SU1381644A1 - Method of protective disconnection of electric network in case man touches it - Google Patents
Method of protective disconnection of electric network in case man touches it Download PDFInfo
- Publication number
- SU1381644A1 SU1381644A1 SU864125848A SU4125848A SU1381644A1 SU 1381644 A1 SU1381644 A1 SU 1381644A1 SU 864125848 A SU864125848 A SU 864125848A SU 4125848 A SU4125848 A SU 4125848A SU 1381644 A1 SU1381644 A1 SU 1381644A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- current
- signal
- person
- reference value
- network
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике , а именно к средствам электробезопасности , и предназначено дл защиты че. гонека от поражени электрическим током, преимущественно в электрических сет х с изолированной не1(тралью напр жением до 1200 В. Целью изобретени вл етс повышение электробе опасности и надежности раThe invention relates to electrical engineering, in particular to electrical safety equipment, and is intended to protect one. from electric current, mainly in electric networks with insulated non-electric (trawling voltage up to 1200 V. The purpose of the invention is to increase the electrical hazard and reliability of
Description
о: аabout: a
о: « 4;o: "4;
(иг. / (ig. /
1313
боты электрических сетей путем сокращени числа необоснованных отключений и достоверного определени прикосновени человека к токоведущей фазе сети. Врем протекани тока утечки можно разбить на два участка: момент прикосновени к токоведущей фазе и установившийс режим, В момент прикосновени человека возникает импульс тока, который указывает на пробой кожного покрова. В установившемс режиме, вследствие уменьшени сопротивлени тела человека, ток утечки нарастает с посто нной скоростью. Импульс тока с первого порогового элемента 3 поступает на дифференциру644electrical network bots by reducing the number of unreasonable outages and reliably determining a person’s contact with the conductive phase of the network. The leakage current flow time can be divided into two sections: the moment of contact with the current-carrying phase and the steady state. At the moment of contact of a person, a current pulse occurs, which indicates a breakdown of the skin. In the steady state, due to a decrease in the resistance of the human body, the leakage current increases at a constant rate. The current pulse from the first threshold element 3 is supplied to the differential644
ющую цепь 8, 9, а затем на операционный усилитель второго селектора импульсов 5, с которого сигнал поступает на второй пороговый элемент 6. Селектор импульсов А контролирует медленную скорость нарастани то ка утечки и получает сигнал с порогового элемента 3. При наличии сигналов на выходах селектора импульсов 4 и порогового элемента 6 логический блок И 7 вырабатывает сигнал на отключение сети. Предлагаемый способ обеспечивает сокращение простоев технологического оборудовани и повышает безопасность при обслуживании электрических сетей. 2 ил.8, 9, and then to the operational amplifier of the second pulse selector 5, from which the signal goes to the second threshold element 6. Pulse selector A controls the slow slew rate and leaks and receives the signal from the threshold element 3. When there are signals at the selector outputs pulses 4 and the threshold element 6 logical block And 7 generates a signal to turn off the network. The proposed method provides a reduction in downtime of the process equipment and increases safety when servicing electrical networks. 2 Il.
1one
Изобретение относитс к электротехнике , а именно к средствам электробезопасности , и предназначено }.л защиты человека от поражени , электрическим током, преимущественно в электрических сет х с изолированно нейтралью напр жением до 1200 В.The invention relates to electrical engineering, namely to electrical safety equipment, and is intended to protect a person from injury by electric current, mainly in electrical networks with an insulated neutral voltage of up to 1200 V.
Целью изобретени вл етс повышение электробезопасности и надежности работы электрическУ1Х сетей путем сокращени числа необоснованных отключений и достопериого определени прикосновени человека к токоведущей фазе сети.The aim of the invention is to increase the electrical safety and reliability of electric networks by reducing the number of unreasonable blackouts and the definition of human contact with the current-carrying phase of the network.
Способ основан на возникновении импульса тока в момент прикосновени человека к токонедущей фазе. Импульс тока св зан с пробоем кожного покрова человека под действием напр жени выше 42 В. В результате пробо кожного покрова сопротивление человека резко снижаетс от величины в дес тки килоом до величины 1,5-0,4 кОм. Сопротивление тела человека зависит от времени его нахождени под электрическим током и от установивщего- с напр жени , приложенного к человеку , и определ етс сопротивлением его внутренних органов, т.е. в момент пробо в токе, протекающем чере тело человека, по вл етс импульс, а затем происходит нарастание тока, причем скорость нарастани пропорциональна установившемус значению напр жени прикосновени .The method is based on the occurrence of a current pulse when a person touches the current-carrying phase. The current pulse is associated with the breakdown of the skin of a person under a voltage of more than 42 V. As a result of the breakdown of the skin, the resistance of a person sharply decreases from a value of ten kilo to 1.5-0.4 kΩ. The resistance of a person's body depends on the time it is under electric current and on the setting voltage from the voltage applied to the person, and is determined by the resistance of its internal organs, i.e. at the moment of breakdown in the current flowing through the human body, an impulse appears, and then the current builds up, and the rate of increase is proportional to the set value of the touch voltage.
В случае утечки тока, например, св занной с увлажнением изол ции электрической сети минерализованной влагой, происходит нарастание тока,In the event of a current leakage, for example, the insulation of an electrical network with the mineralized moisture associated with wetting, the current increases,
как и при случайном прикосновении человека к токоведущей фазе, а это, в свою очередь,приводит к ложному отключению сети, простою технологического оборудовани . При измененииas in the case of a random human contact with the current-carrying phase, and this, in turn, leads to a false disconnection of the network, downtime of the process equipment. When it changes
двух величин параметров импульса утечки (минимальное значение амплитуды фронта импульса 5 мА, а длительности - не более 2 мс) и скорости нарастани тока утечки повышаетс достоверность определени прикосновени человека к токоведущей фазе. На фиг.1 приведена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 а,б - осtwo values of leakage pulse parameters (the minimum amplitude of the pulse front is 5 mA, and the duration is no more than 2 ms) and the leakage current rise rate, the accuracy of determining whether a person touches the current-carrying phase is increased. Figure 1 shows the block diagram of the device that implements the proposed method; figure 2 a, b - os
циллограммы токов.Cytograms of currents.
Устройство содержит источник 1 оперативного тока, присоединительный фильтр 2, первый пороговый элемент 3, первый селектор 4 импульсов , выполненный в виде дифференцирующего звена и нуль-органа; второй селектор импульсов 5, выполненный в виде дифференцирующего звена, на выходе которого включен операционный усилитель (ОУ), второй пороговый элемент 6, выполненный на основе триггера Канди с элементами задержки выходного сигнала по времени, логи- ческий блок И 7.The device contains a source of operating current 1, connecting filter 2, the first threshold element 3, the first selector 4 pulses, made in the form of a differentiating element and a zero-body; the second pulse selector 5, made in the form of a differentiating link, the output of which includes an operational amplifier (op-amp), the second threshold element 6, made on the basis of a Kandy trigger with time delay elements of the output signal, the logical block I 7.
Первый пороговый элемент предназначен дл подачи сигнала на отключение в случае недопустимого снижени сопротивлени изол ции электрической сети, дифференцирующее звено первого селектора импульсов предназначено дл контрол скорости нарастани оперативного тока, а нуль- орган служит дл сравнени действительной скорости нарастани оперативного тока с допустимой, задаваемой уставкой. Второй селектор импульсов предназначен дл регистрации в текущей величине оперативного тока импульса тока, вызванного прикосновением человека к токоведу- щей фазе, формировани запускающего импульса дл второго порогового устройства и усилени его. Второй пороговый элемент вырабатывает сигнал на выходе только в том случае, если амплитуда и длительность импульса тка утечки характерны дл случа ка- сани человека токоведущей фазы сети (амплитуда фронта 5 мА, врем длтельности фронта 2 мс). Логический блок И вырабатывает сигнал на отключение сети в том случае, если на его входы поступают два сигнала: с второго порогового элемента и с первого селектора импульсов.The first threshold element is designed to provide a disconnect signal in case of an unacceptable reduction in the insulation resistance of the electrical network, the differentiating element of the first pulse selector is designed to control the rate of increase of the operating current, and the zero-body serves to compare the actual rate of increase of the operating current with the allowable setpoint. The second pulse selector is designed to register in the current value the operating current of the current pulse caused by the human being touching the current-carrying phase, forming a trigger pulse for the second threshold device and amplifying it. The second threshold element generates a signal at the output only if the amplitude and duration of the leakage pulse are typical for the case of human contact with the current carrying network phase (amplitude of the front is 5 mA, time for the front is 2 ms). The logical block AND generates a signal to turn off the network in the event that its inputs receive two signals: from the second threshold element and from the first pulse selector.
Устройство, реализ ющее способ, работает следующим образом.The device implementing the method works as follows.
Случай, когда человек не касает- с токоведущей фазы электрической сети.The case when a person does not touch the conductive phase of the electrical network.
Величина переменного оперативного тока определ етс полным сопротивлением изол ции фаз сети по отношению к земле и симметричной либо несимметричной утечкой. При снижении сопротивлени изол ции сети ниже предельно допустимого значени возрастает величина оперативного тока , котора превышает первую эталонную величину, и первый пороговый элемент 3 вырабатывает сигнал на отключение электрической сети.The magnitude of the alternating operational current is determined by the impedance of the insulation of the mains phases with respect to earth and a symmetrical or asymmetrical leakage. By reducing the insulation resistance of the network below the maximum permissible value, the magnitude of the operating current increases, which exceeds the first reference value, and the first threshold element 3 generates a signal to turn off the electrical network.
Случай, к огда человек прикоснулс к токоведущей фазе.The case when a man touched a current-carrying phase.
Распознавание причины, вызвавшей уменьшение сопротивлени изол ции сети, достигаетс тем, что при электропоражении происходит пробой кожного покрова (эпидермиса и дермы ) человека и его сопротивлениеRecognition of the cause that caused the decrease in the insulation resistance of the network is achieved by the fact that during electrical damage there occurs a breakdown of the human skin (epidermis and dermis) and its resistance
00
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
скачкообразно измен етс , а затем спадает с посто нной скоростью.hopping changes and then drops at a constant rate.
Осциллограммы токов, протекающих через человека при включении его в электрическую цепь посто нного и переменного тока, приведены на фиг.2а и 26 соответственно. Из приведенных кривых на фиг.2 видно, что врем протекани тока утечки можно разбить на два участка: момент прикосновени к токоведущей фазе и установившийс режим. В момент прикосновени человека возникает импульс тока, который указывает на пробой кожного покрова . Передний фронт этого импульса представл ет собой резкий, практически мгновенный скачок тока. Минимальное значение амплитуды фронта импульсного тока оцениваетс величиной 5 мА, а максимальное врем длительности фронта не более 2 мс. В установившемс режиме вследствие умень шени сопротивлени тела человека ток утечки нарастает с посто нной скоростью , котора колеблетс от 1 до 200 мА/с. Распознавание касани человека к токоведущей фазе по предлагаемому способу основано на измерении параметров указанных двух режимов - скорости нарастани импульса Тока и скорости нарастани тока в установившемс режиме.Oscillograms of currents flowing through a person when switched on in an electric circuit of direct and alternating current are shown in Fig.2a and 26, respectively. It can be seen from the curves shown in Fig. 2 that the leakage current flow time can be divided into two sections: the moment of contact with the current-carrying phase and the steady state. When a person touches a current impulse occurs, which indicates a breakdown of the skin. The leading edge of this pulse is a sharp, almost instantaneous current surge. The minimum value of the amplitude of the pulse current front is estimated to be 5 mA, and the maximum time of the front duration is no more than 2 ms. In the steady state, due to a decrease in the resistance of the human body, the leakage current increases at a constant rate, which ranges from 1 to 200 mA / s. The recognition of a person's contact with the current-carrying phase by the proposed method is based on measuring the parameters of these two modes - the current pulse rise rate and the current rise rate in the steady state.
Импульс тока с первого порогового элемента 3 поступает на дифференцирующую цепь 8, 9, а затем на операционный усилитель второго селектора 5 импульсов, с которого сигнал поступает на второй пороговый элемент 6. При этом параметры дифференцирующей цепи 8 и 9 и коэффициент усилени ОУ подбираетс так, чтобы в самом неблагопри тном случае (амплитуде фронта импульса 5 мА и длительности фронта 2 мс) сигнал, пришед- щий с селектора 5 импульсов, был достаточен дл запуска порогового элемента 6, который выполнен в виде триггера Канди. Таким образом, контроль параметров импульса тока утечки производитс на основе подбора параметров дифференцирующе1Ч цепи селектора 5 импульсов. Триггер Канди обладает следующими положительными свойствами, благодар которым он использован в устройстве: очень высока чувствительность (несколько дес тков милливольт), очень малый гистерезис; при прекращении действи The current pulse from the first threshold element 3 is fed to the differentiating circuit 8, 9, and then to the operational amplifier of the second pulse selector 5, from which the signal goes to the second threshold element 6. At the same time, the parameters of the differentiating circuit 8 and 9 and the gain of the op-amp is selected so that in the most unfavorable case (the amplitude of the pulse front is 5 mA and the duration of the front is 2 ms) the signal coming from the selector 5 pulses is sufficient to trigger threshold element 6, which is designed as a Kandy trigger. Thus, the control of the parameters of the leakage current pulse is made on the basis of the selection of the parameters of the differentiating 1 H circuit of the selector 5 pulses. Kandy's trigger has the following positive properties, thanks to which it is used in the device: very high sensitivity (several tens of millivolts), very small hysteresis; upon termination
запускаюшего импульса триггер переходит в исходное состо ние. Конденсаторы 10, 11 и резисторы 12, 13 . второго порогового элемента 6 служат дл формировани по амплитуде и длительности запускающего сигнала. С второго порогового элемента 6 сигнал поступает на первый вход логического блока И, на второй вход которого поступает сигнал с первого селектора 4 импульсов, параметры которого подобраны таким образом, что он не реагирует на импульс тока, св занный с моментом прикосновени человека к фазе сети. Дл согласовани во времени двух входных сигналов логического блока И используетс конденсатор 14 и резисторы 15, 16, 17, которые выполн ют роль элементов задержки. Выбор их величин производ т так, чтобы врем .от закрыти транзистора 18 второго порогового элемента 6 до закрыти транзистораthe triggering pulse triggers to its original state. Capacitors 10, 11 and resistors 12, 13. The second threshold element 6 is used to form the amplitude and duration of the trigger signal. From the second threshold element 6, the signal goes to the first input of the logical block I, the second input of which receives a signal from the first selector 4 pulses, the parameters of which are selected in such a way that it does not react to the current pulse associated with the moment the person touches the network phase. A capacitor 14 and resistors 15, 16, 17, which act as delay elements, are used to match the two input signals of the logic unit I in time. The choice of their values is made so that the time from the closing of the transistor 18 of the second threshold element 6 to the closing of the transistor
19 логического блока И было равно или 25 оборудовани и увеличение безопасноHorKO- iiKn б(зльше времени срабатыва- ь и первого селектора 4 импульсов. Величин) этшментов 15 и 14 определ ют посто нную времени от закрыти до ОТКР1-1ТИЯ транзисторов 18 и 19 со- о 113C тстпеино , а неличины элементов 14, 1Ь и 17 (cvTnpoTHBJieHne резисто- jia 20 посто нное) - посто нную кре- МСМ1И от открыти до закрыти тран- тисторои 18 и 19 соответственно.19 logical block And it was equal to or 25 equipment and the increase safely HorKO-iiKn b (less than the time of the trigger and the first selector 4 pulses. Values) etchmentov 15 and 14 determine the time constant from closing to OPT 1-1 THIRD transistors 18 and 19 co. about 113C tstpeino, and non-elements of elements 14, 1b and 17 (cvTnpoTHBJieHne resistive jia 20 constant) - constant cre- MSM1I from opening to closing transistor 18 and 19, respectively.
с;слсктор 4 иг пульсов контролирует медленную скорость нарастани тока утечки и получает сигнал с поро- roi.ioro элемента 3. (/.нгнал, попада на вход дифференцирующего звена первого селектора 4 импульсов, дифференцируетс , и на выходе селектора по вл етс пр моугольный импульс напр жени . Величина этого импульса пропорциональна скорости нарастани оперативного тока и, следовательно, переминному току сети, протекающему через человека, а его длительность определ етс общим временем срабатывани устройства защитного отключеСпособ защитного отключени электрической сети при прикосновении к ней человека, основанный на наложении оперативного тока с частотой, отличной от частоты сети, измерении, преобразовании и сравнении его с первой эталонной величиной и формировании отключающего сигнала в случае превьшени над первой эталонной величиной, измерении скорости нарастани оперативного тока, протекающего через человека в установившемс режиме, преобразовании его в электрический сигнал, сравнении полученного сигнала с второй эталонной величиной и формировании выходного сигнала в случае превыщени над второй эталонной величиной, отличающийс тем, что, с целью повьщ1ени электробезопасности и бесни электрической сети. .С выхода диф-50 перебойности работы электрических сеференцирующего звена первого селектора 4 импульсов импульс напр жени подаетс на вход нуль-органа селектора 4 импульсов, который сравнивает его параметры с заданными и при их превышении подает команду на второй вход логического блока И 7. Нуль-орган настраиваетс на минималь0c; a pulse of 4 pulses controls the slow rate of rise of the leakage current and receives a signal from the poro.ioro of element 3. (/. ingnal, falling on the input of the differentiating element of the first selector 4 pulses, differentiated, and at the output of the selector a rectangular voltage impulse. The magnitude of this impulse is proportional to the rate of increase of the operating current and, therefore, to the short-circuit current of the network flowing through a person, and its duration is determined by the total response time of the protective disconnect device. about disconnecting the electrical network when a person touches it, based on imposing an operational current with a frequency different from the network frequency, measuring, converting and comparing it with the first reference value and forming a tripping signal in case of exceeding the first reference value, measuring the rate of increase of the operational current flowing through a person in a steady state, converting it into an electrical signal, comparing the received signal with the second reference value and forming the output prevyscheni signal in the case above the second reference value, characterized in that, in order povsch1eni and rave electrical mains. From the output of the diff-50 breakdown of the operation of the electrical differentiating element of the first selector 4 pulses, a voltage pulse is applied to the input of the null-organ of the selector 4 pulses, which compares its parameters with the set ones and, when exceeded, sends a command to the second input of the logical block 7. organ tuned to minimum
0 0
ное значение скорости нарастани тока утечки от 1 До 10 мА/с, что соответствует предельно безопасным кам дл различных людей. При наличии сигналов на обоих входах логический блок И 7 вырабатывает сигнал на отключение сети.The value of the rise rate of leakage current is from 1 to 10 mA / s, which corresponds to extremely safe chambers for different people. In the presence of signals at both inputs, the logical block 7 produces a signal to turn off the network.
Предлагаемый способ защиты отключени сети может быть использован и в сет х посто нного тока, в которых в качестве оперативного тока может быть использован переменный ток. Использование предлагаемого способа защитного отключени сети при случайном прикосновении к ней человека по сравнению с известным позвол ет снизить число необоснованных отключений сети и повысить бесперебойность электроснабжени путем повышени достоверности определени случайного прикосновени человека к то- коведущей фазе. Способ обеспечивает сокращение простоев технологическогоThe proposed method of protecting the disconnection of the network can also be used in DC networks, in which alternating current can be used as the operating current. Using the proposed method of protective disconnection of a network when a person accidentally touches it in comparison with the known method allows reducing the number of unreasonable network outages and increasing the uninterrupted power supply by increasing the accuracy of determining whether a person accidentally touches the current-leading phase. The method provides a reduction in process downtime.
сти при обслуживании электрических сетей.STI when servicing electrical networks.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864125848A SU1381644A1 (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Method of protective disconnection of electric network in case man touches it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864125848A SU1381644A1 (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Method of protective disconnection of electric network in case man touches it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1381644A1 true SU1381644A1 (en) | 1988-03-15 |
Family
ID=21259692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864125848A SU1381644A1 (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Method of protective disconnection of electric network in case man touches it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1381644A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1146645A1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-10-17 | Baoyun Yang | A contactless intellectual switch |
-
1986
- 1986-09-29 SU SU864125848A patent/SU1381644A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Лейбов P.M. Утечки в шахтных электрических сет х. Углетехиздат, 1952, с,143-152. Авторское свидетельство СССР № 675512, кл. Н 02 Н 3/17, 1976. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1146645A1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-10-17 | Baoyun Yang | A contactless intellectual switch |
| EP1146645A4 (en) * | 1998-07-02 | 2002-10-02 | Baoyun Yang | A contactless intellectual switch |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6031699A (en) | Arc fault detector apparatus, means and system | |
| KR100299014B1 (en) | Ground circuit breaker with broadband noise immunity | |
| EP1005129B1 (en) | Arc fault detector method | |
| US3769548A (en) | Ground fault indicator | |
| CN100414798C (en) | Earth leakage protective device and electric switch including the protective device | |
| CN112736856A (en) | Method for protecting load circuit | |
| US3891895A (en) | Ground fault detection | |
| US4080640A (en) | People-protecting ground fault circuit interrupter | |
| CA1123941A (en) | People protecting ground fault circuit breaker utilizing waveform characteristics | |
| US11342735B2 (en) | Solid-state line disturbance circuit interrupter | |
| EP4060847A1 (en) | Anti-electric-shock monitoring and protection method and apparatus for low-voltage user end | |
| SU1381644A1 (en) | Method of protective disconnection of electric network in case man touches it | |
| US3963963A (en) | Ground-fault detection system | |
| CA1070812A (en) | Ground fault interrupter apparatus | |
| US3988641A (en) | Phase breakdown- and null current-detector, especially for an electronic motor protection relay possessing current-dependent triggering | |
| US4001648A (en) | Ground fault detector | |
| CA1063222A (en) | Current differential fault detection circuit | |
| IE56011B1 (en) | Improved residual current device | |
| SU657511A1 (en) | Device for high-frequency differential-phase protection of tapped power transsion line | |
| SU855829A1 (en) | Device for protective disconnection of electric installation in electric network | |
| CN220401419U (en) | Current-limiting protection circuit and device | |
| SU1192013A1 (en) | Method of protection of electric network against current earth leakage | |
| SU572728A1 (en) | Device for measuring resistance of electric circuit insulation | |
| SU663014A1 (en) | Method and apparatus for protecting three-phase consumers from incomplete operating modes | |
| SU1663680A1 (en) | Device for protective disconnections in 3-phase-mains with grounded neutral |