЯТ (Т БС 1 ГЧИНЫ С)ц(ОС ти сети, причем иовы 1 акгся пр уменьСции емкости ц при изменеи дпряжения, если не и роцорцион ял ьцы последн 1 м. Целью ндстоя 1 цего изобретения является Совышцие чувствительности и надежности.Это достигается тем, что в предлагаемом ) стройстве для зашигы от токов теси в трехязг 1 ОЙ сти с изолирОВ;иной неЙтря 1 ью, содерждш(.". соединеццые В мзсл измерительнье р- зисторы, параллельно которым присоединены пороговые .лем нты, один из резисторов здзечлен, а другис через ограничительные рсзис)оры и диоды присоединены и фазам сети, ем иост по я, 11)1)1 етр. неитгд.1 ьная точка которого здземле:а черз емкость, блок шуц 1 ироБяция цогр(ждсццой фазы и датчик напряже, ия, допо,1 тельно вцдецы блок коррекции ) ставок 10 цдпряжци;о и блок переноса критического сопротивления В область отключаюи( сопротивлений однофязных утечек, Выход церн( 0 Олок)1 и псрвыЙ Выход ВторОГО Олока 1)клкисны вежд з)лей ц анодами дополните,)ьньп( диодов, сосдицгины.; с кдзаннг.)1 и из срТегьц 1,м 1 резиТОрями и ПОЛОжительцы)1 и(люсо датчик) няпряж.Ния, Второй Вы. хо. второго блока включен между узлом измерит 51511.( рез:стороь и анода)ц доялИтельцы.; дигдов, вход первого блока и первый вход Второго блока цодклгочецы к отри цдте,ьнг)1 у п(л 10." дятИк)1 цапряжения, Вто. рой вход Ворого блока - и змлс, а третий -к резистору, включенному между анодами дополнительных диодов и через стабилитрон и диод, нейтральной точкой указанного асимметра, которая дополнительно заземлена через последовательно соединенные диоды и стабилитрон, причем блок коррекции уставок по напряжению может быть выполнен на транзисторе, в цепи коллектора которого включен резистор а в цепи базы - стабилитрон, а блок переноса критического сопротивления в область отключающих сопротивлений однофазных утечек может быть выполнен на трех транзисторах, в коллекторной цепи выходного транзистора включен резистор, а его база соединена через стабилитрон с первым входом блока и с коллектором второго транзистора, база которого через резистор и стабилитрон соединена со вторым входом блока, эмиттер - с коллектором третьего транзистора и через резистор со вторым входом блока, а база третьего транзистора через резистор соединена с третьим входом.На чертеже представлена схема описываемого устройства защиты от токов утечек в трехфазной сети с изолированной нейтралью.Измерительные резисторы 1, 2, 3, 4 соединены в узел 5, Параллельно резисторам 1, 2, 3, 4 присоединены пороговые элементы 6, 7, 8, 9. Измерительный резистор 4 соединен с землей 10, а измерительные резисторы 1, 2, 3 через диоды 11, ограничивающие резисторы 12 присоединены к фазам трехфазной сети 13, к которой присоединен и емкостной асимметр 14, нейтральная точка 15 которого заземлена через емкость 16, параллельно которой включены последовательно диод 17, стабилитрон 18, резистор 19. К сети 13 присоединен датчик напряжения 20, состоящий из транеформатора 21, диодного моста 22, зашунтированного емкостью 23, и ограничивающего резистора 24.Между фазами сети 13 и землей 10 включен блок 25 шунтирования фазы с поврежденной изоляцией, в котором замыкающие контакты 26 пороговых элементов 6, 7, 8, присоединенных к опережающим фазам, включены последовательно с размыкающими контактами 27 пороговых элементов 6, 7, 8, присоединенных к соответствующим фазам, через общий резистор 28.Измерительные резисторы 1, 2, 3 присоединены через дополнительные диоды 29, аноды которых объединены в узел 30, через последовательно включенные резистор 31, стабилитрон 32, диод 33 к нейтральной точке 15 емкостного асимметра 14, В блоке 34 коррекции уставок отключения по напряжению между анодами дополнительных диодов 29 и землей 10 стоит транзистор 35, в цепи коллектора которого включен резистор 36, Базово-эмиттерный переход транзистора 35 через стабилитрон 37 подключен к датчику напряжения 20, положительный полюс которого присоединен к ано.дам дополнительных диодов 29, между которым и узлом 5 соединения измерительных резисторов в:блоке 38 переноса критического сопротивления в область отключающих сопротивлений однофазных утечек, включены первый транзистор 39 последовательно с резистором 40, а меж 5055 5 10 15 20 25 30 35 ду тем же узлом 30 и землей 10 - второй транзистор 41 последовательно с резистором 42. Базово-эмиттерный переход первого транзистора 39 последовательно через резистор 43 включен параллельно резистору 31. Базовоэмиттерный переход второго транзистора 41 зашунтирован последовательно включенными первым транзистором 39 и третьим транзистором 44, а через стабилитрон 45 присоединен к датчику напряжения 20. База третьего транзистора 44 через стабилитрон 46 и резистор 47 включена на землю 10. Третьи замыкающие контакты 48 - 51 пороговых элементов 6 - 9 включены параллельно между собой и последовательно в цепь отключающей катушки фидерного автомата,В подключенном к сети устройстве для контроля изоляции и защиты от токов утечки через сопротивление изоляции сети, ограничивающие резисторы 12, диоды 11 проходит оперативный ток, который идет через измерительные резисторы 1,2,3,4 и частично шунтируется через дополнительные диоды 29 по одной цепи через транзистор 35, резистор 36, по второй через транзистор 41, резистор 42. Базовоэмиттерные переходы транзисторов 35 и 41 включены через соответственно стабилитроны 37 и 45 в их цепях на датчик 20, напряжение на котором пропорционально сети. Параметры шунтирующих цепей выбраны так, что при симметричном снижении сопротивления изоляции сети до критической величины измерение напряжения достигает величины срабатывания порогового элемента 9, который замыкает свой нормально открытый контакт 50 в цепи отключающей катушки фидер- ного автомата, на измерительных резисторах 1, 2, 3 падение напряжения ниже величины срабатывания пороговых элементов 6, 7, 8, и они не функционируют, при этом величина критического сопротивления перенесена в область отключающих однофазных утечек. Сцелью повышения уставки при однофазных утечках с увеличением емкости сети, измерительные резисторы 1, 2, 3 через дополнительные диоды 29, резистор 31, стабилитрон 32, диод 33 подключены к нейтральной точке 15 емкостного асимметра 14.При появлении однофазной утечки между нейтральной точкой 15 емкостного асимметра 14и землей 10 появляется напряжение нулевой последовательности, под действием которого один период выпрямленного тока нулевой последовательности проходит через диод 17, стабилитрон 18, резистор 19, а второй - через измерительные резисторы 1, 2, 3, 4, дополнительные диоды 29, резистор 31, стабилитрон 32, диод 33 и нейтральную точку 5 емкостного асичметра. Величина напряжения нулевой.последовательности при одной и той же величине сопротивлеНия утечки увеличивается с уменьшением емкости сети.Через измерительные резисторы 1, 2, 3, 4проходит разность оперативного тока и встреч 603042Формула изобретения но направленного выпрямленного тока нулевой последовательности. При прохождении выпрямленного тока нулевой последовательности открывается транзистор 39,:.; при достаточном напряжении нулевой последовательности пробивается стабилитрон 46, открывается транзистор 44 и закрывается транзистор 41, т.е, уменьшается шунтирующее действие оперативного тока и повышается чувствительность к однофазным утечкам.При однофазной утечке, равной отключающему сопротивлению, падение напряжения на измерительных резисторах 1, 2, 3 достигает величины срабатывания одного из пороговых элементов 6, 7, 8, замыкающий контакт которого шунтирует поврежденную фазу, и один из замыкающих контактов 48, 49, 50 замыкает цепь отключающей катушки фидерного ав. мата. Параметры цепей выбраны так, что отключающее сопротивление при однофазных утечках пропорционально емкости сети. Для повышения надежности отключения,чтобы при однофазной утечке срабатывал и пороговый элемент 9, подключенный к общему измерительному резистору 4, через открытый транзистор 39, резистор 40 частично шунтируютсяизмерительные резисторы 1, 2, 3 но не. шунтируется резистор 4. Пропорциональность уставок отключения однофазных утечек изменению напряжения сети выполняется блоком 34коррекции уставок по напряжению.Описанное устройство для контроля изоляции и зашиты от токов утечек в трехфазныхсетях с изолированной нейтралью обеспечивает защиту без применения дополнительно к реле утечки компенсаторов емкости и короткозамыкателей, величину критического сопротивления переносит в область отключающих уставок однофазных утечек, что очень важно дляшахтных участков сетей, эксплуатирующих вусловиях повышенной влажности; уставки отключения однофазных утечек пропорциональныизменению емкости сети: уставки отключенияоднофазных утечек и критического сопротивления изоляции сет",пропорциональны изменению напряжения сети,1. Устройство для защиты от токов утечекв трехфазной сети с изолированной нейтралью,5 10 15 го 25 30 35 40 4 50 содержащее соединенные в узел измерительные резисторы, параллельно которым присоединены пороговые элементы, один из резисторов заземлен, а другие через диоды и ограничительные резисторы присоединены к фазам сети, емкостной асимметр, нейтральная точка которого заземлена через емкость, блок шунтирования поврежденной фазы и датчик напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, дополнительно введены блок коррекции уставок по напряжению и блок переноса критического сопротивления в область отключающих сопротивлений однофазных утечек, выход первого блока и первый выход второго блока включены между землей и анодами дополнительных диодов, соединенных с указанными измерительными резисторами и положительным полюсом датчика напряжения, второй выход второго блока включен между узлом измерительных резисторов и анодами дополнительных диодов, вход первого блока и первый вход второго блока подключены к отрицательному полюсу датчика напряжения, второй вход второго блока - к земле, а третий - к резистору, включенному между анодами дополнительных диодов и через диод и стабилитрон нейтральной точкой указанного асимметра, которая дополнительно заземлена через последовательно соединенные диод и стабилитрон.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок коррекции уставок по напряжению выполнен на транзисторе, в цепи коллектора которого включен резистор, а в цепи базы стабилитрон.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок переноса критического сопротивления в область отключающих сопротивлений однофазных утечек выполнен на трех транзисторах, в коллекторной цепи выходного транзистора включен резистор, а его база соединена через стабилитрон с первым входом блока и с коллектором второго транзистора, база которого через резистор и стабилитрон соединена со вторым входом блока, эмиттер - с коллектором третьего транзистора и через резистор со вторым входом блока, а база третьего транзистора через резистор соединена с третьим входом.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Лейбов В. М Озерный М. И. Электрификация подземных горных работ. Недра, 1972, с. 112.2. Цапенко Е. ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. Энергия, 1972, с. 95.3. Авторское свидетельство СССР М 469182, кл. Н 02 Н 3/16, 1972.603042 оставитель Т. Щеголькова екрс,1 О. Луговая Коррект ираж 892 Полписг к(в ОС 1: 1 ИИП 1 та,Чи (ис"ткрьп ийаб., д.ул. 11 рое; 1130осу(д(рствс(и(ос о копо дыам изобрс 5, Чс кв и, Ж, ПППатон г,(тета Оввс ений и с Раушская Уж го ро.(с,р,Гс. Мсльниеик(е