Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землю

) Заявител онецкий ордена Трудового Красног политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛО47 ному авт.св. В 754 ойство защиты от эсодержащее датч тока, по два разно локирующихся порог ях напряжения и то элемента И, блок в блокирования возвр й оргаи 11. По основвеетно устрния на землюпряжения иных взаимобмента в цеплогическихустройствополнительнь ки на олярвых в звратата, ис реждвремя э амьзк) Авторыизобретения Л. Е. Дударев Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от замыкания фазы на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, в том числе и к защитам от поражения человека электрическим током в высоковольтных сетях с повышенной опасностью (шахты, карьеры, торфоразработ.-,и), и предназначено для избирательного отключения присоединений с наиболее опасным замыканием фазы на землю через большоепереходное сопротивление, в том числе и через тело человека. 2Устройство предназначено для се" лективного обнаружения присоединения с замыканием фазы на землю по факту наличия переходных процессов в токе и напряжении нулевой последовательности независимо,от разновидностн повреждения и степени его опасности. В то же время в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью имеют место особо опасные замыкания фазы на землю через тело человека, при обрыве и падении провода воздушной линии на слабопроводящие предметы и землю, при замыкании фазы на корпус двигателя с оборванной цепью основного защитного заземления и др, В сетях., где вероятность таких повреждений велика (сети шахт, карьеров, торфоразработок и др.) к защитам от замыкания на земао предъявляется тре" бование немедленного отключения по" в енного присоединения, В то жеи в таких сетях основная масса аиия фазы на землю не представля01974 50 55 3 86ет непосредственной опасности для человека и животных, т.е. происходитна хорошо заземленные оболочки, корпуса и металлические конструкции. Этоозначает, что устройство, как и вседругие известные аналогичного назначения, осуществляет излишние отключения, чта снижает надежность электроснабжения.Перечисленные опасные замыканияхарактеризуются тем, что они происходят через большое переходное сопротивление. Известно, что при замыканиифазы на землю непосредственно черезтело человека активное сопротивлениене снижается ниже 600 Ом даже при напряжениях 6-10 кВ, Исследованиями установлено, что при замыкании фазы наземлю через сопротивление 100 Ом ибаее переходный процесс в реальныхсетях имеет апериодический характерс четко выраженной первой гармоникойв токе и напряжении нулевой последовательности, а при замыканиях черезменьшее сопротивление - периодичес. кий с четко выраженными. высокочастотными составляющими, Таким образом,избирательность защиты к наиболееопасным замыканиям может быть обеспечена при контролировании характерайереходного процесса,Цель изобретения - обеспечение избирательности устройства защиты к замыканиям на землю через переходноесопротивление от 100 Ом и более.Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено последовательно соединенными вспомогательным филътрцм, двумя разнаполярными пороговымиэлементами, логическим элементомИ-НК,вспомогательным логическим,элементом И и дополнительным исполнительным органом, причем вход частотногофильтра соединен с выходом датчикатока, второй вход вспомогательного логического элемента И подключен к выходам основного и дополнительного логических элементов И, а дополнительные входы вспомогательных разнополярных пороговых элементов соединеныс выходами блока возврата.На чертеже изображена функциональная схема. предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 напряжения, на выход которого подключены разнополярные взаимноблокирукициейо 1 оговые элементы 2 и 3, датчик 4така, на выход которого подключеныразнополярные пороговые элементы, 5 5 1 О 15 20 25 30 35 и 6, выходы разнополярных пороговых элементов одинаковой полярности 2 и 5 и 3 и б соединены соответственно со входами логических элементов И 1 и 8, выходы которых соединены ао входом исполнительного органа 9, дополнительные входы пороговых органов 2, 3, 5 и 6 соединены с выходами блока 10 возврата, который по входу соединен с органом 11 блокирования возврата включенного на. один из выходов датчика напряжения. На дополнительный выход датчика 4 тока включен вход частотного фильтра 12, на выход которого включены вспомогательные разнаполярные пороговые элементы 13 и 14, к выходам которых включен логический элемент И-НЕ 15, на выход которого подключен один из входов вспомогательного логического элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом, логических элементов И 7 и 8,.а выход соединен с входом дополнительного исполнительного органа 17. Дополнительные входы вспомогательных пороговых органов 13 и 14 соединены с аналогичными выходами пороговых элементов 2, 3, 5 и 6 и соответственно с выходом блока 10 возврата.Устройство работает следующим образом.При замыкании фазы на землю иа выходе датчиков 4 и 1 тока и напряжения появляется периодический или апериодический сигнал в зависимости от характера замыкаиия. На поврежденном присоединении в зависимости от полярности срабатывают пороговые элементы 2 и 5 или 3 и 6 и на логические элементы И 7 илй 8 подаются оба входных сигнала, поэтому исполнительный ор"ган 9.приходит в действие. Пороговыеэлементы 2, 5, 3 и б, сработав, запускают блок:10 возврата, который черезнекоторое время возврацает устройство в исходное состояние,.если замыкание .кратковременное. Если замыканиеустойчивое, то орган 11 блокированиявозврата по факту наличия напряжениянулевой последовательности блокирует блок возврата на все время существования повреждения, Таким образом устройства селективно фиксирует фактзамыкания на землю. На неповрежденномприсоединении срабатывают разнополярные пороговые элементы 2 и б или 3и 5, поэтому сигнал на выход не проходит. В случае опасного замыкания,когда имеет место апериодический хэ5 86019 рактер переходного процесса через частотный фильтр 2 проходит только один импульс, соответствующий скачкообразному фронту тока и может сработать только один из вспомогательных пороговых элементов 13 и. 14, но этого недостаточно для изменения состояния логического элемента И-НЕ, поэтому на один из входов логического элемента И 1 б продолжает поступать сигнал, 0 а на второй его вход подается сигнал от одного из сработавщих логических элементов И 7 или 8, поэтому появившийся выходной сигнал логического эле.мента И 16 приводит в действие допол- И нительный,исполнительный орган 17, ко.- торый подает команду иа отключение присоединения с опасным поврездением.В случае неопасного замыкания ток имеет вид высокочастотного затухающе о го периодического импульса, поэтому на выходе фильтра 12 появляется сигнал обоих полярностей и срабатывают оба пороговых элемента 13 и 14, на выходе логического элемента И 16 подаетВся только один сигнал и дополнительный исполнительный орган 1 не срабатывает. Действие устройства в этом случае ограничивается срабатыванием только одного исполнительного орга- . Зо .на 9, выход которого может воздействовать на сигнал. Формула изобретения Устройство для защиты сети переменного тока от замыкания на землюпо авт.св. В 754547, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты к замыканиям на землю через переходное сопротивление от 100 Ом и более, оноснабжено последовательно соединеннымичастотным фильтром, двумя вспомогательными разнополярными пороговымиэлементами, логическим элементом И-НЕ,вспомогательным логическим элементом И и дополнительным исполнительныморганом, причем вход частотного фильтра соединен с выходом датчика тока,второй вход вспомогательного логического элемента И подключен к выходамосновного и дополнительного логических элементов И, а дополнительныевходы вспомогательных разнополярныхпороговых элементов соединены с выходами .блока возврата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 754547, кл.: Н 02 Н "/16, 196. Предлагаемое устройство позволяет наиболее простым способом и при мини- зз мальком числе дополнительно включенных элементов обеспечить избиратель" ное действие защиты от замыкания на землю нри наиболее опасных замыканиях, в том числе и.через тело челове ка. Такая избирательность действиязащиты исключит большое число иэлип- них отключений при практически таком же уровне безопасности, который имеет место при неизбирательном. защитном 45 отключении, что, во-первых, повысит уровень надежности электроснабжения, а во-вторых, позволит расширить об-ласть целесообразного применения защитного отключения, Это сократит число случаев смертельного травмирования людей в установках высокого напряжения.Наиболее эффективно применение предлагаемого устройства в сетях и установках с повышенной опасностью поражения человека, к числу которых относятся сети шахт, карьеров, торфоразработок и сетей сельскохозяйственного назначения.ь Редакт В. Матю ороекто одписно Закаа Фнлнап ЛПП нПатенч", г, Узгород, ул. Проектн 65/32 ВНИИПИ "о .у ло делам