Устройство для обнаружения и замыкания поврежденной фазы сети на землю

Союз Советскид Сощивнистичесиим Респубпии(22) Заявлено 030177 (21) 2437253/24-07с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 02 Н 3/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) устРОЙстВО для ОБИАРуженияИ ЗАМЫКАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ СЕТИНА ЗЕМЛЮ Устройство относится к защите отпоражения людей электрическим токомпри прикосновении к Фазе сети с изолированной нейтралью,Известно устройство для определсния поврежденной фазы 11, содержащее пороговые элементы, соединенныечерез фильтр напряжения нулевой последовательности с искусственной нулевой точкой, В связи с тем, что вкачестве измерительных органон вэтом устройстве использованы пороговые элементы реле, стабилитроны ит.п.), устройство оказывается чрезвычайно чувствительным к колебаниямнапряжения в сети, в связи с чемуставки устройстваограничены. Другим весьма существенным препятствиемна пути использования этого устройства является необходимость применения фильтра напряжения нулевой последовательности, в качестве которога при напряжении в сети б кВ можетбыть использован лишь пятистержневойтрансформатор НТМИ-б с масляным заполнением, Пожароопасность этихтрансформаторов препятствует их применению в подземных условиях угольных шахт. Кроме того, они имеют значительный вес и габариты,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являетсяустройство для защиты от пораженияэлектрическим током в трехФазныхсетях с изолированной нейтралью (23.Оно содержит блоки сравнения, нагруженные реле, контакты которыхсоединены в звезду" с лучами, составленными из замыкающего контактасобственной Фазы и размыкающего контакта опережающей.Благодаря тому, что блоки сравнения реагируют на разность междуопорным и выпрямленным токами, пропорциональными напряжению Фаза-земля, защитные характеристики его независят от напряжения сети, Крометого, в этом устройстве отсутствуеттяжелый и пожароопасный Фильтр на О пряжения нулевой последовательности,а что касается быстродействия, тоэто устройство удовлетворяет требованиям при работе в сетях низкогонапряжения. Однако для работы в сетях напряжением более 1000 В требуется значительно большее быстродействие (10-15 мс вместо 100-150 мс),что рассматриваемым устройством необеспечивается из-за необходимости ЗО сглаживания выпрямленных однофазны 744823ми выпрямителями токов, пропорциональных напряжениям Фаз сети относительно земли,Другим недостатком этого устройства является возможность кратконре.менного соединения с землей неповрежденной Фазы сети, что снижаетуронень злектробезопасности благо,царя тому,. что сопротивление утечкивместо Фазного оказывается подключенным к линейному напряжению сети. Этотрежим возможен при возникновенииутечки и разбросе времени срабатывания реле, подключенных к различнымфазам,Целью изобретения является повышение электробезопасности н сети высокого напряжения путем увеличениябыстродейтсния и снижения вероятности соединения с землей неповрежденной фазы. Поставленная цель дос":.игается тем, что в устройство для обнаружения и замыкания поврежденнойфазы сети на землю, содержащее источник выпрямленного опорного напряжения, подключенный переменнойстороной к сети, к выходу которогоприсоединены первые входы блоковсравнения по числу фаз, вторые входы которых через выпрямительныемосты связаны с соответствующими Фазами и землей, выходь блоков сравнения подключены к обмоткам реле,контакты которых соединены н "звезду" с лучами, образованными из последовательно соединенных замыкающе -го контакта собственной фазы и размы -кающего контакта опережающей фазы, ивспомогательный источник напряжения,дополнительно введены три коммутационных элемента, катушки которых подключены через лучи указанной "звезды" к источнику вспомогательного напряжения а замыкающие контактывключены соответственно между зе щейи той фазой, которой принадлежит раз -мыкающий контакт реле в указанномлуче, при этом блоки сравнения выполнены безинерционными, а истОЧНИКныпрямленного опорного напряжениявыполнен на расформаторе с трехФазным двухполупериодным выпрямите -На Фиг,1 представлена схемапредлагаемого устройства; на Фиг.2векторная диаграмма напряжений.устройство для трехфазной сетисодеркит источник выпрямленногоопорного напряжения 1, выполненныйв виде трехфазного двухполупериодного выпрямителя, переменная сторонакоторого посредством трансформатора2 включена на линейное напряжениесети, блоки сравнения 3,4,5, выполненные беэинерционными, три коммутационных элемента 6,7 и 8, замыкающие контакты 9,1011 которьх включены между Фазаги сети 12,13 и 14 иземлей, реле 15,16,17, контакты которых 18-23 соединены в звезду" и подключены к источнику вспомогатель ного напряжения 24. Входы блоков сравнения 3,4,5 связаны с сетью через выпрямителя 25,26 и 27,Как видно из схемы, н блоках сравнения 3,4,5 сравниваются выпрямленные напряжения, пропорциональные на,. - пряжениям фаза-земля с опорным напряжением, указанные блоки сравнения реагируют на увеличение напряжения неповрежденных фаз сети относительно земли, Благодаря тому, что источник опорного напряжения ыплен по трехфазнай двухполупериодной схемевыпрямления и посредством трансформатора подключен к сети, кривая выходного напряжения по Форме близка к постоянному, а его значение оказывается пропорциональным напряжению сети и изменяется синхронно с ним, Синхронно с изменением напрякения фаза- земля изменяется и сравниваемое напряжение, Таким образом, в настоящем устройстве сравнивается практически постоянный ток с пульсирующим.Из схемы также видно, что замыка -ющие контакты 9,10,11 коммутационных элементов включены между Фазами сети и землей, а последовательно с их катушками включен луч "звезды", содержащий последовательно соединенные замыкающие и размыкающие контакты 18-23 реле 15-17 различных Фаз. Особенность настоящего предложения состоит в том, что относительно Фазы подключения контактов коммутационных элементов последовательно с егокатушкои включен размыкающии контакт того реле, которое подключено к той же Фазе сети, что и контакты коммутационного элемента.Схема работает следующим образом, При отсутствии лаврекдения Фазы относительно земли катушки коммутационных элементов обесточены, а их контакты 9, 0,11 разомкнуты. Замыкающие контакты реле9,21,23 при этомразомкнуты а размыкающие 18,2022замкнуты. поскольку максимальные значения выпрямленных напряжений, пропорциональных напряжениям фаз сети относительно земли выбраны меньшими опорного напряжения, вследствие чего состояние реле 15,16 и 17 может характеризоваться как обесточенное (не сработало).При возникновении утечки на замлю, в качестве которой может оказаться человек, прикоснувшийся к фазе сети (например, к Фазе 14) напряжение этой Фазы относительно земли, как видно из векторной диаграммы фиг.2, снижается, а напряжение двух других - увеличивается, Вследствие этого напряжение фазы 14 относительно земли снижается, а напряжения Фаз 13 и 12 увеличиваются, При определенной величине сопротивления утеч ки напряжения фаз 13 и 12 увеличиваются настолько, что их максимальные значения превышают опорное. Это оказывается достаточно для того, чтобы блоки сравнения 4 и 5 выработали положительные сигналы, чем включили свои реле 16 и 17, замыкающие и размыкакщие контакты которых, переключаясь в противоположное состояние, подключают к источнику вспомогательного напряжения 24 только катушку того коммутационного элемента, размыкакщие контакты которого подключены к поврежденной фазе сети, т.е, элемента 6.Благодаря такому построению схемы уровень электробезопасности сети, обеспечиваемый настоящим изобретением оказывается выше уровня электро- безопасности сети, обеспечиваемого известными. Данное устройство может быть использовано как в сетях до 1000 В, так и в сетях более 1000 Б,Формула изобретенияУстройство для обнаружения и замыкания поврежденной фазы сети на землю, содержащее источник выпрямленного опорного напряжения, подключенный переменной стороной к сети, к выходу которого подсоединены первые входы блоков сравнения по числу фаз, вторые входы которых через выпрямительные мосты связаны ссоответствующими Фазами и землей,выходы блоков сравнения подключенык обмоткам реле, контакты которыхсоединены в "звезду" с лучами, образованнымк из последовательно соединенных замыкающего контакта собственной Фазы и размыкаюего контактаопережающей Фазы, и вспомогательныйисточник напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения электробезопасности в сетях высокого напряжения путем увеличениябыстродейтсвия и снижения вероятности соединения с землей неговрежденной фазы, в него дополнительно введены три коммутационных элемента кисточнику вспомогательного напряжения, а замыкающие контакты включенысоответственно между землей и тойфазой, которой принадлежит размыкающий контакт реле в укаэанном луче,при этом блоки сравнения выполненыбезинерционными, а источник выпрямленного опорного напряжения выполненна трансформаторе с трехфазным цвухполупериодным выпрямителем. Источники информации,гритяные во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 335763, кл. И 02 Н 3/16, 1970,2. Авторское свидетельство СССР У 469182, кл. Н 02 К 3(16, 1972..744823Составитель Л,Васькова Редактор Б.Левятов Техред Ж, Кастелевич Корректор И. Коста Заказ 367 б/10 Тираж 783 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Филиал ППП "Патент",г, Ужгород,ул,Проектная,4