ITBS990063A1

ITBS990063A1 - FUNCTIONAL GROUND DEVICE TO ISOLATE AN ELECTRICAL SYSTEM IN THE EVENT OF AN INTERRUPTION OF THE CONDUCTOR AND / OR PROTECTION CONDUCTOR AND / OR

Info

Publication number: ITBS990063A1
Application number: IT1999BS000063A
Authority: IT
Inventors: Giuliano Giuliani
Original assignee: Ave Spa
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2000-12-28
Also published as: IT1309220B1; ITBS990063A0

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: of the PATENT FOR INDUSTRIAL INVENTION entitled:

DISPOSITIVO A TERRA FUNZIONALE PER ISOLARE UN IMBIU TO ELETTRICO IN CASO DI INTERRUZIONE DEL CON-DUTTORE DI NEUTRO E/O DEL CONDUTTORE DI PROTEZIONE E/O AUMENTO DEL POTENZIALE E DELLA RESISTENZA A TERRA FUNCTIONAL EARTH DEVICE TO ISOLATE AN ELECTRICAL ENVIRONMENT IN THE EVENT OF INTERRUPTION OF THE NEUTRAL CONDUCTOR AND / OR THE PROTECTIVE CONDUCTOR AND / OR INCREASE OF THE POTENTIAL AND OF THE EARTH RESISTANCE

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce alle apparecchiature elettiche e in pericolare ad un dispositivo a terra funzionale per l'isolamento di un impianto elettrico all'interruzione del conduttore di neutro e/o del conduttore di protezione di terra e/o di un aumento della resistenza o del potenziale di terra. Stato della Tecnica The present invention relates to electrical equipment and in particular to a functional earth device for the insulation of an electrical system upon interruption of the neutral conductor and / or of the earth protection conductor and / or of an increase in resistance or of the ground potential. State of the art

I dispositivi a terra funzionale (FE) sono noti e previsti dalle Norme sulle protezioni contro i contatti diretti e indiretti. The functional earth devices (FE) are known and foreseen by the Standards on protection against direct and indirect contacts.

Generalmente, sono realizzati all'interno degli interruttori differenziali elettronici, e vengono impiegati per isolare dalla rete una o più utenze in caso di interruzione del conduttore neutro e/o del conduttore dì linea. Generally, they are made inside the electronic differential switches, and are used to isolate one or more users from the network in case of interruption of the neutral conductor and / or of the line conductor.

L 'impiego degli interruttori differenziali elettronici dotati di terra funzionale presuppone la distribuzione del conduttore di protezione (PE) in tutti i punti dell'impianto in cui vi sia una presa di corrente, ma tale situazione non è verificata frequentemente nella pratica ed è talvolta impossibile da realizzare negli impianti vecchi. The use of electronic RCDs equipped with functional earth presupposes the distribution of the protective conductor (PE) in all points of the system where there is a power socket, but this situation is not frequently verified in practice and is sometimes impossible. to be carried out in old plants.

I differenziali elettronici associati alle prese di corrente si trovano quindi spesso a funzionare senza la connessione al conduttore di protezione, con notevole perdita di sicurezza per l’utente. The electronic differentials associated with power sockets are therefore often found to work without connection to the protective conductor, with a significant loss of safety for the user.

Tali differenziali a terra funzionale, inoltre, risultano dotati di una circuiteria specifica e aggiuntiva, inutilizzata per mancanza della suddetta connessione a terra e per di più costosa. Furthermore, these functional earth differentials are equipped with specific and additional circuitry, which is not used due to the lack of the aforementioned earth connection and is moreover expensive.

In un impianto dotato di una molteplicità di differenziali elettronici, tale circuìteria è ripetuta e rappresenta un inutile costo in ogni différenziale. In a system equipped with a multiplicity of electronic differentials, this circuitry is repeated and represents an unnecessary cost in each differential.

Nello stesso impianto dotato di una molteplicità di differenziali elettronici con terra funzionale, quando tale terra viene utilizzata correttamente, genera un aumento oltre misura della dispersione a terra, con il rischio di rendere la fornitura di energia INSTABILE per intervento inopportuno della protezione differenziale generale, o, peggio, l'impianto elettrico INSICURO. In the same system equipped with a multiplicity of electronic RCDs with functional earth, when this earth is used correctly, it generates an oversized increase in earth leakage, with the risk of making the supply of energy UNSTABLE due to inappropriate intervention of the general differential protection, or , worse, the electrical system IS UNSAFE.

Sommario dell'Invenzione Summary of the Invention

Scopo del presente trovato è di centralizzare la circuiteria di sorveglianza dell'integrità del conduttore di neutro (N) e/o del conduttore di terra (PE) e la sorveglianza del potenziale e della resistenza di terra in un solo dispositivo da installare a monte dell'impianto e associato ad un interruttore (il generale) che in caso di interruzione del Neutro e/o del conduttore di protezione o di aumento del potenziale e/o della resistenza di terra comandato appunto dal dispositivo in oggetto, isoli l'impianto elettrico dalla rete di distribuzione dell'energia. The purpose of the present invention is to centralize the circuitry for monitoring the integrity of the neutral conductor (N) and / or the earth conductor (PE) and for monitoring the potential and earth resistance in a single device to be installed upstream of the '' system is associated with a switch (the general) which in case of interruption of the Neutral and / or of the protective conductor or of an increase in the potential and / or of the earth resistance controlled by the device in question, isolates the electrical system from energy distribution network.

Tale peculiarità rende l'impianto elettrico più sicuro per le ragioni sotto elencate. This peculiarity makes the electrical system safer for the reasons listed below.

- Gli apparecchi elettrici vengono completamente isolati dalla rete e l'utente non rischia il contatto diretto o indiretto con il conduttore di Fase, come potrebbe accadere quando viene a mancare la continuità del solo conduttore di Neutro: in tale specifico caso infatti gli apparecchi,elettrici non funzionerebbero, le loro spie non risulterebbero accese e l’utente sarebbe "falsamente" indotto a pensare che siano completamente fuori tensione e quindi sicuri. - The electrical appliances are completely isolated from the mains and the user does not risk direct or indirect contact with the Phase conductor, as could happen when there is no continuity of the Neutral conductor only: in this specific case, in fact, the electrical appliances they would not work, their lights would not be lit and the user would be "falsely" led into thinking that they are completely out of power and therefore safe.

- Tutti di differerizìalì elettronici dell’impianto assumono un livello di sicurezza superiore: il collegamento alla terra funzionale non è più necessario pertanto possono essere impiegati interruttori elettronici non dotati di terra funzionali e perciò meno complessi, più affidabili e, oltrettutto, meno costosi. - All of the electronic differential systems of the system assume a higher level of safety: the connection to the functional earth is no longer necessary therefore electronic switches without functional earth can be used and therefore less complex, more reliable and, moreover, less expensive.

— In caso di guasto della protezione differenziale generale (tipicamente per avaria al relè polarizzato definita in gergo tecnico "incollamento") prevista dalla norma, l'utente non rischia il contatto diretto o indiretto con il conduttore di Fase per il semplice fatto che anche il conduttore di Fase è isolato dalla Rete. - In case of failure of the general differential protection (typically due to failure of the polarized relay defined in technical jargon as "sticking") provided for by the standard, the user does not risk direct or indirect contact with the Phase conductor for the simple fact that the Phase conductor is isolated from the mains.

Quando la Rete rientra nei normali limiti di tensione, dopo l’intervento degli addetti pubblici aila manutenzione e riparazione, il dispositivo oggetto del brevetto avvisa acusticamente e/o con telesegnalazione che l'impianto può essere riattivato e quindi la manovra di riattivazione dell'impianto, che deve essere eseguita manualmente diventa volontaria e perciò stesso non improvvisa o inaspettata con notevole aumento della sicurezza. When the Grid is within normal voltage limits, after the intervention of the public servants for maintenance and repairs, the device covered by the patent warns acoustically and / or by remote signaling that the system can be reactivated and therefore the reactivation maneuver of the system. , which must be performed manually becomes voluntary and therefore itself not sudden or unexpected with a noticeable increase in safety.

Da notare peraltro che l'evento di interruzione del solo conduttore di Neutro risulta estremamente improbabile e che pertanto la suddetta manovra di riattivazione manuale viene eseguita molto raramente senza provocare disturbo per l'utente. It should also be noted that the interruption of the neutral conductor alone is extremely improbable and that therefore the aforementioned manual reactivation maneuver is performed very rarely without causing disturbance for the user.

Inoltre il potenziale e/o la resistenza di terra vengono tenuti sotto controllo e l'impianto e le utenze vengono isolate dalla rete in caso di aumento: ciò costituisce un ulteriore notevole aumento di sicurezza per l'utente che viene reso cosciente del fatto. Furthermore, the potential and / or the earth resistance are kept under control and the system and the users are isolated from the network in the event of an increase: this constitutes a further significant increase in safety for the user who is made aware of the fact.

Lo scopo ed i vantaggi di cui sopra sono raggiunti con un dispositivo a terra funzionale secondo la rivendicazione 1 e che può essere incorporato in un apparecchio da associare ad un interruttore o da integrare in un sezionatore o in un interruttore differenziale The above purpose and advantages are achieved with a functional earthing device according to claim 1 and which can be incorporated in an apparatus to be associated with a circuit breaker or to be integrated in a disconnector or in a differential circuit breaker.

Breve descrizione dei Disegni Brief description of the Drawings

Maggiori dettagli del trovato risulteranno evidenti dal prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni, Indicativi e non limitativi, nei quali: More details of the invention will become clear from the continuation of the description made with reference to the accompanying drawings, indicative and not limiting, in which:

la Fig.l mostra uno schema elettrico del dispositivo a terra funzionale secondo l'invenzione; Fig. 1 shows an electrical diagram of the functional earth device according to the invention;

la Fig.2 mostra un esempio di apparecchio incorporante il dispositivo della Fig.l; Fig.2 shows an example of an apparatus incorporating the device of Fig.1;

la Fig.3 mostra l'apparecchio della Fig.2 associato ad un interruttore per l'impiego in un quadro elettrico di distribuzione dell'energia elettrica per uso civile; Fig.3 shows the apparatus of Fig.2 associated with a switch for use in an electrical power distribution panel for civil use;

la Fig.4 mostra un esempio di apparecchio nel quale sono integrati i dispositivo della Fig.l ed un interruttore sezionatore o un interruttore differenziale; e Fig. 4 shows an example of an apparatus in which the device of Fig. 1 and a disconnecting switch or a differential switch are integrated; And

la Fig.5 mostra l'apparecchio della Fig.4 in un esempio d'impiego in un quadro elettrico di distribuzione dell "energia elettrica per uso civile. Fig.5 shows the apparatus of Fig.4 in an example of use in an electric power distribution panel for civil use.

Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention

In detti disegni, L e N, indicano il conduttore di linea e il conduttore di neutro, rispettivamente, PE sta per conduttore di protezione a terra; FE per terra funzionale; TLC per telecomando e TlS per telesegnale. Tl dispositivo comprende inoltre una levetta di sgancio LV, un avvisatore ottico/acustico AV ed un compensatore di terra CO, e viene configurato nella forma di un apparecchio 10 da associare ad un interruttore 11, come mostrato nelle Figg.2 e 3, o da integrare in un interruttore sezionatore o differenziale 12, come mostrato nelle Figg.4 e 5. In said drawings, L and N indicate the line conductor and the neutral conductor, respectively, PE stands for protective earth conductor; FE for functional ground; TLC for remote control and TlS for remote signal. The device also comprises a release lever LV, an optical / acoustic warning device AV and an earth compensator CO, and is configured in the form of an apparatus 10 to be associated with a switch 11, as shown in Figs. 2 and 3, or by integrate in a disconnector or differential switch 12, as shown in Figs. 4 and 5.

Nello schema circuitale della Fig.l, gli elementi costitutivi sono indicati con riferimenti e/o sigle usuali per gli esperti, del settore. In tale schema, l'assieme dei componenti R1-C1-R2-Z1-K1-C2 costituisce un alimentatore stabilizzato per la circuiteria di misura e controllo (Ici e associati componenti). In the circuit diagram of Fig. 1, the constituent elements are indicated with references and / or abbreviations usual for those skilled in the art. In this scheme, the assembly of components R1-C1-R2-Z1-K1-C2 constitutes a stabilized power supply for the measurement and control circuitry (Ici and associated components).

L'assieme costituito da R15-K4-Z3-C6 costituisce la riserva d’energia per l'attuazione della bobina d'apertura BA che attua lo sgancio dell'interruttore associato in caso di mancanza del conduttore di neutro N e/o del conduttore di terra PE e/o aumento del potenziale o della resistenza di terra. The assembly consisting of R15-K4-Z3-C6 constitutes the energy reserve for the actuation of the opening coil BA which releases the associated circuit breaker in case of lack of the neutral conductor N and / or of the conductor ground PE and / or increase in ground potential or resistance.

Il circuito costituito dall 'amplificatare operazionale, dal comparatore Ic1 e dagli associati componenti, realizza la misura di continuità del conduttore di neutro e/o del conduttore di Terra (PF) e pilota il tiristore Thl che attua la bobina BA quando manca la continuità del neutro N e/o della terra PE o quando la resistenza e/o il potenziale di terra aumenta ad un valore superiore a quello impostato mediante Pt1. The circuit consisting of the operational amplifier, the comparator Ic1 and the associated components, carries out the measurement of continuity of the neutral conductor and / or of the Earth conductor (PF) and drives the thyristor Thl which actuates the coil BA when there is no continuity of the neutral N and / or of the earth PE or when the resistance and / or the earth potential increases to a value higher than that set by Pt1.

La misura della resistenza e/o del potenziale di terra viene effettuata con il ponte di Wheatstone cosituito da R3-R4-R5-R6-R7. Al mancare della continuità del neutro N e/o della terra PE, la resistenza R3 viene isolata da GND (conduttóre di riferimentodei circuito elettrico) ed il ponte di Wheatstone si sbilancia. Il punto A di tale ponte si porta a potenziale superiore rispetto al punto di riferimento tarato 8 ed il comparatore Ic1 attiva il tiristore Thl che attua lo sgancio della levetta LV attraverso la bobina BA per l'apertura di un inter— ruttore generale e l'isolamento di un impianto elettrico che vi fà capo. The measurement of the resistance and / or ground potential is carried out with the Wheatstone bridge made up of R3-R4-R5-R6-R7. In the absence of the continuity of the neutral N and / or of the ground PE, the resistor R3 is isolated from GND (reference conductor of the electrical circuit) and the Wheatstone bridge becomes unbalanced. The point A of this bridge goes to a higher potential than the calibrated reference point 8 and the comparator Ic1 activates the thyristor Thl which releases the lever LV through the coil BA for the opening of a general switch and the insulation of an electrical system that leads to it.

I condensatori C3 e C4 insieme al diodo K3 realizzano un circuito di: The capacitors C3 and C4 together with the diode K3 make a circuit of:

a) stabilizzazione della misura e del fronte di segnale causato dagli eventi di uscita/rientro rete e dalle perturbazioni elettromagnetiche per garantire la compatibilità elettromagnetica (EMC) del dispositivo. a) stabilization of the measurement and of the signal edge caused by grid output / re-entry events and by electromagnetic perturbations to ensure the electromagnetic compatibility (EMC) of the device.

b) livellamento dell "ondulazione residua eventualmente introdotta dal potenziale di terra. b) leveling of the residual ripple possibly introduced by the ground potential.

Il circuito costituito da Ic1 e associati componenti realizza l'avviso ottico e/o acustico al ripristino rete. The circuit consisting of Ic1 and associated components creates the optical and / or acoustic warning when the network is restored.

In particolare, al verificarsi di tale evento: - il led Ldl lampeggia; In particular, when this event occurs: - the Ldl LED flashes;

- il risonatore piezoelettrico Pzl ronza in modo intermittente. - the Pzl piezoelectric resonator hums intermittently.

Tali eventi durano per un tempo stabilito mediante scelta dei componenti R11 e C7 (ad es: 10 secondi). These events last for a time established by choosing components R11 and C7 (eg: 10 seconds).

Un pulsante 13 normalmente chiuso collegato ai morsetti 4-5 realizza il telecomando di sgancio a distanza (TLC) simulando la perdita di continuità del neutro N e/o di FE. Se non serve viene bypassato con ponticello (tratteggiato). A normally closed pushbutton 13 connected to terminals 4-5 realizes the remote release remote control (TLC) by simulating the loss of continuity of the neutral N and / or of FE. If not needed, it is bypassed with a jumper (dashed).

Un telesegnale (TLS) con contatto normalmente aperto è comandato dallo stesso meccanismo che attiva la levetta di sgancio LV. A remote signal (TLS) with normally open contact is controlled by the same mechanism that activates the LV release lever.

Come mostrato nella Fig.3, l'apparecchio 10 incorporante il dispositivo sopra descritto può essere associato ad un interruttore differenziale generale 11 e almeno un interruttore magnetotermico 14" nell'ambito di un quadro elettrico di distribuzione dell'energia elettrica per uso civile attraverso, per esempio, una molteplicità di prese elettriche 15 ognuna associata ad un differenziale elettronico 16. L'apparecchio 10 centralizzato comanda allora l'interruttore differenziale 11 tramite la levetta di sgancio LV, mettendo in sicurezza tutte le prese, peraltro senza la necessità di connessione a terra del conduttore PE, dunque senza incremento della dispersione a terra dell'impianto elettrico. As shown in Fig. 3, the apparatus 10 incorporating the device described above can be associated with a general differential switch 11 and at least one magnetothermic switch 14 "within an electrical panel for the distribution of electrical energy for civil use through, for example, a plurality of electrical sockets 15 each associated with an electronic differential 16. The centralized apparatus 10 then controls the differential switch 11 by means of the release lever LV, securing all the sockets, however without the need for connection to earth of the PE conductor, therefore without increasing the earth leakage of the electrical system.

Nella Fig.4, l 'apparecchio 10 è integrato con e comanda, tramite la levetta di sgancio, un interruttore sezionatore 12 avente una rispettiva leva di riarmo 12' e collegabile ad un carico attraverso morsetti di collegamento 12”. In questa applicazione i morsetti L e N possono essere derivati dall'interruttore di sezionamento stesso, senza necessità di fornirli separatamente. L'apparecchio 10 integrato nell'interruttore sezionatore 12 può essere inserito poi in un quadro elettrico come mostrato in particolare nella Fig.5 e con le stesse finali previste in precedenza in relazione alla Fig.3. In Fig.4, the apparatus 10 is integrated with and controls, by means of the release lever, a disconnecting switch 12 having a respective reset lever 12 'and connectable to a load through connection terminals 12 ”. In this application, the L and N terminals can be derived from the isolating switch itself, without the need to supply them separately. The apparatus 10 integrated in the switch disconnector 12 can then be inserted in an electrical panel as shown in particular in Fig.5 and with the same ends provided previously in relation to Fig.3.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I N. Functional earthing device to isolate an electrical system in the presence of an interruption in the neutral conductor (N) and / or in the protective earth conductor (PE) at the entrance to this system, characterized by a release lever ( LV) which can be activated by a release coil (BA) and connected directly or indirectly to a general switch of the electrical system to cause the latter to open when one and / or the other of said neutral conductors is interrupted. and earth, by a circuitry for measuring and checking the continuity of the neutral conductor and / or the earth conductor and piloting a thyristor intended to activate said release coil in the absence of continuity of the neutral and / or earth conductors , by a stabilized power supply for said circuitry for measuring and checking the continuity of said neutral and / or earth conductors and by a reserve circuit for supplying electrical energy to the control coil (BA) of the release of the main switch.

2. Functional earth device to isolate an electrical system in the presence of an increase in the earth resistance of the system, characterized by a release lever (LV) that can be activated by a release coil (BA) and connected directly or indirectly to a switch of the electrical system to cause its opening when an increase in the earth resistance occurs, by a circuitry for measuring and controlling said earth resistance and driving a thyristor intended to activate said release coil when said resistor it increases beyond a predetermined threshold, by a stabilized power supply for said measurement and control circuitry and by a reserve circuit for supplying electrical energy to the control coil (8A) of the release lever of the main switch.

3, Functional earthing device for isolating an electrical system in the presence of an increase in the system earth potential, characterized by a release lever (LV) that can be activated by a release coil (BA) and connected directly or indirectly to a switch of the electrical system to cause it to open upon the occurrence of an increase in the ground potential, by a circuitry for measuring and controlling said ground potential and driving a tristor intended to activate said release coil when said potential ground increases beyond a predetermined threshold, from a stabilized power supply to the measurement and control circuitry and from. a reserve circuit to supply electric power to the control coil (BA) of the release lever of the main switch.

4. Functional earth device to isolate an electrical installation in the presence of an interruption of the neutral conductor (N) and / or of the protective earth conductor (PE) and / or of an increase in resistance or earth potential at the entrance of this system characterized by a release lever (LV) that can be activated by a release coil (BA) and connected directly or indirectly to a an interruption of one and / or the other of said neutral and earth conductors and / or of an increase in resistance or earth potential, by a circuitry for measuring and checking the continuity of the neutral conductor and / or of the earth conductor and / or of the resistance or earth potential and of driving a thyristor intended to activate said release coil in the absence of continuity of the neutral and / or earth conductors and / or of an increase in resistance or potential from a stabilized power supply for said measurement and control circuitry, and from a reserve circuit for supplying electrical energy to the control coil (BA) of the release lever of the main switch.

5. Device according to any one of the preceding claims, further characterized by a circuit for activating an optical / acoustic warning device when the network is restored after each release actuated by the control coil of said lever.

6. Device according to any one of the preceding claims, further characterized by a remote release remote control and / or for a remote signal controlled by the mechanism which actuates the release lever.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is incorporated in an apparatus or can be associated with a switch or can be integrated into a switch disconnector.

8. Functional grounding device to isolate an electrical installation in case of interruption of the neutral conductor and / or of the protective conductor and / or increase of the potential or of the earth resistance, as substantially described above, illustrated and claimed for the specified purposes