SU1043777A1 - Устройство дл защиты человека от поражени электрическим током в четырехпроводной электрической сети с глухозаземленной нейтралью - Google Patents

Abstract

.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ТОКОМ В ЧЕТЫРЕХПРОБОДНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее формирователь отключающего сигнала, соединенный своим выхо .. f /-N М Л) . е-Ч- гп г 7 С ш JJ дом с входом коммутационного аппарата , включенные в фазные провода сети датчики производных тока, соединенные с входами элемента ИЛИ,, а также элемент И, о т л -и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью исключени  ложных срабатываний, обусловленных неодновременным замыканием контактов коммутационного аппарата при включении трехфазной нагрузки, а также повышени  надежности работы устройства при наличии повторных заземлений нулевого провода, оно дополнительно снабжено датчиком производной тока, включенным в цепь заземлени  нейтрали трансформатора, выход которого подключен к входу элемента И, второй j вход которого соединен с выходом (Л элемента ИЛИ, а выход элемента И подключен к входу формировател  отключающего , сигнала, при этом каждый повторный заземлитель соединен с нулевым проводом через вновь введенную катушку индуктивности. л... г 4 00 41 JL -л У Ж. -

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и мажет быть испальзёвано . дл  защиты от поражени  электрическим током при попадании, человека под фазное либо линейное напр жение в четьарехпроводнык электрических сет х. с глухозазег- ленной нейтралью.

Известны устройства, обеспечени  электробезопасности при обслуживании четырехпроводных электрических сетей С глухозаземленной нейтралью. Принцип работы р да устройств, основан на по влении принужденных сое-, тавл ющих токов нулевой последовательности , обусловленных протеканием тока,по пути фазовый провод тело -геловека flj .

Однако устройства не защищают человека при прикосновении к двум фазам, т.е. при его попадании под линейное напр жение.

Кроме того,.надежность работы этих устройств недостаточна. Так, при наличии повторных заземлителей нулевого провода и значительной одно фазной нагрузке, например освещени , через повторные заземлители протекают токи нулевой последовательности-. Эти токи в р де случаев соизмеримы с токами, протекающими через тело человека , что влечет за собой увеличение уставки защиты, а следовательно , повышение веро тности поражени  человека.

Известны устройства обеспечени  электробезопасности в четырехпроводных сет х, принцип действи  которых основан, на анализе переходных процессов, а точнее анализе свободных составл ющих токов переходного режима, обусловленных прикосновением человека к фазе 2 .

Однако эти устройства также не защшцают человека при попадании на линейное напр жение и не обеспечивают защиту от электропоражени  при некот6ры; режимах работы электроустановки . Так,, например включенные лампы накаливани  сопротивлением 500 800 Ом вызывают сигнал, аналогичный тому, который возникает при прикосновении человека. Наблюдаетс  ложное срабатывание этих устройств при пуске электродвигателей. Дело в том, что в момент включени  электродвигател  имеет место сдвиг по времени подачи к нему напр же-ш . Обусловлено НТО неодновременным замыканием контактов устройства включени  (магнитного пускател , контактора и т.д.

Наиболее близ,ким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  защиты человека от поражени  при его попадании под фазное либо линейное напр жение, содержащее дифференциальный трансформатор тока, охватывающий все четыре провода сети , измерительные трансформаторы тока , установленные в каждой фазе сети, дифференцирующие устройства, элементы ИЛИ, И, блок задержки, релейный усилитель, коммутационный аппарат. При рс1боте с трехфазной нагрузкой отключающий сигнал формируетс  как по, току утечки с введением кратковременнохо запрета, так и по кратковременному приращению тока нагрузки. Дл  обеспечени  работы с однофазной , нагрузкой формируетс  при включении однофазной нагрузки кратковременный ток утечки и от него более длительный сигнал запрета срабатывани  з .

Недостатком известного устройства  вл етс  его срабатывание при включении трехфазной .нагрузки, когда происходит неодновременное замыкание контактов коммутационного аппарата .

Кроме того, устройство не работает при прикосновении человека к фазному проводу и наличии повторных заземлителей в св зи с тем, что при

25 30 прикосновении человека к фазе и включенных однофазных нагрузках по нулевому проводупротекают токи утечки, соизмеримые с током, обусловленным прикосновением человека.

Недостатком устройства также  вл етс  необходимость подключать к фазам, .сети конденсаторы, что существенно нарушает режим ее работы.

Целью изобретени   вл етс  исклю5 40 45 50 чение ложных срабатываний, обусловIленных неодновременным замыканием контактов комм.утационного аппарата , при включении трехфазной нагрузки, а также повышение надежности работы устройства при наличии повторных заземлений нулевого провода.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  защиты человека от поражени  электрическим током в четырехпроводной электрической сети с глухозаземленной нейтралью, содержащем формирователь отключающего сигнала, соединенный своим выходом с входом коммутационного аппарата , включенные в фазные провода сети датчики производных тока, соединенные с входами элемента РШИ, а также элемент И, дополнительно снабжено датчиком производной тока, включенн з1м в цепь заземлени  нейтрали

5 трансформатора, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с вы . 60 ходом элемента ИЛИ, а выход элемента И подключен к входу формировател  , откл.н)чающего сигнала, при этом каждый повторный заземлитель соединен с ну .rfeBHM проводом через вновь введенную катушку индуктивности.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема питани  электропотребителей от четырехпроводной электрическ сети с нулевым проводом и схема зам щени  попадани  человека под фазное и линейное напр жение; на фиг, 2-блок-схема предлагаемого устройства на фиг. 3 - принципиальна  электрическа  схема устройства; на фиг. 4 временна  диаграмма, по сн юща  работу устройства. На фиг. 1 изображены источник 1 питани  со своими обмотками 2-4, первичные обмотки 5-7 импульсныхтрансформаторов датчиков производнь тока, включенные в фазные провода 8-10, первична  обмотка 11 импульсного трансформатора, установленного в цепизаземлени  нейтрали трансфор матора, катушки 12 и 13 индуктивности , также включенные в цепь- за15e 4лeни  нейтрали трансформатора 14 трехфазна  нагрузка 15 и однофазна  нагрузка 16, схемы 17 и 18 заме щени , имитирующие попадание челове ка под фазное и линейное напр жение I. Сопротивление 19 составл ет около 50% от сопротивлени  тела челове ка рука - рука..Сопротивление 20 соответствует сопротивлению растека ни  с ног человека., сопротивлению обуви и равно трети сопротивлени  тела человека. При прикосновении человека к фаз ному . проводу. 9 (позици  17) в момен времени t О в напр жений первичной обмотки б импульсного трансформатора по вл етс  скачок напр жени  амплитуда которого определ етс  по формуле Ч - иТ17ГГ7 1, Li3 1-(1- L,t L,,j- L,j4- L, где E - действующее значение фазного напр жени  источника 1 питани ; ( - фаза напр жени  в проводе 9 в момент прикосновени ; L - индуктивность первичной обмотки импульсного трансфе . матора, установленного в фазе 9; L - индуктивность фазы 9 источника питани ; - индуктивность первичной обмотки импульсного трансформатора , установленного в цепи заземлени  нейтрали тран сформатора; L, и LIJ - индуктивности катушек, вклю ченных в цепь повторных.заземлителей . Аналохично скачком изменитс  напр жение на первичной обмотке 11 импульсного трансформатора, установленного в -цепи заземлени  нейтрали . иь„ Esinv - ; . При этом, согласно первому закону коммутации, скачок напр жени  U ,, Уд. не зависит от сопротивлени  тела человека. Указанные выражени  записаны при условии, что вли нием на переходные процессы индуктивности фазных проводов и нулевого провода можно пренебречь . Это допущение оправдано, поскольку дл  питани  потребителей обычно используют кабельные сети. в случае же применени  воздушных линий данное допущение также не приводит к существ.енному изменению импульса напр жени  на индуктивност х, включенных в электрическую сеть. При включении однофазной . нагрузки (например, лампы накаливани ) мелщу фазным проводом 8 и нулевым 14 импульс напр жени  будет лишь на первичной обмотке импульсного транс .форматора 5, импульс же напр жени  на первичной обмотке импульсного трансформатора 11 практически отсутствует . В случае попадани  человека под линейное напр жение (позици  18) прикосновение к фаздм происхрдит неодновременно .. Пусть вначале человек коснулс  фазы 10.По вились скачки напр жени  на первичных обмотках трансформаторов 7 и 11. Затем, через какое-то врем , человек коснулс  фазы 9. По вилс  скачок напр жени  на первичной обмотке трансформатора б. . Включение трехфазной нагрузки 15, даже при ее пофазном пуске (за счет неодновременного замыкани  контактов . контактора и т.д. ), на первичной обмотке трансформатора 11 скачка напр жени  не дает. На фиг. 2 показана блок-схема предлагаемого устройства. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов, имеющих первичные обмотки 5-7, включённые в фазные провода 8-10, соединены с входами 21-23 согласовани  датчиков производной тока, выходы которых подключены к входам логического элемента ИЛИ 24, выход которого соединен с входом элемента И 25, второй вход которого соединен с выходом схемы 26 согласовани  датчика7 производной тока, импульсный трансформатор которого имеет первичную обмотку 11, включенную в цепь заземлени  нейтрали . Элеме.нт И 25, формирователь 27 отключающего сигнала, усилитель и блок отключени , составл ющие коммутационный аппарат 28, соединенц пос- , ледовательно.

На фиг, 3 пьэедстанлена принципиальна  схема устройства.

Вторичные обмотки- 29-32 нмпульснык трансформаторов,, имеющих первичные обмотки соответственно 5, 6, 7 и 11, соединена с входами схем 21, .22, 23 и 26 согласовани  датчиков в про}1ззодной тока. Схемы согласова и  состо т из выпр мителей 33, эмиттерного повторител  34, фильтра 35 верхний частот, и выходного тран-зистора 36.

Выходы 37;. 38 и 39 схем 21, 22 и 2J со1-ласовани  подключены к вход .зм лоти.ческого элемента H-HE 40. Выход Ti 26 согласовани  подкл очек к входам логического элемента И-НЕ, 42. Выходы элементов 40 и 4 соедз.-некы с входом элемента И-НЕ 43 В л1ход 44 которого соединен с входом форми}.-овател  45. Формирователь 45 состоит из триггера 46 линии 47 задержки., генератора 48 и выходного элемента И-НЕ 49, .

Выход 50 триггера 46 соедине.н с входор.-: лники 47 задержки и выходно- ..го элемента 49. Выход 51 линии заде ки соеди-нен с входом триггера 46. Выход 52 1енератора 48 соединен с . вторым входом выходного элемента 49 Выход 53 формировател  соединен с входом усилител  54, который состоит из TjjaHSHCTOpa 55 предваритель ного усилени  ь: выходного составног транзистора (элементы 56 и 57), в коллек.торную цепь которого последовтельно включена первична  обмотка вь:ход|-ого трансформатора 58.

.ы 59-61 усилител  соединены с входами блока 62 отключени , состо щего из .трех симисторов 63-65, включенных между фазными и нулевым проводами

Между нагрузкой и источником включен автоматический выключатель 66, сраба1-ываюгч,ий при коротком замыкай kи в .1,(;ПИ.

Работа устройства по сн етс  .временной диаграммой (фиг. 4), где

-- мгновенные, значени 

напр жени  между фазовыми проводами 8-10 и нулевым проводом.

Устройство работает следующим образом.

При прикосновении к фазному проводу 9 в моглент времени tj, скачки напр же1П--:  U и Ug- вторичных обмоток 30 и 32 импульс.ных трансформаторов поступают на входы схем 22 .и 26 согласовани , с выходов 38 I 41 которых импульсы поступают на вход логмческих элементов 40 и 42, при этом на выходе 44 элемента 43 по зл етс  им.пульс,, запускающий формирователь 45. На выходе 50 триггера 46 по вл етс  единичный уровен напр жени , поступающий на вход линии 47 задер.жки и на в.х;од выходного элемента 49. На выходе 53 элемента .49 по вл етс  сери  импульсов, генерируема  генератором 4-8. Эти им-, пульсы усиливаютс  блоком 54, с выходов 59-61 которого они поступают на управл ющие электроды симисторов 63-65, открытие которых приводит к протеканию в цепи токов короткого замыкани , которые привод т к срабатыванию автоматического выключател  66 и обесточиванию цепи.

С выхода. 51 линии 47 задержки на R-вхо.л. триггера 46 через промежуток времени tj, достаточный дл  срабатывани  автоматического вык.лючател  66, поступает импульс, срабатывающи триггер 46 в нуль и возвращающий схему в исходное положение.

Эффект оТ вРедрени  предлагаемого устройства носит социальный характер: повышение электробезопасности в системе электроснабжени  потребителей за счет исключени  элек1ртравматизма при о.бслуживании четырехпроводных электрических сетей с глухо аземленной нейтралью,

и.

%

%.

Sbfxod 58

6f}/.wffl.

ffl

Bb/xodi

«

.рШ11шт11ШШ11шмщш Ш11тт

Bb/fiod.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее формирователь отключающего сигнала, соединенный своим выхо- дом с входом коммутационного аппарата, включенные в фазные провода сети датчики производных тока, соединенные с входами элемента ИЛИ,, а также элемент И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения ложных срабатываний, обусловленных неодновременным замыканием контактов коммутационного аппарата при включении трехфазной нагрузки, а также повышения надежности работы устройства при наличии повторных заземлений нулевого провода, оно дополнительно снабжено датчиком производной тока, включенным в цепь заземления нейтрали трансформатора, выход которого подключен к входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход элемента И подключен к входу формирователя отключающего, сигнала , при этом каждый повторный заземлитель соединен с нулевым проводом через вновь введен- ji ную катушку индуктивности.

   ΦίΛ/