Устройство для защиты от утечки тока в сети с изолированной нейтралью

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 Н 02 Н 317 ЕТЕНИ ЬСТВ тное отк тановок. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ ПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВ(72) В.Д.Кочетков, И.Т.Сидоренко, И.А.Черников и Л.В.Кочеткова (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1, Колосюк В.П. Защилючение рудничных электроус М."Недра", 1980, с. 150-163,2. Там же, с. 141,. рис, 2293. Авторское свидетельство СССР У 299910, кл. Н 02 Н 9(04, 1966, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬВ, содержащее выключатель, по одну сторону от которого к сети подключены три выпрямителя, соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничивающий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор - заземлитель, связанный также с измерителем тока, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено присоединенными к сети по 801144163 А другую сторону выключателя дополнительными тремя выпрямителями, соединенными в звезду, к нулевой точкекоторой подключена через вторичнуюобмотку трансформатора напряжения идополнительный ограничивающий резистор другая обмотка упомянутого двухобмоточного реле, к другому выводукоторой подключена одна из обмотоквновь введенного дополнительногодвухобмоточного реле, другая обмоткакоторого подключена последовательнос первой обмоткой упомянутого двухобмоточного реле, при этом вторыеобмотки обоих двухобмоточных релетакже зашунтированы вторым конденсатором и соединены с заэемлителем, ак выводам обмоток дополнительногодвухобмоточного реле, присоединеннымк заэемпителям, подключен измерительтока, причем первичная обмотка упомянутого трансформатора напряжениясоединена через размыкакиций блок-контакт выключателя с сетью со стороныпитающего силового трансформатора,обмотки двухобмоточного реле включены между собой встречно, а обмоткчдополнительного двухобмоточного реле - согласно., 1144163 Изобретение относится к устройствам защиты от утечки тока на землю в трехфазных электрических сетях с рабочим напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформатора, 5 и может быть использовано в шахтных электрических сетях.Известны устройства защиты от утечки тока на землю, содержащие реле, включенное между общей точкой звезды диодов, подключенных к фазам сети, и землей Г 1 3.Эти устройства отключают электрическую сеть при появлении утечки тока на землю выше допустимой величины,15 При выходе из строя элементов в схемах этих устройств защитные функции их прекращаются, поэтому сеть остается незащищенной, даже при замыкании фазы на землю, 20Известны устройства с самоконтролем исправности элементов аппарата защиты. С целью осуществления самоконтроля исправности исполнительное реле включено между землей и нулевой 25 точкой звезды сопротивлении, подключенных к фазам сети, а параллельно этим цепям между трехфазной сетью и землей через резистор включена звезда диодов. В нормальном режиме якорь 30 реле притянут. При повреждении одного из элементов схемы реле отпускают свой якорь, вследствие чего сеть отключается 12 .Недостатком таких устройств явля- З 5 ется то, что при выходе из строя элементов схемы устройства контролируемая сеть отключается независимо от величины сопротивления изоляции этой сети, в том числе и при исправной 4 О изоляции. Отказы элементов схем существующих аппаратов нередки, поэтому при внедрении устройства защиты с самоконтролем и отказах в его работе увеличится количество отключений участ-. ковых сетей, что приведет к снижению надежности электроснабжения потребителей и потерям добычи угля. Кроме того, в этом устройстве не все элементы схемы имеют самоконтроль, в частности отсутствует контроль переходного сопротивления в цепи заземп- телей.Наиболее близким к изобретению по 55 технической сущности является устройство, содержащее диодный фильтр присоединения, двухобмоточное электро 2магнитное реле и второе однообмоточное реле, включенное параллельно основной обмотке первого через блокировочный контакт автоматического выключателя.Схемой данного устройства предусматривается отключение сети резервным выключателем, при выходе из строя исполнительного реле защиты 3 3. Недостатком известного устройства является необходимость снабжения всех шахтных участковых сетей резервными выключателями, что является экономически невыгодным. Кроме того, выход из строя других элементов схемы (кроме исполнительного реле) не контролируется и не резервируется, что снижает надежность функционирования указанного устройства. Время отключения сети резервным выключателем с помощью резервного реле превышает 0,2 с, так как резервное реле срабатывает после срабатывания основного реле. Это противоречит требованиям ГОСТ 22929-78, поэтому устройство не получило практического применения.Цель изобретения - повышение надежности в работе.Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее выключатель, по одну сторону от которого к сети подключены три выпрямителя, соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничивающий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор-заземлитель, связанный также с измерителем тока, снабжено присоединенными к сети по другую сторону выключателя дополнительными тремя выпрямителями, соединенными в звезду, к нулевой точке которой через вторичную обмотку трансформатора напряжения и дополнительный ограничивающий резистор другая обмотка упомянутого двух- обмоточного реле, к другому выводу которой подключена одна из обмоток вновь введенного дополнительного двухобмоточного реле, другая обмотка которого подключена последовательно с первой обмоткой упомянутого двух- обмоточного реле, при этом вторые обмотки обоих двухобмоточных реле также зашуитированы вторым конденсатором и соединены с заземлителем, а к выводам обмоток дополнительного двухобмоточного реле, присоединенным к заземпителям,подключен измерительтока, причем первичная обмотка упомянутого трансформатора напряжения соединена через размыкающий блок-контакт выключателя с сетью со стороны питающего силового трансформатора, обмотки двухобмоточного реле включены между собой встречно, а обмотки дополнительного двухобмоточного реле - согласно.На чертеже изображена принципи- О альная схема предлагаемого устройства защиты.Схема защиты содержит две звезды диодов 1-3 и 4-6 подключенных к фазам А,В,С контролируемой сети. Между нулевыми точками этих диодов и землей через ограничительные резисторы 7 и 8 подключены обмотки двух двух- обмоточных реле 9 и 10, зашунтированные конденсаторами 11 и 12. Выводы С 20 и 1 обмоток реле 10 присоединены к заземлителям 13 и 14. Через резистор 15 включена кнопка 16 для проверки работоспособности защиты. Сопротивление 17 изоляции относится к сети пос.к ле силовых контактов 18 выключателя с отключающей катушкой 19. На другой стороне выключателя 18 через резистор 20 и диод 21 включена вторая кнопка 22 для проверки сопротивления изоля- Зо ции. В цепи лампы 23 предусмотрен резистор 24. Между выводами с и д обмоток реле 10 включен измерительный прибор 25. Сопротивление 26 изоляции относится к участку сети до выключа-теля, В цепи диодного моста 4-6 предусмотрен источник оперативного напряжения в виде трансформатора 27 напряжения, в цепи первичной обмотки которого имеется блок-контакт выклю чателя 28. Сеть питается от силового трансформатора 29 с изолированной от земли нейтралью.Предлагаемое устройство работает следующим образом. 45А. При исправных элементах схемы.При появлении утечки тока через сопротивление 26 срабатывает реле 10, замыкает контакты, вследствие чего отключающая катушка 19 автомати ческого выключателя разомкнет контакты 18. Реле 9 не .срабатывает, так как магнитные потоки в нем вычитаются, После размыкания контактов 18 через сопротивление 26 и обмотки реле 55пойдет ток, сработает реле 9, которсе замкнет свои контакты 9 и 9 Загорится сигнальная лампа 23. Чтобы узнать, на какой стороне контактов 18 появилась утечка тока, надо нажать кнопку 16 проверки. При этом от оперативного источника 27 напряжения через обмотку 6 реле 9 пройдет размагничивающий ток, что приведет к отпусканию реле 9 и погасанию лампы 23По этому признаку можно определить, что утечка появилась до контакта 18, т.е, на стороне источника напряжения.Если при включенном автомате (замкнуты контакты 18) появилось сопро тивление утечки 17 (на стороне потребителя), то сначала сработает реле 10, а после размыкания контактов 18 и замыкания блок-контакта 28 автоматического выключателя по обмотке Б реле 9 потечет ток, обусловленный источником 27 напряжения и сопротивлением 17 утечки, вследствие которого реле 9 сработает, Загорится сигнальная лампа 23.Чтобы узнать, на какой стороне появилась утечка, надо нажать кнопку 22 проверки. При этом через обмотку реле 9 пройдет ток, реле размагнитится и отпустит свой якорь, погаснет сигнальная лампа 23. Следовательно, возникла утечка на стороне потребителя.При выключенных контактах 18 автомата проверить исправность отдельно левой н правой части схемы можно на-. жатием кнопок 16 или 22 проверки.При исправных эаземлителях и остальных элементах схемы в обоих случаях будет срабатывать реле 9 и загораться сигнальная лампа 23. Б. При неисправных элементах схе" мыеПри включенной сети (замкнутых контактах 18) и отказе,в работе ле-. вой части схемы (например, обрыв в цепи резистора 7) и появлении сопротивления 26 утечки, ток утечки пройдет только по обмотке 6 обоих реле, сработает реле 9, замкнет свои контакты. Вследствие этого сработает автомат: и контакты 18 автомата разомкнутся. Поэтому реле 9 отпустит. Замкнется блок-контакт 28.Лампа 23 загорится только при нажатии кнопки 16 проверки. При нажатии кнопки 22 лампа не загорится. Эти признаки говорят о том, что утечка тока появилась до контактов 18 и чтов левой части схемы устройства защиты существует обрыв цепи.В подобном случае (при сгорании резистора 7, включенных контактах 18) и появлении сопротивления 17 утечки, 5 сработает также реле 9, загорится лампа 23 и разомкнутся контакты 18 автомата. Контакты реле 9 будут удерживаться в замкнутом состоянии за счет тока, образованного источником 16 27 напряжения и сопротивлением 17 утечки.Лампа 23 не погаснет при нажатии кнопок 22 и 16. Это признак того., что утечка появилась на стороне по требителя и что в левой части схемы устройства есть обрыв цепи.При обрыве в цепи элементов правой части схемы устройства (например, в цепи резистора 8), замкнутых кон . 20 тактах 18 автомата и сопротивлении 26 утечки, срабатывает реле 9 за счет тока в обмотке а, вследствие чего срабатывает автомат и разомкнутся контакты 18, Загорится сигнальная лампа 23.При поочередном нажатии кнопок 16 и 22 лампа 23 не погаснет. Это значит, что в сети появилась утечка тока на стороне контактов автоматического выключателя, противоположной обрыву в части схемы защиты.При обрыве цепей в правой части схемы появление сопротивления 17 утечки (на стороне потребителя) и включенном автомате 18 также сработает реле 9 за счет тока в обмотке Ф, разомкнутся контакты 18, поэтому реле 9 отпустит. Следовательно, лампа 23 гореть не будет.40При нажатии кнопки 22 загорится лампа 23, а при нажатии кнопки 16 лампа 23 загораться не будет.Следовательно, в аппарате. обрыв в части схемы и утечка тока появилась 4 Б на одной стороне силовых контактов автоматического выключателя.При включенном в точки с и д ин;дикаторе 25 на работу реле 10 не влияет обрыв или появление переходного сопротивления в цепи одного из заземлителей ,13 или 14). Переходноесопротивление будет эашунтированонизкоомным сопротивлением индикатора 25.При обрыве одного иэ заземлителей(или появлении в его цепи переходного сопротивления) и включенных кон"тактах 18 ток утечки будет также идти через этот индикатор, поэтому поотключению стрелки индикатора можносудить о состоянии изоляции цепейзаземлителей. Стрелка индикатора 25в нормальном режиме располагается по%середине шкалы.Предлагаемая схема устройства защиты обладает самоконтролем при одном из пробитых диодов 1-6. В этомслучае всегда будет срабатывать реле9 вследствие появления тока, которыйпройдет от сети через пробитый диод,обмотки реле, эаземлители к нуцевойточке второй звезды диодов, При этомсрабатывает реле 9 и включает сигнальную лампу 23,Предлагаемая схема аппарата защиты обладает резервированиеь. своихэлементов без переключающихся элементов схемы, осуществляет самоконт -роль полупроводниковых элементов приих пробое, позволяет контролироватьвеличину переходного сопротивленияцепи заэемлителей (беэ снижения качества работы аппарата), определятьпо сигнальной лампе причину отключения автоматом сети при пробое полупроводниковых диодов или сгоранииодного из элементов схемы, определять место появления утечки (в отключенной или неотключенной части се ти).Сгорание какого-то элемента схемыне требует срочной остановки питаемыхэлектропотребителей на время заменыаппарата, так кгк сеть будет защищена другой ветвью схемы. Неисправныйаппарат может быгь заменен в промежутках между сменами. В связи сэтим внедрение предлагаемого устройства снизит, простои добычных участков угольных шахт и в целом повыситнадежность электроснабжения.