Устройство для защитного отключенияв сети c изолированной нейтралью

Союз Советских Соцналжтических Республико 11805462 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 123) 778 (2 ) 2645578/24-07с присоединением заявки Ио(23) Приоритет р 1 Р К, 3 Н 02 Н 3/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 150281 А. С. Крохалев, Г, А. Багаутинов, Г. П. Дылдини В. А. Маркешкин т"Ж 36;,.3 ГЕВГН 0йтЕХНН.ЦСцСвердловский ордена Трудового Красного Знамейи Удбйй5 ЖБЩ 9-.институт им. В. В. Вахрушева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным устройствам, й предназначено для защитного отключения трехфазной сети низ. -кого напряжения с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях наземлю и при прикосновении человека ктоковедущим частям электроустановок.Известны устройства защитногоотключеният содержащие Фильтр напряжения нулевой последовательностии электромагнитное реле напряжения,контакты которого включены в цепи питания отключающей катушки Филерногоавтомата. 5Известны устройства защитного отключения, содержащие вентильный блоки эхйктромагнитные реле напряжения сконтактами в цепи отключающей катушки 11. 20,Однако наличие электромагнитныхрефе напряжения не обеспечивает достаочные надежность, быстродействиеи чувствительность устройств подобного рода,Известны также устройства защитного отключения, содержащие датчики напряжения и тока нулевсй последовательности, пусковые схемы, тиристоры в цепи питания отключающей катушЗО ки автоматических выключателей, в которых отключающая катушка включается посредством бесконтактного пере-, ключающего прибора-тиристора 21.Недостатком таких устройств является то, что эти устройства разработаны для сетей высокого напряжения и неприменимы в сетях низкого напряжения или отличаются большой сложностью. Наиболее близким к предлагаемомутехническому решению является комбинированное устройство, содержащеевентильный блок и Фильтр напряжениянулевой последовательности, подключенные через электромагнитное реленапряжения между фазами сети и зеипеИ З.Однако известное устройство характеризуется недостаточными надежностью,быстродействием и чувствительностью,объясняемыми наличием в схемах электромагнитных реле, отличающихся низкой чувствительностью, нестабиль"ностью параметров и наличием подвиж-ной системю с контактами, подверженными окислению и подгоранию,Цель изобретения - повышение надежности работы, быстродействия инулевой последовательности, соединенных в "звезду". Напряжение, снимаемое с диодного выпрямителя 3, подается на вход двухкаскадного усилителя 5 постоянного тока, первый кас,кад усилителя 5 постоянного тока выполнен на транзисторе б по схеме эмиттерного повторителя, второй каскадна транзисторе 7 по схеме с общимэмиттером, нагрузкой усилителя 5 постоянного тока служит управляющийпереход симистора 8. Последовательно,с симистором 8 включена отключающаякатушка 9, воздействующая на механизм расцепления Фидерного автомата10. Вентильный блок 11 подключен к 15 трем Фазам сети, а общая точка вентильного блока 11 подключена к аноду светодиода оптрона 12, катод светодиода оптрона 12 подключен к контуру заземления. Фоторезистор оптрона 20 12 подключен параллельно выводам базаколлектор входного транзистора бусилителя 5 постоянного тока, Источник4 оператичного питания подключенплюсом к эмиттерным, а минусом - кколлекторным цепям усилителя 5 постоянного тока. ЗО 35 45 50 55 60 б 5 чувствительности Устройства защитного отключения.Укаэанная цель достигается тем,что устройство, содержащее подключенные к фазам сети вентильный блок,фильтр напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен выпрямитель, исполнительный орган, выход которого соединен последовательно с отключающей катушкойавтоматического выключателя, снабжено транзисторными усилителем постоянного тока, источником оперативногопитания и оптроном, при этом выходфильтра напряжения нулевой последовательности подключен на вход усилителя постоянного тока, а выход этогоусилителя подключен к управляющемувходу исполнительного оргийна, выполненного в виде симистора, причем светодиод оптрона включен между вентильным блоком и землей, а фоторезистороптройа подключен параллельно выводам база-коллектор входного транзистора усилителя постоянного тока, источник питания плюсом подключен кэмиттерным, а минусом к коллекторнымцепям усилителя постоянного тока.Снабжение устройства усилителемпостоянного тока позволяет преждевсего повысить входное сопротивлениефильтра напряжения нулевой последовательности и тем самым повыситьсопротивление нулевой последовательности, что, в свою очеРедь, ведетк увеличению чувствитедьности устройства. Кроме того., наличие усилителяпостоянного тока обеспечивает приотносительно малой мощности сигнала, снимаемого с разомкнутой обмотки трансформатора фильтра напряжения нулевой последовательности, управление мощным симистором, коммутирующим отключающую катушку и тем самымэа счет исключения электромагнитногореле позволяет повысить как надежность, так и быстродействие устройства,Снабжение устройства оптоэлектронным прибором(оптроном), содержащим светодиод и фотореэистдр, позволяет наиболее просто осуществитьгальваническую развязку между вентильной схемой и исполнительнойчастью устройства - симистором.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства защитного отключения; на фиг. 2 - зависимостьотключающих значений переходного сопротивления гв функции сопротивлений фазы отйосительно земли.Устройство защитного отключениясодержит трансформаторный фильтр 1напряжения нулевой последовательнос".и с разомкнутой обмоткой 2 "открытый треугольник", подключенной к выпрямителю 3 и источником 4 оперативного питания, питающимся от обмотоктрансформатора Фильтра 1 напряжения Устройство защитного отключения р ботает следующим образом.В дежурном режиме при отсутствии замыкания напряжение на выходе разомкнутой обмотки 2 Фильтра 1 напряжения нулевой последовательности отсутствует. При высоком уровне со- противления изоляции сети относитель но земли напряжение, приложенное к светодиоду оптрона 12, недостаточно для его включения.При возникновении однофаэного замыкания на землю появляется напряжение на разомкнутой обмотке 2, которое выпрямляется диодным выпрямите лем 3 иминусом прикладывается к базе входного транзистора б усилителя 5 постоянного тока. Напряжение, снимаемое с нагрузки входного транзистора б, усиливается вторым каскадом усилителя 5 постоянного тока и подается на управляющий переход сими тора 8, последний включается, и отключающая катушка 9 фидерного автомата 10 обтекается током до момента расхождения контактов фидерного автомата 10, обесточивающего поврежденный участок сети. При отключении сети, естественно, отключается и устройство защитного отключения.При симметричных пРоводимостях изоляции фаз фильтр 1 напряжения нулевой последовательности не работает, При значительном симметричном снижении сопротивления изоляции фаз напряжение, приложенное к светодиоду оптрона 12, увеличивается, и светодиод включается, что вызывает резкое уменьшение сопротивления фото- резистора оптрона 12. Уменьшение сопротивления фоторезистора ведет к уве-личению базового тока входного транзистора б усилителя 5 постоянноготока и далее, как и в предыдущем слу"чае, ведет к включению отключающейкатушки 9 фидерного автомата 10.По результатам испытаний построеназависимость отключающих значений переходного сопротивления готвфункции сопротивлений фазы относительно земли гб (фиг. 2) при емкости фаэ относительно земли 0,25 мкФ.Из рассмотрения зависимостиг =( г ) видно, что при минимальном необходимом устойчивом сопротивлении изоляции сети, требующемся дляработы, например, УАКИ=380 и равном 1521 кОм, значения отключающего переходного сопротивления достигают25 кОм, т. е. превышают тот же показатель УАКИ=380, равный 6,2-7,5 кОм,в три раза. Критическое сопротивление 2 Оизоляции (симметричное) при испытаниях задается равным 5 кОм.Предлагаемое устройство повышаетуровень электробезопасности и надежность электроснабжения. Отсутствиеэлектромагнитного реле в таком устройстве сокращает время отключенияповрежденного участка сети, котороеопределяется практически только скоростью расхождения силовых контактовфидерного автомата, а отсутствие контактов существенно повышает надежность устройства,35Формула изобретенияУстройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью, содержащее подключенные к фазам сети, вентильный блок, фильтр напряжения нулевой последовательностик выходу которого подключен выпрямитель, исполнительный орган, выходкоторого соединен последовательнос отключающей катушкой автоматического выключателя, о т л и ч .а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, быстродействия и чувствительности, оно снаб-жено транзисторным усилителем постоянного тока, источником оперативного питания и оптроном, при этомвыход фильтра напряжения нулевойпоследовательности подключен на входусилителя постоянного тока, а выходэтого усилителя подключен к управляющему входу исполнительного органа, выполненного в виде симистора,причем светодиод оптрона включенмежду вентильным блоком и землей, афоторезистор оптрона подключен параллельно выводам база-коллектор входного транзистора усилителя, источник оперативного питания подключенплюсом к эмиттерным, а минусом к,коллекторным цепям усилителя постоянного тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шипунов И. В. Защитное отключение. М., "Энергия", 1968, с. 49-50,69-72.2; Бухтояров В. Ф. Новые устройства для защиты от замыканий на землю в электрических сетях карьеров. -Обзор ЦНИЭИ Уголь. М., 1976, с. 1922.3. Шипунов И. В. Защитное отключение, М "Энергия", 1968, с. 128132.