Устройство для защитного отключения электроустановки

(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛОЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ.1Изобретение относится к электро 1 ехнике, в частности к устройствам для защи 1 ного о 1 ключения электроустановок при опасных утечках 1 ока: из 1 оковедущих элементов на землю.Известно устройство для защитного отключения электроустановки, содержащее 1 рансформа 1 ор тока нулевой по-. следовательности, к выходу которого подключен блок формирования сигнала по скорости нарастания (по пройзвод 0 ной 1 тока утечки и блок формирования сигнала по абсолютному значению,1 ока утечки, выходы которых соединены с.исполнительным органом защиты а такф 15 же т рансформат ор тока нагрузки., к;. выходу ко 1 орого подключен блок формирования сигнала запрета, выход которого соединен с.вторым входом блока формирования сигнала по скорости нарастания по производной) тока утечки 11.К недостаткам этого устройства относи 1 ся то, что трансформатор тока нулевой последовательности не позволяет выделить трехфазные симметричные токи утечки электроустановки ,например, при равномерном снижении сопротивления ееизоляции до недопустимого уровня) и двухфазные утечки,. уровень сигналов этих утечек значительно отличается от однофазных.Кроме того, устройство имеет узкую область .применения, например, его нельзя использовать для систем дискретного контроля сопротивления утечки.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защитного отключения сети переменного тока с изолированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные источник оперативного тока и датчик сопротивления утечки, выполненный в виде Г-образного четырехполюсника и реле (оно выполняет одновременно функции преобразователя оперативного тока и7251 3 91 исполнительного органа защиты), соединенные с сетью через блок подключения, содержащий последовательно соединенные трехфазный дроссель и цепь развязки, состоящую из последова 1 ельно соединенных нулевого дросселя и конденсатора.Резистор в схеме датчика сопротивления утечки этого устройства служи для ограничения величины оперативного тока через сопротивление утечки до безопасной величины, а конденса 1 ор - для формирования производной оперативного 1 ока при скачкообразном изменении сопротивления утечки, что позволяет получи 1 ь деформированную характеристику выходного сигнала датчика, сущность которой заключаешься в Формировании сигнала, зависящего только от величины скачкообразно возникшего сопротивления утечки и не зависящего до определенного уровня (недопустимого по условиям электро- и пожаробезопаснос 1 и) абсолютного значения сопротивления изоляции электроустановки, медленно изменяющегося с течением времени.При этом величина деформации характеристики защитного устройства характеризуется коэффициентомКц степени деформации К= , - , гдец кр Й - отключающее сопротивление утечки при бесконечно большом сопротивлении изоляции; В- предельноеотключающее сопротивление изоляцииэлектроустановки21,К недостаткам известного устройства относи 1 ся отключение уставкисрабатывания от необходимой в зоненизкого значения сопротивления изоляции электроустановки, Это от клонение зависит от принятого коэффициента степени деформации, которыйможет находиться в пределах 1К ( оо;при Ко =1 характеристика являетсяканонической, а при Кс- о - наиболеедеформированной. Однако в данномустройс 1 ве нельзя использовать наибольшую деформацию характеристики,поскольку нельзя принять значениекритического сопротивления изоляцииравным нулю (оно должно быть всегдавыше минимального уровня, допустимого по условиям электро- и пожаробезопасности, при эксплуа 1 ации любыхэлектроустановок),5 10 15 2 о а 30 35 4 о 45 50 55 4.Кроме того, устройство имеет узкую область применения, например,его нельзя использовать в системахдискретного контроля сопротивленияутечки с применением цифровых преобразователей или устройств циклического режима работы, которые являются более перспективными в части улучшения таких характеристик,как унификация, повышение надежности работы, повышение точности измерения сопротивления утечки и, наконец, в перспективе использованияв измерительных информационных системах и системах комплексного управления элек т роснабжением горных предприятий сприменением вычислительныхмашин. Это определяет ся тем, что конт ролируемый сигнал формируется только ввиде однократного переходного процесса оперативного тока в моментпоявления недопустимого значениясопротивления утечки, а не в заданный момент времени, определяемый шагом дискретизации в цифровых измерительных преобразователях (или в системе контроля сопротивления утечкис циклицным прерыванием цепи нагрузки) .Все в целом снижает надежность работы защитного устройства.Цель изобретения - расширение области применения путем обеспеченияего работы для систем дискретногоконтроля сопротивления утечки, атакже исключения влияния сопротивления изоляции электроустановки на уставку срабатывания,Поставленная цель достигае 1 сятем, что устройство для защитного отключения электроустановки, содержащее блок подключения, через которыйк токоведущим и к заземленным ееэлементам подключены последовательно соединенные источник оперативного тока и датчик сопротивления утечки, выполненный на конденсаторе ипоследовательно соединенных резисторе и преобразователе оперативного тока, выход которого соединен с первым входом исполнительного органа,снабжено Формирователем селекторныхимпульсов и ключом, соединенным последовательно с конденсатором дат чика сопротивления утечки, причем этацепь включена параллельно резисторуупомянутого датчика, при этом управляющий вход ключа соединен с первым выходом формирователя селекторДля исключения влияния сопротивления изоляции электроустановки на уставку срабатывания устройства преобразователь 11 оперативного тока может быть выполнен иэ последовательно соединенных датчика 15 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приращения оперативного тока и датчика 16 абсолютного значения оперативного тока, включенных последовательно с резистором 12, а выходыих соединены с исполнительным ор"ганом 7, причем цепь, состоящаяиэ последовательно соединенных ключа 1 М и конденсатора 13, включенапараллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора 12 и датчика 16 абсолютного значения оперативного тока. Датчики 15и 16 состоят иэ преобразователей 17 и 18 тока, в качестве которых используются шунты или ниэкоомные резисторы), и усилителей 19 и 20 постоянного тока,.Устройство работает следующим об" разом.В процессе измерения сопротивления утечки 8 по цепи: токоведущие элементы 3 электроустановки - блок 5подключения - да 1 чик 2 сопротивления утечки - источник 1 оперативного тока - блок 5 подключения - заземляющие элементы 4 электроустановки протекает оперативный ток отистоцника 1. Величина оперативноготока преобразуется датчиком 2 со" противления утечки, с выхода которого подается управляющий сигнал наисполнительный орган 7. Контрольвеличины сопротивления утечки производится по сигналу формировате-ля 6 селекторных импульсов, сигналы управления с которого подаются надатчик 2 сопротивления утечки и элемент 9 совпадения исполнительногооргана 7. Если величина сигнала оперативного тока превышает заданную,то элемент 9 совпадения при наличиина обоих входах открывающих сигна"лов. подает сигнал управления на пороговый элемент 1 О, который сраба"тывает и воздействует на цепь отключения электроустановки 1.не показана 1. Датчик 2 сопротивления утечки ра-.ботает следующим образомПри высоком значении сопротивления изоляцииэлектроустановки Я и при отсутствии недопустимого значения сопрртивления утечки Я) величина оперативного тока, протекающего через датчик, имеет небольшое значение, исигнал с выхода преобразователя 11тока не достигает порога срабатыва-. ния исполнительного органа 7 защиты. Величина напряжения на конденсаторе 13 соответствует падению напряжения5 1 О 15 20 25 30 35 Еопо) =Р,. де 1(-о к уста ения (до пуст имого у 1 ецки) резистооперативого 1 о ения утечпроцесс . ит не в ения утечьключа 14 на резисторе 12, причем заряжаетсяемкость до этого напряжения тольков моменты откры 1 ого состояния ключа 14, когда на вход его поступаютдискретные (селекторные ) сигналыот формирователя 6 селекторных импульсов. При изменении сопротивления изоляции величина падения напряжения на резисторе 12 также изменяе 1 ся, а конденсатор 13 при этомзаряжается до значения падения напряжения на резисторе 12 при каждомдискре 1 ном измерении (в моменты о 1 крычого состояния ключа 14) в зависимос 1 и от увеличения или уменьшения падения напряжения. При медленном возрас 1 ании оперативного токамежду двумя его смежными дискретными измерениями падение напряженияна резисторе 12 изменяется незначительно, и про 1 екающий зарядный 1 окконденса 1 ора 13 через преобразователь 11 не достигает величины выходного сигнала датчика, превышающего,порог срабатывания исполнительногооргана 7, Анали 1 ическое выражениедля оперативного тока, который протекает через преобразователь 11,находят, например, согласно общеиз-,;вестному классическому методу расчета переходных процессов,в эЬектрических цепях. Для наглядности ипростоты расчетов параметрами элемен 1 ов блока 5 подключения и величиной сопротивления преобразователя 11 пренебрегают. При этом для установившегося значения сопротивленияизоляции выражение для оперативного тока, который протекает черезпреобразова 1 ель 11.(до внезапногопоявления сопротивления утечки приС=-О), имеет вид) - оперативныи то вившегося знач появления недо сопро 1 ивленияЙ - сопротивление ра 12;Гщ - ЭДС ис 1 очника При появлении сопротив ки формируемый переходный опера 1 ивного 1 ока происхо момент появления сопротив ки, а в момент открывания селекторными сигналом от формирователя 6. При этом конденсатор 13 допоступления селекторного сигнала наключ 14 заряжен величиной падениянапряжения на резисторе 12 во времяпредварительно дискретного измерения оперативного тока (до появлениясопротивления утечки), а при последующем дискретном измерении (послепоявления сопротивления утечки) падение напряжения на резисторе .12 увеличивается пропорционально величине сопротивления утечки, и в моменто 1 крычия ключа 14 происходит дополнительный заряд конденсатора 13 навеличину приращения опера 1 ивного1 ока, которое фиксируется преобразователем 11. Таким образом, ключ 14позволяе 1 задерживать начальный момент формирования искомого переходного процесса оперативного тока иформировать его в необходимый заданный момен 1 времени. При этомвыражение для оперативного тока впервый момент времени (при =+0) переходного процесса имеет вид Ео -ОсРвгде О - - 1(-о)Рс - остаточное напряжение на конденсаторе перед началом протекания переходного процесса оперативного 1 ока; Рц РмЙэ = в ,- эквивалентное сопротивЙо+Р ление у 1 ечки элек 1 роустановки послепоявления сопротивления у 1 ечки,.После подстановки составляющих ипреобразования получают выражениедля оперативнОго 1 ока в удобной дляанализа форме Это выражение показывает, что если внутреннее сопротивление датчика сопротивления утечки Я равно величине отключающего сопро 1 ивления утечки 1, т.е. уставке срабатывания защитногоо устройства, формируемый сигнал датчика (опера 1 ивный ток) в моменты внезапного появления сопротивления утечки не зависит о 1 величины сопротивления, изоляции электроустановки, т.е.о) = ЕопЙ. Это позволяет полностью ус 1 ранить влияние сопротивления изоляции электроустановки (медленно изменяющегося9172 во времени) на усчавку срабачывания усч ройсч ва. Если же принят ь Яубольшим, чем значение усчавки срабатывания усройсва по сопрочивлениаутечки Я, то в зоне низкого значения сопроч ивления изоляции элекч роустановки будет снижение сигнала даччика (недозащита). Если же принятьсопротивление датчика Я меньшим,чем Я (по аналогии с рекомендациямиматериалов прототипа), чо в этом случае будет повышение сигнала датчика(перезащита).При этом необходимо оч метить,ччо использование указанного датчика в предлагаемом устройсч ве чак же,как и в известном, с одним каналомформирования выходного сигнала.операчивного тока может быть рекомендовано к применению в устройсч вах для 20защичы элекчроусчановок, в кочорыхсопротивление изоляции можно поддерживать выше величины уставки усч ройсч ва по оч ключающему сопротивлениюутечки и в которых используется автоматическое повчорное включение силового напряжения при устранении(самоустранении) недопустимого знаВ электроустановках с нечасчым зашичным отключением, например в неразвеч вленных сетях, а чакже в разветвленных сетях при осущесчвлении псевдоселекчивной защичы от утечек (которая использует общесечевое защич ное усчройсч во и блокировочные реле утечки на каждом отходящем присоединении), при которой общее сопрочивление изоляции элекчроусчановки разделяечся на ряд сосчавляющих, каждая из которых контролируется отдельным блокировочнь 1 м реле учечки, а чакже для электроус" чановок, работающих в условиях низкого значения сопрочивления изоляции, когда поддержание его на высоком уровне связано с большой трудоемкостью работ (например в условиях эксплуачации шахтных контактных сечей элекчровозного транспорта с высокой запыленностью и влажностью окружающей среды), рекомендуечся использовачь даччик с оптимальной деформацией Формируемого сигнала.Эчоч датчик содержич преобразователь 11 оперативного тока, выполненный из последовательно соединенных датчика 15 приращения оперативного тока и датчика 16 абсолютного значения оперативного чока (Фиг.2).Особенностью его является то, ччо Формирование выходного сигнала по скорости нарастания (приращения) опе-. ративного тока осущесч вляется датчиком 15, выходной сигнал кочорого усчанавливаюч по чребуемой величине приращения операчивного тока, соот" вечствующей появлению в сети сопрочивления утечки, равного (или меньшего) уставке срабачывания устрой" счва, а формирование выходного сигнала на абсолюч ному значению опера. чивного .тока осуществляется датчиЗо 35 50 55 чения сопрочивления учечки (с использованиемблокировочных реле утечки),ч.е. в случаях автоматического обеспечения электроснабжения элекчроусчановок в условиях частого защичногоотключения. Эчо рекомендуется почому, ччо настоящий уровень развитиясредств контроля сопротивления утечки для режима конч роля в оч ключенном состоянии элекчроусчановки не всегдапозволяет получить досчоверную информацию о наличии недопустимого значения сопротивления утечки на фоненизкого значения сопротивления изоляции элекчроусчановки. Поэчому блокировочные реле учечки (или общесетевые защитные устройства, работающие в режиме блокировочных реле учечки при оч ключенном:иловом напряжении элекчроусчановки) кончролируюч абсолюч ное значение суммарного сопро,.тивления (сопротивления изоляции и сопротивления утечки) и только после устранения (самоустранения) недопустимой суммарной величины этого сопрочивления могут осуществить автоматическое повторное включение напряжения элекчроусчановки согласно требованиям безопасносчи. Деформация выходного сигнала дач чика 1 в этОм случае необходима чолько для 51 10получения устойчивости рабочы устройства при сопротивлении изоляцииэлектроустановки, близком к величине усчавки устройства по сопрочивлению учечки. Условие высокой степени деформации в эчом случае нечребуется, поскольку при первом жезащитном отключении блокировочноереле утечки не позволит подать сиповое напряжение на элекчроустановку при низком сопрочивлении ее изоляции (когда величина его ниже, чемусчавка по безопасному значению сопротивления утечки).91 72.51 иг Составитель Л.Васьковаедакт ор РЛежнина Техред М. Рейвес Корректор А. Дэят ко Заказ 1898/72 вн 1 иам е Ф пиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проек ВНИИПИ Государст венногопо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш Подпискомитета СССРи открыл ийкая наб., д. 4