SU1144163A1

SU1144163A1 - Device for protection against current leakage in isolated neutral system

Info

Publication number: SU1144163A1
Application number: SU833631129A
Authority: SU
Inventors: Владимир Дмитриевич Кочетков; Иван Тимофеевич Сидоренко; Михаил Анатольевич Черников; Лариса Владимировна Кочеткова
Original assignee: Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-03-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее вьжлючатель, по одну сторону от которого к сети подключены три выпр мител , соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничивающий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор - заземлитель, св занный также с измерителем тока, отличающеес тем, что, с целью повышени надежности в работе, оно снабжено присоединенными к сети по другую сторону выключател дополнительными трем выпр мител ми, соединенными в звезду, к нулевой точке которой подключена через вторичн то обмотку трансформатора напр жени и дополнительный ограничивающий резистор друга обмотка упом нутого двухобмоточного реле, к другому выводу которой подключена одна из обмоток вновь введенного дополнительного двухобмоточного реле, друга обмотка которого подключена последовательно с первой обмоткой упом нутого двухобмоточного реле, при этом вторые обмотки обоих двухобмоточных реле также зашунтированы вторым конденсатором и соединены с заземпителем, а сл к выводам обмоток дополнительного двухобмоточного реле, присоединенным к заземлител м, подключен измеритель тока, причем первична обмотка упом нутого трансформатора напр жени соединена через размыкающий блок-контакт выключател с сетью со стороны 4 питающего силового трансформатора, 4; обмотки двухобмоточного реле включеoS со ны между собой встречно, а обмотки дополнительного двухобмоточного реле - согласно.DEVICE FOR PROTECTION AGAINST LEAKAGE OF CURRENT IN A NETWORK WITH ISOLATED NEUTRAL, containing an isolator, on one side of which three rectifiers connected to a star are connected to the network, to the zero point of which one winding of a two-winding relay is connected through a limiting resistor and through the first capacitor - earthing switch also associated with a current meter, characterized in that, in order to increase reliability in operation, it is equipped with three additional rectifiers connected to the network on the other side of the switch in the star, to the zero point of which is connected via the secondary winding of the voltage transformer and an additional limiting resistor to the other winding of the said two-winding relay, to the other output of which is connected one of the windings of the newly introduced additional two-winding relay, the other winding of which is connected in series with the first winding of the said a two-winding relay; the second windings of both two-winding relays are also shunted by a second capacitor and connected to the specimen, and I will supply the windings of the additional double-winding relay connected to the earthing switches; a current meter is connected, the primary winding of the above-mentioned voltage transformer is connected through the opening block contact of the switch to the network on the 4th side of the supply power transformer, 4; The windings of the double-winding relay are connected oppositely with each other, and the windings of the additional double-winding relay are in accordance with.

Description

Изобретение относитс к устройствам защиты от утечки тока на землю в трехфазных электрических сет х с рабочим напр жением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформатора, и может быть использовано в шахтных электрических сет х. Известны устройства защиты от утечки тока на землю, содержащие реле , включенное между общей точкой звезды диодов, подключенных к фазам сети, и землей Cl . Эти устройства отключают электрическую сеть при по влении утечки тока на землю выше допустимой величины При выходе из стро элементов в схемах этих устройств защитные функции их прекращаютс , поэтому сеть остает с незащищенной, даже при замыкании фазы на землю. Известны устройства с самоконтролем исправности элементов аппарата защиты. С целью осуществлени самоконтрол исправности исполнительное реле включено между землей и нулевой точкой звезды сопротивлений, подключенных к фазам сети, а параллельно этим цеп м между трехфазной сетью и землей через резистор включена звезда диодов. В нормальном режиме корь реле прит нут. При повреждении одного из элементов схемы реле отпускают свой корь, вследствие чего сеть от1ключаетс 2 . Недостатком таких устройств вл етс то, что при выходе из стро эле ментов схемы устройства контролируема сеть отключаетс независимо от величины сопротивлени изол ции этой сети, в том числе и при исправной изол ции. Отказы элементов схем существующих аппаратов нередки, поэтому при внедрении устройства защиты с самоконтролем и отказах в его работе уве личитс количество отключений участ-г ковых сетей, что приведет к снижению надежности электроснабжени потребителей и потер м добычи угл . Кроме того в этом устройстве не все элементы схемы имеют самоконтроль, в частности отсутствует контроль переходного сопротивлени в цепи заземпи телей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устрой ство, содержащее диодный фильтр присоединени , двухобмоточное электро63J магнитное реле и второе однообмоточное реле, включенное параллельно основной обмотке первого через блокировочньп контакт автоматического выключател . Схемой данного устройства предусматриваетс отключение сети резервным выключателем, при выходе из стро исполнительного реле защиты СзЗ. Недостатком известного устройства вл етс необходимость снабжени всех шахтных участковых сетей резервными выключател ми, что вл етс экономически невыгодным. Кроме того, выход из стро других элементов схемы (кроме исполнительного реле) не контролируетс и не резервируетс , что снижает надежность функционировани указанного устройства. Врем отключени сети резервным выключателем с помощью резервного реле превышает 0,2 с, так как; резервное реле срабатывает после срабатывани основного реле. Это противоречит требовани м ГОСТ 22929-78, поэтому устройство не получило практического применени . Цель изобретени - повьпиение надежности в работе. Поставленна цель достигаетс тем, J4TO устройство, содержащее выключатель , по одну сторону от которого к сети подключены три выпр мител , соединенные в звезду, к нулевой точке которой подключены через ограничива-. ющий резистор одна обмотка двухобмоточного реле и через первый конденсатор-заземлитель , св занный также с измерителем тока, снабжено присоединенными к сети по другую сторону выключател дополнительными трем выпр мител ми , соединенными в звезду, к нулевой точке которой через вторичную обмотку трансформатора напр жени и дополнительньй ограничивающий резистор друга обмотка упом нутого двухобмоточного реле, к другому выводу которой подключена одна из обмоток вновь введенного дополнительного двухобмоточного реле, друга обмотка которого подключена последовательно с первой обмоткой упом нутого двухобмоточного реле, при этом вторые обмотки обоих двухобмоточных реле также зашуитированы вторым конденсаTojpoM и соединены с заземлителем, а к выводам обмоток дополнительного двухобмоточного реле, присоединенным к заземлител м.подключен измеритель 3 тока, причем первична обмотка упом нутого трансформатора напр жени сое динена через размыкающий блок-контакт выключател с сетью со стороны питающего силового трансформатора, обмотки двухобмоточного реле включены между собой встречно, а обмотки дополнительного двухобмоточного реле - согласно. На чертеже изображена принципиальна 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 двухобмоточных реле 9 и 10, зашунтирован ные конденсаторами 11 и 12. Выводы С и d обмоток реле 10 присоединены к заземпител м 13 и 14. Через резистор 15 включена кнопка 16 дл проверки работоспособности защиты. Сопротивле ние 17 изол ции относитс к сети пос ле силовых контактов 18 выключател отключающей катушкой 19. На другой стороне выключател 18 через резисто 20 и диод 21 включена втора кнопка 22 дл проверки сопротивлени -изол ции . В цепи лампы 23 предусмотрен ре зистор 24. Между выводами сие обмо ток реле 10 включенизмерительный прибор 25. Сопротивление 26 изол ции относитс к участку сети до выключател . В цепи диодного моста 4-6 предусмотрен источник оперативного напр жени Б виде трансформатора 27 на пр жени , в цепи первичной обмотки которого имеетс блок-контакт выключател 28. Сеть питаетс от силового трансформатора 29 с изолированной от земпи нейтралью. Предлагаемое устройство работает следующим образом. А. При исправных элементах схемы. При по влении: утечки тока через сопротивление 26 срабатывает реле 10, замыкает контакты, вследствие че го отключающа катушка 19 автоматического выключател разомкнет контак ты 18. Реле 9 не срабатывает, так как магнитные потоки в нем вычитаютс . После размыкани контактов 18 че рез сопротивление 26 и обмотки реле « пойдет ток, сработает реле 9, которое замкнет свои контакты 9 и 9 . Загоритс сигнальна лампа 23. 1634 Чтобы узнать, на какой стороне контактов 18 по вилась утечка тока, надо нажать кнопку 16 проверки. При этом от оперативного источника 27 напр жени через обмотку S реле 9 пройдет размагничивающий ток, что приведет к отпусканию реле 9 и погасанию лампы 23. По этому признаку можно определить, что утечка по вилась до контакта 18, т.е. на стороне источника напр жени . Если при включенном автомате .(замкнуты контакты 18) по вклось сопро- тивление утечки 17 (на стороне потребител ), то сначала сработает реле 10, а после размыкани контактов 18 и замыкани блок-контакта 28 автоматического выключател по обмотке Б реле 9 потечет ток, обусловленный источником 27 напр жени и сопротивлением 17 утечки, вследствие которого реле 9 сработает. Загоритс сигнальна лампа 23. Чтобы узнать, на какой стороне по вилась утечка, надо нажать кнопку 22 проверки. При этом через обмотку ci реле 9 пройдет ток, реле размагнититс и отпустит свой корь, погаснет сигнальна лампа 23. Следовательно, возникла,утечка на стороне потребител . При выключенных контактах 18 автомата проверить исправность отдельно левой и правой части схемы можно на-. жатием кнопок 16 или 22 проверки. При исправных заземлител х и остальных элементах схемы в обоих случа х будет срабатывать реле 9 и загоратьс сигнальна лампа 23. Б. При неисправных элементах схемы . При включенной сети (замкнутых контактах 18) и отказе .в работе ле-. вой части схемы (например, обрыв в цепи резистора 7) и по влении сопротивлени 26 утечки, ток утечки пройдет только по обмотке 6 обоих реле, сработает реле 9, замкнет свои контакты . Вследствие этого сработае,т автомат и контакты 18 автомата разомкнутс . Поэтому реле 9 отпустит. Замкнетс блок-контакт 28. Лампа 23 загоритс только при нажатии кнопки 16 проверки. При нажатии кнопки 22 лампа не загоритс . Эти признаки говор т о том, что утечка тока по вилась до контактов 18 и чтоThe invention relates to earth leakage current protection devices in three-phase electrical networks with an operating voltage of up to 1000 V with an insulated transformer neutral, and can be used in mine electrical networks. Known protection devices against leakage current to earth, containing a relay connected between the common point of the star of the diodes connected to the phases of the network, and the earth Cl. These devices disconnect the electrical network when current leaks to the earth above the permissible value. When the elements in the circuits of these devices fail, their protective functions stop, so the network remains unprotected, even when the phase closes to earth. Known devices with self-monitoring the health of the elements of the protection apparatus. In order to perform self-monitoring of operability, the executive relay is connected between the ground and the zero point of the resistance star connected to the phases of the network, and parallel to this circuit between the three-phase network and the ground a diode star is connected through a resistor. In normal mode, the measles relay is pulled. If one of the circuit elements of the relay is damaged, they release their measles, as a result of which the network is switched off 2. The disadvantage of such devices is that when the circuit elements of the device are monitored, the monitored network is turned off regardless of the insulation resistance of this network, including when the insulation is in good order. Failures of circuit elements of existing devices are not uncommon, therefore, when introducing a protection device with self-control and failures in its operation, the number of disconnections of part-time networks will increase, which will lead to a decrease in the reliability of power supply to consumers and the loss of coal production. In addition, in this device, not all circuit elements are self-controlled, in particular, there is no control of transient resistance in the instance circuit. The closest to the invention to the technical essence is a device comprising a diode attachment filter, a double-winding electro-magnetic 63J magnetic relay and a second single-winding relay connected in parallel with the main winding of the first through the interlock contact of the circuit breaker. The scheme of this device is to turn off the network with a backup switch when the executive relay for protection of the SZZ is disconnected. A disadvantage of the known device is the necessity of supplying all mine precinct networks with backup switches, which is economically disadvantageous. In addition, the outage of other circuit elements (except for the executive relay) is not monitored and is not reserved, which reduces the reliability of the operation of the specified device. The time of shutdown of the network by the backup switch using the backup relay is greater than 0.2 s, as; the backup relay is activated after the main relay trips. This is contrary to the requirements of GOST 22929-78, so the device has not received practical application. The purpose of the invention is the reliability of work. The goal is achieved by a J4TO device containing a switch, on one side of which three rectifiers are connected to the network, connected in a star, to the zero point of which they are connected through a limiting one. One winding of the two-winding relay and through the first earthing capacitor, also connected to the current meter, are supplied with three additional rectifiers connected in a star, to the zero point through the secondary winding of the voltage transformer and the additional resistor. the limiting resistor of the other is the winding of the said two-winding relay, to the other output of which one of the windings of the newly introduced additional two-winding relay is connected, the other winding which is connected in series with the first winding of the mentioned two-winding relay, while the second windings of both two-winding relays are also jiggled with a second condensate TojpoM and connected to the grounding conductor, and to the winding pins of the additional two-winding relay connected to the grounding conductor m connected current meter 3, the primary winding of the aforementioned voltage transformer soy dinene through a disconnecting block contact of the switch with the network from the side of the power supply transformer, windings of the two-winding relay included between themselves and counter, and the winding of an additional two-winding relay - according. The drawing shows a schematic diagram of the proposed protection device. The protection circuit contains two stars of diodes 1-3 and 4-6 connected to phases A, B, C of the controlled network. Between the zero points of these diodes and ground through the limiting resistors 7 and 8 are connected windings of two two-winding relays 9 and 10, which are bridged by capacitors 11 and 12. Conclusions C and d of windings of relay 10 are connected to instances 13 and 14. Through resistor 15 is on button 16 to test the protection performance. The insulation resistance 17 relates to the network after the power contacts 18 of the switch by the disconnecting coil 19. On the other side of the switch 18, through resistor 20 and diode 21, the second button 22 is turned on to check the resistance of the insulation. A resistor 24 is provided in the circuit of the lamp 23. Between the leads, this winding of the relay 10 switches on the measuring device 25. The insulation resistance 26 relates to the network section up to the switch. In the diode bridge circuit 4-6, a source of operating voltage B is provided, in the form of a transformer 27 for a voltage, in the primary circuit of which there is an auxiliary contact of the switch 28. The network is powered from a power transformer 29 with a neutral insulated from the earth. The proposed device works as follows. A. With serviceable circuit elements. Upon the occurrence of: leakage of current through resistance 26, relay 10 is activated, closes the contacts, due to which the opening coil 19 of the automatic switch opens contacts 18. Relay 9 does not work, since the magnetic fluxes in it are subtracted. After the opening of the contacts 18 through the resistance 26 and the winding of the relay “the current will go, the relay 9 will operate, which will close its contacts 9 and 9. The signal lamp 23 lights up. 1634 To find out on which side of the contacts 18 there is a leakage current, it is necessary to press the check button 16. At the same time, the demagnetizing current passes through the winding S of the relay source 27 from the voltage source 27, which leads to the release of the relay 9 and the extinction of the lamp 23. on the side of the voltage source. If the automat. (Contacts 18 are closed) had leakage resistance 17 (on the consumer side), then relay 10 will work first, and after opening contacts 18 and closing the block terminal 28 of the automatic switch on winding B, relay 9 will flow caused by voltage source 27 and leakage resistance 17, due to which relay 9 will operate. The signal lamp 23 lights up. To find out on which side the leak occurred, you must press the check button 22. In this case, a current flows through the winding ci of relay 9, the relay demagnetizes and releases its measles, the signal lamp 23 goes out. Consequently, a leak has occurred on the consumer side. With the automaton pins 18 turned off, the condition of the left and right part of the circuit can be checked separately. Pressing buttons 16 or 22 checks. With good earths and other circuit elements in both cases, relay 9 will operate and the warning lamp 23 will light up. B. If circuit elements are faulty. When the network is turned on (closed contacts 18) and failure. In the operation of the le. A part of the circuit (for example, an open in the resistor 7 circuit) and a leakage resistor 26, the leakage current will pass only on the winding 6 of both relays, the relay 9 will operate, will close its contacts. As a consequence of this work, the automaton t and the contacts 18 of the automaton are open. Therefore, relay 9 will release. The blocking contact closes 28. The lamp 23 only comes on when the test button 16 is pressed. When the button 22 is pressed, the lamp does not light up. These signs suggest that a current leakage occurred before pins 18 and that

в левой части схемы устройства защиты существует обрыв цепи,on the left side of the protection device circuit there is an open circuit,

В подобном случае (при сгорании резистора 7, включенных контактах 18 и по влении сопротивлени 17 утечки, сработает также реле 9, загоритс лампа 23 и разомкнутс контакты 18 автомата. Контакты реле 9 будут удерживатьс в замкнутом состо нии за счет тока, образованного источником 27 напр жени и сопротивлением 17 утечки.In such a case (when the resistor 7 is burned, the contacts 18 are turned on and a leakage resistance 17 appears, the relay 9 will also work, the lamp 23 will come on and the contacts 18 of the machine will open. The contacts of the relay 9 will be held in a closed state due to the current marriages and resist 17 leakage.

Лампа 23 не погаснет при нажатии кнопок 22 и 16. Это признак того что утечка по вилась на стороне потребител и что в левой части схемы устройства есть обрыв цепи.Lamp 23 will not go out when buttons 22 and 16 are pressed. This is a sign that the leakage has occurred on the consumer side and that there is an open circuit on the left side of the device circuit.

При обрыве в цепи элементов правой части схемы устройства (например в цепи резистора 8), замкнутых коптактах 18 автомата и сопротивлении 26 утечки, срабатывает реле 9 за счет тока в обмотке с , вследствие чего срабатывает автомат и разомкнутс контакты 18. Загоритс сигналь на лампа 23.When an open circuit in the elements of the right part of the device circuit (for example, in the resistor 8 circuit), closed autos 18 contacts and leakage resistance 26, the relay 9 is activated due to the current in the winding c, as a result of which the automaton is activated and the contacts 18 open. .

При поочередном нажатии кнопок 16 и 22 лампа 23 не погаснет. Это значит , что в сети по вилась утечка тока на стороне контактов автоматического выключател , противоположной обрыву в части схемы защиты.By pressing the buttons 16 and 22 one by one, the lamp 23 will not go out. This means that there is a leakage in the network on the contact side of the circuit breaker opposite to the break in part of the protection circuit.

При обрыве цепей в правой части схемы по вление сопротивлени 17 утечки (на стороне потребител ) и включенном автомате 18 также сработает реле 9 за счет тока в обмотке разомкнутс контакты 18, поэтому реле 9 отпустит. Следовательно, лампа 23 гореть не будет.If the circuits on the right side of the circuit break, the leakage resistance 17 (on the consumer side) and the circuit breaker 18 are turned on will also trigger the relay 9 due to the current in the winding the contacts 18 open, so the relay 9 will release. Therefore, the lamp 23 will not burn.

При нажатии кнопки 22 загоритс лампа 23, а при нажатии кнопки 16 лампа 23 загоратьс не будет.When the button 22 is pressed, the lamp 23 lights up, and when the button 16 is pressed, the lamp 23 will not light up.

Следовательно, в аппаратеобрьш в части схемы и утечка тока по вилась на одной стороне силовых контактов автоматического выключател .Consequently, in the hardware circuit in the part of the circuit and the leakage of current occurred on one side of the power contacts of the circuit breaker.

При включенном в точки с и sJ ин;дикаторе 25 на работу реле 10 не вли ет обрыв или по вление переходного сопротивлени в цепи одного из заземпителей (i3 или 14). Переходное сопротивление будет зашунтировано низкоомным сопротивлением индикатора 25.When switched to points s and sJ in; the dictator 25, the operation of relay 10 is not affected by an open circuit or the appearance of transient resistance in the circuit of one of the instances (i3 or 14). Transient resistance will be shunted by low impedance indicator 25.

При обрыве одного из заземгштелей (или по влении в его цепи переходного сопротивлени ) и включенных контактах 18 ток утечки будет также идти через этот индикатор, поэтому sio отключению стрелки индикатора можно судить о состо нии изол ции цепей заземпителейо Стрелка индикатора 25 в нормальном режиме располагаетс по середине шкалы.If one of the grounding clips is broken (or a transient resistance appears in its circuit) and the contacts 18 are switched on, the leakage current will also flow through this indicator, therefore, sio the indicator arrow can be disconnected to judge about the isolation circuit condition of the instance circuit. The indicator arrow 25 is in normal mode the middle of the scale.

Предлагаема схема устройства защиты обладает самоконтролем при одном из пробитых диодов 1-6. В этом случае всегда будет срабатывать реле 9 вследствие по влени тока, который пройдет от сети через пробитый диод, обмотки реле, заземлители к нулевой точке второй звезды диодов. При этом срабатывает реле 9 и включает сигнальную лампу 23.The proposed scheme of the protection device has self-control when one of the punched diodes 1-6. In this case, the relay 9 will always be triggered due to the occurrence of the current that passes from the network through the punched diode, the relay windings, and the earthing switches to the zero point of the second star of the diodes. When this is triggered, the relay 9 and turns on the warning lamp 23.

Предлагаема схема аппарата защиты обладает резервированием своих элементов без переключающихс элементов схемы, осуществл ет самокоитроль полупроводниковых элементов при их пробое, позвол ет контролировать величину переходного согфог вленн цепи заземлителей (без снижени качества работы аппарата), определ ть по сигнальной лампе причину отключени автоматом сети при пробое полупроводниковых диодов или сгорании одного из элементов , оггредел ть место по влени утечки (в отключенной или неотключенной части сети ) .The proposed circuit of the protection apparatus possesses redundancy of its elements without switching circuit elements, performs self-control of semiconductor elements during their breakdown, allows you to control the magnitude of the transient coupling of the grounding circuit (without reducing the quality of the apparatus), determine the cause of automatic disconnection of the network during breakdown semiconductor diodes or the combustion of one of the elements, to limit the location of the leak (in the disconnected or disconnected part of the network).

Сгорание какого-то элемента схемы не требует срочной остановки питаемы электропотребителей на врем замены аппарата, так как сеть будет защищена другой ветвью схемы. Неисправный аппарат может быть заменен в промежутках между сменами. В св зи с этим внедрение предлагаемого устройства снизит|. простои добычных участков угольных шахт и в целом повысит над€ жность электроснабжени .Combustion of some element of the circuit does not require an urgent stop powered by electrical consumers at the time of replacement of the device, since the network will be protected by another branch of the circuit. A faulty machine can be replaced between shifts. In this regard, the introduction of the proposed device will reduce |. downtime of mining sites of coal mines and in general will increase the reliability of power supply.

Claims

DEVICE FOR PROTECTION AGAINST CURRENT LEAKAGE IN A NETWORK WITH INSULATED NEUTRAL, containing a switch, on one side of which three rectifiers are connected to the network, connected to a star, to the zero point of which one winding of a two-winding relay is connected through a limiting resistor and through the first capacitor is an earthing connected also with a current meter, characterized in that, in order to increase reliability in operation, it is equipped with three additional rectifiers connected to the starter connected to the network on the other side of the circuit breaker y, to the zero point of which is connected through the secondary winding of the voltage transformer and an additional limiting resistor another winding of the two-winding relay, to one other terminal of which is connected one of the windings of the newly introduced additional two-winding relay, the other winding of which is connected in series with the first winding of the two-winding relay, while the second windings of both two-winding relays are also shunted by the second capacitor * and connected to the ground electrode, and to the terminals of the windings tional two winding relay connected to the earth electrodes, a current meter is connected, wherein the primary winding of said voltage transformer is connected through the normally closed auxiliary contact of the circuit breaker to the network by the feeding power transformer, two winding of the relay coil connected between a counter, and an additional two-winding coil relay - according.

SU ... 1144163

1 .1144