RU23714U1

RU23714U1 - PROTECTION SYSTEM

Info

Publication number: RU23714U1
Application number: RU2000112502/20U
Authority: RU
Inventors: В.Н. Павлов; В.В. Мухин; А.О. Трусов; Г.Н. Грудкин; А.А. Ковбасин; А.В. Самсонов
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Адмиралтейские верфи"
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2002-06-27

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током и защиты системы энергоснабжения электроинструмента при повреждениях и авариях от возникновения пожароопасных ситуаций.The invention relates to electrical engineering and is intended to protect a person from electric shock and to protect the power supply system of a power tool in case of damage and accident from fire hazard situations.

Наиболее эффективно заявляемое изобретение может быть применено при использовании ручного электрифицированного инструмента напряжением 220В, 50Гц в особоопасных производственных условиях: наличие климатических факторов внешней среды, технологических и механических факторов при эксплуатации и др. (например, при строительстве судов в условиях стапельной сборки и достройки на плаву, когда используются временные системы электроснабжения).The claimed invention can be most effectively applied when using a hand-held electrified tool with voltage of 220V, 50Hz in especially hazardous production conditions: the presence of climatic environmental factors, technological and mechanical factors during operation, etc. (for example, when building ships in the conditions of slipway assembly and completion afloat when temporary power systems are used).

Известен целый ряд электротехнических устройств, осуществляющих защиту человека от поражения электрическим током при работе с электроинструментом 220В, 50Гц: функциональные блоки в виде распределительных щитов серии Q-BOX 6 AS С или мобильных защищенных щитков серии Q-DIN 8 ASC фирмы Gewiss, Италия (Каталог «Gewiss Евродин CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), а также в виде распределительных щитков типа URB, UMB и М-Вох фирмы GARO, Швеция (Каталог «Garo, GARO AB-Box 203 - 33525 Gnosjo - Sweden, 1995).A number of electrical devices are known that protect a person from electric shock when working with a 220V, 50Hz power tool: functional blocks in the form of switchboards of the Q-BOX 6 AS C series or mobile protected shields of the Q-DIN 8 ASC series from Gewiss, Italy (Catalog “Gewiss Eurodin CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), as well as in the form of distribution panels of the type URB, UMB and М-Вох of the company GARO, Sweden (Catalog" Garo, GARO AB-Box 203 - 33525 Gnosjo - Sweden, 1995).

Все эти системы защищают от поражения током обслуживающий персонал, который работает с электрифицированным инструментом напряжением 220 В, 50 Гц. Это происходит за счет того, что в состав функциональных блоков входят устройства защитного отключения, которые при возникновении заданного тока утечки на землю (который возникает при повреждении электрооборудования или при прикосновении человека к токоведущим частям) снимают рабочее напряжение с защищаемого участка сети.All these systems protect service personnel from working with electric shock, who work with an electrified tool with voltage of 220 V, 50 Hz. This is due to the fact that the functional blocks include residual current circuit breakers, which, when a specified leakage current to the earth occurs (which occurs when electrical equipment is damaged or when a person touches live parts) removes the operating voltage from the protected network section.

Однако, известные системы защиты неэффективны при использовании их в разветвленных системах электроснабжения, особенно в системах питания электрифицированного инструмента, применяемого в производстве с особоопасными условиями: высокие влажность и температура, запыленность, токопроводящие конструкции, замкнутые объемы и т.д. В этом случае указанным системам присущи следующие недостатки, которые не позволяют им выполнять функцию защиты человека от поражения электрическим токомHowever, the known protection systems are ineffective when used in branched power supply systems, especially in the power supply systems of electrified tools used in production with especially hazardous conditions: high humidity and temperature, dustiness, conductive structures, closed volumes, etc. In this case, the indicated systems are characterized by the following disadvantages, which do not allow them to perform the function of protecting a person from electric shock

и функцию защиты системы энергоснабжения от возникновения пожароопасных ситуаций (в случае повреждений или аварий в системе):and the function of protecting the energy supply system from the occurrence of fire hazard situations (in case of damage or accident in the system):

а)при подключении электрифицированного инструмента к какой-либо из вышеперечисленных систем через кабельную линию достаточно большой длины возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения из-за наличия емкостных токов утечки в питающем кабеле;a) when connecting an electrified tool to any of the above systems through a cable line of a sufficiently long length, false trips of the residual current device can occur due to the presence of capacitive leakage currents in the supply cable;

б)при подключении к системе энергоснабжения нескольких электрифицированных инструментов и возникновении в линии питания одного из них тока утечки на землю, достаточного для срабатывания устройства защитного отключения, питание будет снято сразу со всех инструментов;b) when several electrified instruments are connected to the power supply system and one of them arises in the power supply line with a leakage current to the ground, sufficient to operate the residual current device, the power will be removed immediately from all the instruments;

в)не защищаются от возникновения токов утечки на землю входные кабельные линии указанных устройств, хотя они также могут располагаться в особоопасных зонах;c) the input cable lines of these devices are not protected from the occurrence of leakage currents to the ground, although they can also be located in especially dangerous areas;

г)при использовании временных сетей питания электрифицированного инструмента высока вероятность механических повреждений кабельных линий питания инструмента, при которых возможно оголение токоведущих жил кабеля, что может привести к дугообразованию и поражению персонала электрическим током.d) when using temporary power networks of an electrified tool, there is a high probability of mechanical damage to the cable power supply lines of the tool, in which it is possible to expose live cable conductors, which can lead to arcing and electric shock to personnel.

Известна система защиты, выполненная в виде одного мобильного защищенного щитка ASC (код GW68217) (Каталог «Gewiss Евродин CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), которая также характеризуется совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения. Система содержит соединенный с питающей сетью функциональный блок, содержащий последовательно соединенные автоматический выключатель, устройство защитного отключения и разъем для электроинструмента.A known security system made in the form of one ASC mobile security shield (code GW68217) (Catalog Gewiss Eurodin CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), which is also characterized by a combination of features similar to the set of essential features the claimed invention. The system comprises a functional unit connected to the mains supply, comprising a circuit breaker, a residual current device and a connector for a power tool connected in series.

Однако, данная система не обеспечивает эффективной защиты человека от поражения электрическим током и возникновения пожароопасных ситуаций в сетях электроснабжения с разветвленными кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц. Причины аналогичны вышеназванным.However, this system does not provide effective protection of a person from electric shock and fire hazard situations in power supply networks with branched cable lines of a sufficiently large length, while working with several power tools with voltage of 220V, 50Hz. The reasons are similar to the above.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является система защиты сети питания ручного электроинструмента, которая принята за прототип (Герман Г.Ю, Киреев Ю.Ю, Солуянов П.В. Алгоритм проектирования оптимальной сети питания ручного электроинструмента//Судостроение (Санкт-Петербург).1999. - № 5.-С.59-61.). Система содержит соединенные с питающей сетью и связанные кабельными линиями входной блок и, по крайней мере, один функциональный блок, при этом входной блок содержит автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для последовательного соединения с функциональным блоком, содержащим автоматическийClosest to the claimed invention for the purpose and combination of essential features is a system for protecting the power supply network of a hand power tool, which is taken as a prototype (German G.Yu., Kireev Yu.Yu., Soluyanov P.V. Algorithm for designing an optimal power supply network for a hand power tool // Shipbuilding ( St. Petersburg) .1999. - No. 5.-S.59-61.). The system comprises an input unit and at least one functional unit connected to the supply network and connected by cable lines, the input unit comprising a circuit breaker and at least one connector for connecting in series with a functional unit containing an automatic

выключатель и, по крайней мере, один разъем для электроинструмента. Таким образом создается разветвленная система электроснабжения и защиты.a switch and at least one power tool connector. Thus, an extensive system of power supply and protection is created.

Однако, из-за отсутствия в составе входного и функциональных блоков устройств защитного отключения такая система защиты не может быть использована в сетях энергоснабжения с разветвленными кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц, например, во временной сети (проложенной только на период проведения работ) при ее эксплуатации в особоопасных зонах и зонах повышенной опасности, в частности, в условиях судостроительных заводов. Это объясняется тем, что совокупность существенных признаков известной системы - прототипа обеспечивает многоуровневую защиту лишь от токов короткого замыкания и перегрузки, но не способна одновременно надежно защитить от токов утечек, особенно в сетях энергоснабжения с кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц.However, due to the lack of protective shutdown devices in the input and functional blocks, such a protection system cannot be used in power supply networks with branched cable lines of a sufficiently large length, while simultaneously working with several power tools with voltage of 220V, 50Hz, for example, in a temporary network ( laid only for the period of work) during its operation in especially dangerous zones and areas of increased danger, in particular, in the conditions of shipyards. This is because the set of essential features of the known system - the prototype provides multi-level protection only against short circuit and overload currents, but is not able to reliably protect against leakage currents, especially in power supply networks with cable lines of a sufficiently long length, while working with several power tools voltage 220V, 50Hz.

Изобретение решает задачу повышения эффективности защиты человека от поражения электрическим током и защиты сети энергоснабжения от возникновения пожароопасных ситуаций (в результате повреждений или аварий), особенно при необходимости использования ее в разветвленных системах электроснабжения и в системах временного электроснабжения электрифицированного инструмента, при проведении работ в особоопасных условиях. Задача решается благодаря тому, что при одновременной защите от токов короткого замыкания, перегрузки и утечек, исключается влияние увеличения длины кабельных линий на нарушение работоспособности и, таким образом, обеспечивается селективность работы системы электроснабжения в целом и ее разветвленных участков. Кроме того, защищаются входные кабельные линии от возникновения в них токов утечки на землю.The invention solves the problem of improving the efficiency of protecting a person from electric shock and protecting the power supply network from the occurrence of fire hazard situations (as a result of damage or accidents), especially if it is necessary to use it in branched power supply systems and in temporary power supply systems of an electrified tool, when working in particularly dangerous conditions . The problem is solved due to the fact that while protecting against short circuit currents, overloads and leaks, the influence of increasing the length of cable lines on disruption is eliminated and, thus, the selectivity of the power supply system as a whole and its branched sections is ensured. In addition, input cable lines are protected against the occurrence of earth leakage currents in them.

Механизм достижения технического результата заявляемой системы защиты не известен из уровня техники.The mechanism for achieving the technical result of the claimed protection system is not known from the prior art.

Заявляемая система защиты содержит соединенные с питающей сетью и связанные кабельной линией входной блок и, по крайней мере, один функциональный блок, при этом входной блок содержит автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для последовательного соединения с функциональным блоком, содержащим автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для электроинструмента, дополнительно в функциональный и входной блоки последовательно с автоматическими выключателями введены устройства защитного отключения, при этом, устройство защитного отключения входного блока имеет задержку срабатывания по времени и уставку срабатывания по току утечки большую по сравнению с устройством защитного отключения функционального блока.The inventive protection system comprises an input unit and at least one functional unit connected to the supply network and connected by a cable line, the input unit comprising a circuit breaker and at least one connector for connecting in series with a functional unit containing a circuit breaker and at least one connector for a power tool, in addition to the functional and input units, protective shutdown devices are introduced in series with the circuit breakers, while , the input block protective shutdown device has a time delay and a leakage current trip setting that is larger than the protective block of the function block.

Наилучший технический результат достигается тогда, когда кабельные линии заявляемой системы выполнены из экранированного кабеля, экран которого охватывает все токоведущие жилы и имеет гальваническое соединение с «землей.The best technical result is achieved when the cable lines of the inventive system are made of shielded cable, the screen of which covers all current-carrying conductors and has a galvanic connection to ground.

Таким образом создается разветвленная многоуровневая система защиты, совокупность существенных признаков которой обусловливает механизм достижения технического результата, неизвестного из уровня техники.Thus, a branched multilevel protection system is created, the set of essential features of which determines the mechanism for achieving a technical result unknown from the prior art.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен один из вариантов реализации заявляемого изобретения в виде однолинейной блоксхемы. Здесь: 1 - входной блок с автоматическим выключателем 2 и, например, два разъема для соединения с функциональными блоками 3 и 4, каждый из которых также содержит автоматический выключатель 5 и, по крайней мере, один разъем для электроинструментов 6 и 7 на напряжение 220В, 50Гц. Во входной 1 и функциональные 3 и 4 блоки последовательно с автоматическими выключателями 2 и 5 введены устройства защитного отключения 8 и 9 соответственно. Устройства защитного отключения 9 функциональных блоков 3 и 4 имеют одинаковую уставку срабатывания по току утечки (например, 10 мА). Устройство защитного отключения 8 входного блока 1 имеет задержку срабатывания по времени и уставку срабатывания по току утечки большую, чем уставка устройства защитного отключения 9 (например, 30 мА).The invention is illustrated in the drawing, which shows one of the embodiments of the claimed invention in the form of a single-line block diagram. Here: 1 - an input unit with a circuit breaker 2 and, for example, two connectors for connecting to the functional blocks 3 and 4, each of which also contains a circuit breaker 5 and at least one connector for power tools 6 and 7 for voltage 220V, 50 Hz. In input 1 and functional 3 and 4 blocks in series with circuit breakers 2 and 5, protective shutdown devices 8 and 9 are introduced, respectively. Residual current circuit breakers 9 of the function blocks 3 and 4 have the same setpoint of operation according to the leakage current (for example, 10 mA). The residual current circuit breaker 8 of the input unit 1 has a time delay and a residual current trip setting greater than the residual current device 9 (for example, 30 mA).

Кабельная линия 10 выполнена из обычного кабеля. Кабельные линии 11-14 выполнены из экранированного кабеля, экран которого охватывает все токоведущие жилы. Устройства защитного отключения блоков 1, 3 и 4, а также экраны кабельных линий 11-14 соединены с землей. Входной блок 1 через кабельную линию 10 подключен к однофазной сети напряжением 220В, 50Гц и располагается за пределами особоопасной зоны. Функциональные блоки 3 и 4 и ручные электроинструменты 6 и 7, как правило, размещаются непосредственно на местах (зонах) производства работ, в том числе с особоопасными условиями.Cable line 10 is made of ordinary cable. Cable lines 11-14 are made of shielded cable, the screen of which covers all current-carrying conductors. Residual current circuit breakers of blocks 1, 3 and 4, as well as screens of cable lines 11-14 are connected to the ground. The input unit 1 through a cable line 10 is connected to a single-phase network with a voltage of 220V, 50Hz and is located outside the especially dangerous zone. Functional blocks 3 and 4 and hand-held power tools 6 and 7, as a rule, are located directly at the places (zones) of work, including those with especially dangerous conditions.

Система защиты работает следующим образом.The protection system operates as follows.

При возникновении аварийной ситуации в результате прикосновения человека к токоведущим частям электрифицированного инструмента 6 или в результате механического повреждения кабельной линии 13 возникает опасный локальный ток утечки на землю, который превышает уставку срабатывания устройства защитного отключения 9 функционального блока 3. В этом случае происходит обесточивание участка кабельной линии перед электроинструментом 6. При этом, если возникший ток утечки одновременно превышает по величине уставку срабатывания устройства защитного отключения 8 входного блока 1, то его срабатывания не происходит, так как оно имеет выдержку времени по сравнению с устройством защитного отключения 9 функционального блока 3. Таким образом в описываемомIn the event of an emergency as a result of a person touching live parts of an electrified tool 6 or as a result of mechanical damage to the cable line 13, a dangerous local leakage current to the earth occurs, which exceeds the response setting of the residual current device 9 of functional unit 3. In this case, the cable line section is de-energized in front of the power tool 6. In this case, if the leakage current arises at the same time exceeds the setting value of the protection device If the input unit 1 trips 8, then it does not operate, since it has a time delay in comparison with the residual current device 9 of the function block 3. Thus, in the described

случае не происходит одновременного обесточивания нескольких электрифицированных инструментов 6 и 7, т.е. обеспечивается селективность работы системы электроснабжения и ее разветвленных участков.In the case of a simultaneous de-energization of several electrified instruments 6 and 7, i.e. provides selectivity of the power supply system and its branched sections.

При возникновении механических повреждений в кабельных линиях, например кабельной линии И, происходит замыкание токоведущих жил кабеля на заземленный экран, в результате чего возникает значительный ток утечки на землю, который многократно превышает уставку срабатывания устройства защитного отключения 8 входного блока 1, в результате чего происходит обесточивание электрифицированных инструментов 6 и 7. Таким образом осуществляется защита входных кабельных линий функциональных блоков 3 и 4, размещенных в особоопасной зоне.In the event of mechanical damage in cable lines, for example, cable line I, current-carrying cable cores are shorted to an earthed screen, resulting in a significant leakage current to the earth, which is many times higher than the trip value of the protective shutdown device 8 of input unit 1, resulting in a blackout electrified tools 6 and 7. Thus, the input cable lines of functional blocks 3 and 4 are located in a particularly dangerous area.

Следовательно, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения обеспечивает эффективную многоуровневую защиту человека от поражения электрическим током и защиту сети питания электроинструментов от возникновения пожароопасных ситуаций (в результате возникновения повреждений или аварий в сети), особенно при необходимости использования разветвленных сетей энергоснабжения в особоопасных зонах. Поставленная задача решается благодаря тому, что при одновременной защите от токов короткого замыкания, перегрузки и утечек, исключается влияние увеличения длины кабельных линий на нарушение работоспособности и, таким образом, обеспечивается селективность работы системы электроснабжения в целом и ее разветвленных участков. Кроме того, защищаются входные кабельные линии от возникновения в них токов утечки на землю.Therefore, the set of essential features of the claimed invention provides effective multi-level protection of a person from electric shock and protection of the power supply network of electric tools from fire hazard situations (as a result of damage or accidents in the network), especially when it is necessary to use branched power supply networks in especially dangerous areas. The problem is solved due to the fact that while protecting against short circuit currents, overloads and leaks, the influence of increasing the length of cable lines on the disruption of operation is eliminated and, thus, the selectivity of the power supply system as a whole and its branched sections is ensured. In addition, input cable lines are protected against the occurrence of earth leakage currents in them.

Система защитыProtection system

Claims

1. A protection system comprising an input unit and at least one functional unit connected to a power supply network and connected by cable lines, the input unit comprising a circuit breaker and at least one connector for connecting in series with a functional unit containing an automatic a circuit breaker and at least one connector for a power tool, characterized in that protective shutdown devices are introduced in series with the circuit breakers in the input and function blocks, at Ohm, the input block protective shutdown device has a time delay and a leakage current trip setting that is larger than the protective block of the function block.

2. The system according to claim 1, characterized in that the cable lines are made of shielded cable, the screen of which covers all current-carrying conductors and has a galvanic connection to the ground.