SU1644279A1

SU1644279A1 - Device for leakage-to-ground current protection of cable networks

Info

Publication number: SU1644279A1
Application number: SU884471447A
Authority: SU
Inventors: Константин Афанасьевич Гринь; Валерий Алексеевич Филоненко; Валентина Григорьевна Евдокимова; Владимир Георгиевич Иванов; Виктор Владимирович Голубчиков
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1991-04-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , а более конкретно к устройствам защиты , используемым в угольных и сланцевых шахтах дл повышени безопасности использовани электроэнергии. Целью изобретени вл етс повышение надежности работы устройства за счет устранени ложных срабатываний при коммутаци х линий . При возникновении утечки или снижении сопротивлени изол ции сети, вызывающих протекание оперативного тока, равного ил и большего уставки срабатывани защиты, происходит срабатывание реле измерительного органа 3, воздействующего своими контактами или посредством промежуточного реле на отключающий аппарат. В момент коммутации линии 31 импульс тока нулевой последовательности, протекающий по цепи: нейтраль разделительного трансформатора 29, вывод 28, резистор 9, первична обмотка трансформатора датчика 14, конденсаторы 10 и 11, земл и далее через емкости фаз линий 30 и 31, обмотку разделительного трансформатора 29, вызывает на вторичной обмотке датчика по вление импульса напр жени , который через выпр мительный мост 17 и пороговый элемент 18 прикладываетс к входу ключа 19, выход которого коммутирует цепь управлени тиристора 21 узла 20форсировки. Вследствие этого протекающий от зар женного конденсатора 26 ток управлени вызывает открывание тиристора. При этом выходной .конденсатор 2 источника 1 оперативного тока через открывшийс тиристор 21 и дроссель 22 подключаетс к конденсатору 11 и начинаетс колебательный (благодар дросселю) процесс зар да конденсатора. К концу первого полупериода ток зар да переходит через ноль и прекращаетс вовсе , так как протеканию его в обратном направлении преп тствует структура перехода тиристора. Напр жение на конденсаторе к этому моменту достигает почти удвоенного значени напр жени источника зар дного тока. Это напр жение, складыва сь с напр жением предварительно зар женного конденсатора 10, оказываетс приложенным через сопротивление 9 к нейтрали разделительного трансформатора 29, что вызывает протекание тока форсированного зар да емкости сети. При этом емкости линий 30 и 31 зар жаютс до уровн оперативного напр жени за врем (в среднем за 10 мс), меньшее чем при зар дке от источника оперативного тока, а разделительный диод 7 во врем форсировки преп тствует протеканию через измерительный орган 3 на врем действи форсировки . Все это .предотвращает ложные срабатывани устройства защиты при коммутаци х линий, 1 з. п. ф-лы, 1 ил. Ё Os N Јь ю V4 ЮThe invention relates to electrical engineering, and more specifically to protection devices used in coal and shale mines to improve the safety of the use of electricity. The aim of the invention is to improve the reliability of the device by eliminating false positives when switching lines. If a leakage occurs or the network insulation resistance decreases, causing a flow of operating current equal to or greater than the protection setting, the relay of the measuring body 3 operates, acting by its contacts or by means of an intermediate relay on the disconnecting device. At the moment of switching the line 31, the current pulse of the zero sequence flowing through the circuit: neutral separation transformer 29, pin 28, resistor 9, primary winding of the transformer of sensor 14, capacitors 10 and 11, ground and then through the capacitances of the phases of lines 30 and 31, winding of the isolation transformer 29 causes a voltage pulse to appear on the secondary side of the sensor, which, via the rectifying bridge 17 and the threshold element 18, is applied to the input of the switch 19, the output of which commutes the control circuit of the thyristor 21 of the forward node 20. As a consequence, the control current flowing from the charged capacitor 26 causes the thyristor to open. At the same time, the output capacitor 2 of the source 1 of the operational current through the opened thyristor 21 and the choke 22 is connected to the capacitor 11 and the oscillating (due to the choke) process of charging the capacitor begins. By the end of the first half-cycle, the charge current passes through zero and stops altogether, since the structure of the thyristor transition prevents its flow in the opposite direction. The voltage on the capacitor at this point reaches almost twice the value of the voltage of the source of charge current. This voltage, added to the voltage of the precharged capacitor 10, is applied through the resistance 9 to the neutral of the isolation transformer 29, which causes the flow of the forced charge of the network capacitance. In this case, the capacitances of lines 30 and 31 are charged to the level of the operating voltage over time (on average in 10 ms), less than when charging from the source of operating current, and the separation diode 7 during forcing prevents flow through the measuring element 3 for a time force action. All this prevents false positives of the protection device during the switching of lines, 1 h. item f-ly, 1 ill. Yo Os NЈyu V4 Yu

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а более конкретно к устройствам защиты от токов утечки, используемым в угольных и сланцевых шахтах дл повышени безопасности использовани электроэнергии.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to leakage protection devices used in coal and shale mines to improve the safety of the use of electricity.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы устройства за счет устранени ложных срабатываний при коммутаци х линий.The aim of the invention is to improve the reliability of the device by eliminating false positives when switching lines.

На чертеже приведена схема устройст- ва.The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит источник 1 оперативного тока, выход которого зашунтирован конденсатором 2, измерительный орган 3, в качестве которого используют реле, индика- гор 4 сопротивлени изол ции, разр дник 5, зашунтированный конденсатором 6, разделительный диод 7, фильтр 8 присоединени , содержащий резистор 9, конденсаторы 10 и 11, резисторы 12 и 13, датчик 14 комму- таций, состо щий из трансформатора 15, первична обмотка которого зашунтиро- вана стабилитронами 16, включенными встречно-последовательно, вторична обмотка через выпр мительный мост 17 и по- роговый элемент 18, в качестве которого использован стабилитрон, соединена с входом тиристорного оптрона 19, выполн ющего роль ключа. Узел 20 форсировки, содержащий тиристор 21 и последователь- но соединенный с ним дроссель 22, соединенные с конденсатором 11, резисторы 23-25, конденсатор 26, зашунтированный стабилитроном 27, вл ютс элементами схемы управлени тиристора 21 узла фор- сировки. Вывод 28 устройства служит дл соединени фильтра 8с нейтралью разделительного трансформатора 29 сети. Емкости и сопротивлени изол ции фаз сети неотключаемой ее части обозначены поз. 30, емкости сопротивлени изол ции коммутируемой линии поз. 31, коммутационный аппарат поз. 32.The device contains a source of operating current 1, the output of which is shunted by a capacitor 2, a measuring unit 3, which is used as a relay, an insulation resistance indicator 4, a glitter 5, a capacitor 6 bypass capacitor 6, an isolation diode 7, an attachment filter 8 containing a resistor 9 , capacitors 10 and 11, resistors 12 and 13, switch sensor 14, consisting of a transformer 15, the primary winding of which is bridged by zener diodes 16, connected in opposite ways, the secondary winding through a rectifying bridge 17 and The horn cell 18, in which the zener diode is used, is connected to the input of a thyristor optocoupler 19, which acts as a key. A force node 20 containing a thyristor 21 and a choke 22 connected in series with it, connected to a capacitor 11, resistors 23-25, a capacitor 26 shunted by a zener diode 27, are elements of a forcing circuit of the thyristor 21. The device terminal 28 serves to connect the filter 8 with the neutral of the isolation transformer 29 of the network. Capacities and resistances of the insulation of the network phases of its disconnected part are indicated by pos. 30, insulation resistance capacitances of the switched line, pos. 31, switching apparatus pos. 32.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В нормальном состо нии, т. е. при наличии напр жени питани и отсутствии утечек в сети, оперативный ток, протекающий по цепи: плюс источника 1, измерительный орган 3, индикатор 4, разделительный ди- од 7, резистор 9, вывод 28, нейтраль и обмотки разделительного трансформатора 29, рабоча сеть, сопротивление изол ции фаз сети 30 и 31 относительно земли земл , минус источника вызывает отклоне- ние стрелки индикатора, указывающего уровень сопротивлени изол ции. При этом конденсаторы 10 и 11 зар жены до уровн напр жени , определ емого соотношением сопротивлений 12 и 13,In the normal state, i.e., in the presence of supply voltage and no leakage in the network, the operating current flowing through the circuit: plus source 1, measuring element 3, indicator 4, separation diode 7, resistor 9, pin 28, the neutral and windings of the isolation transformer 29, the working network, the insulation resistance of the phases of the network 30 and 31 to earth, the source minus causes a deviation of the indicator hand, indicating the level of insulation resistance. In this case, capacitors 10 and 11 are charged to a voltage level determined by the ratio of resistances 12 and 13,

При возникновении утечки или снижении сопротивлени изол ции сети, вызывающих протекание (по той же цепи) оперативного тока, равного или большего уставки срабатывани защиты, происходит срабатывание реле измерительного органа 3, воздействующего своими контактами или посредством промежуточного реле на отключающий аппарат (на схеме не показан).When a leakage occurs or the network insulation resistance decreases, causing an operating current of the same circuit to be equal to or greater than the protection actuation, the relay of the measuring body 3 is activated by its contacts or by means of an intermediate relay on the shutdown device (not shown) ).

В момент коммутации линии 31 импульс тока нулевой последовательности, протекающего по цепи: нейтраль разделительного трансформатора 29, вывод 28, резистор 9, первична обмотка трансформатора датчика 14, конденсаторы 10 и 11, земл и далее через емкости фаз линий 30 и 31, обмотку разделительного трансформатора 29 вызывает на вторичной обмотке датчика по вление импульса напр жени , который через выпр мительный мост 17 и пороговый элемент 18 прикладываетс к входу ключа 19, выход которого коммутирует цепь управлени тиристора 21 узла 20 форсировки. Вследствие этого протекающий от зар женного конденсатора 26 ток управлени вызывает открывание тиристора. При этом выходной конденсатор 2 источника 1 оперативного тока через открывшийс тиристор 21 и дроссель 22 подключаетс к конденсатору 11 и начинаетс колебательный (благодар дросселю) процесс зар да конденсатора К концу первого полупериода ток зар да переходит через ноль и прекращаетс вовсе, так как протеканию его в обратном направлении преп тствует структура перехода тиристора. Напр жение на конденсаторе к этому моменту достигает почти удвоенного значени напр жени источника зар дного тока. Это напр жение, складыва сь с напр жением предварително зар женного конденсатора 10, оказываетс приложенным через сопротивление 9 к нейтрали разделительного трансформатора 29, что вызывает протекание тока форсированного зар да емкости сети. При этом емкости линий 30 и 31 зар жаютс до уровн оперативного напр жени за врем (в среднем за 10 мс), меньшее чем при зар дке от источника оперативного тока, а разделительный диод 7 во врем форсировки преп тствует протеканию тока через измерительный орган 3 на врем действи форсировки. Все это предотвращает ложные срабатывани устройства защиты при коммутаци х линий.At the moment of switching the line 31, a current pulse of the zero sequence flowing through the circuit: neutral separation transformer 29, pin 28, resistor 9, primary winding of the transformer of sensor 14, capacitors 10 and 11, ground and then through the capacitances of the phases of lines 30 and 31, winding of the isolation transformer 29 causes a voltage pulse to appear on the secondary side of the sensor, which, via the rectifying bridge 17 and the threshold element 18, is applied to the input of the key 19, the output of which switches the control circuit of the thyristor 21 of the force 20. As a consequence, the control current flowing from the charged capacitor 26 causes the thyristor to open. At the same time, the output capacitor 2 of the source 1 of the operational current through the opened thyristor 21 and the choke 22 is connected to the capacitor 11 and the oscillating (due to the inductor) capacitor charging process starts. the reverse direction is hampered by the thyristor transition structure. The voltage on the capacitor at this point reaches almost twice the value of the voltage of the source of charge current. This voltage, when added to the voltage of the pre-charged capacitor 10, is applied through the resistance 9 to the neutral of the isolation transformer 29, which causes a forced charge current to flow to the network. In this case, the capacitances of lines 30 and 31 are charged to the level of the operating voltage over time (on average in 10 ms), less than when charging from the source of operating current, and the separation diode 7 during forcing prevents current from flowing through the measuring element 3 to force time. All this prevents false tripping of the protection device during line switching.

Дл защиты цепи оперативного тока от повышенного напр жени в случае пробо диода 7 служит разр дник 5. Конденсатор 6 обеспечивает гашение (восстановлениеIn order to protect the operating current circuit from overvoltage in the case of the diode 7, the discharge voltage switch 5 serves. The capacitor 6 provides damping (restoration

электрической прочности межэлектродного промежутка) разр дника.electrical strength of the interelectrode gap) of the discharge.

Использование изобретени в народном хоз йстве позволит повысить производительность труда участков шахт, разрабатывающих крутопадающие пласты за счет перевода их на электроэнергию, получить социальный эффект, заключающийс в повышении электро- и по- жаробезопасности обособленных сетей электроснабжени , оснащенных общесетевой защитой от токов утечки на землю, повысить добычу угл за счет устранени перерывов в электроснабжении технологического оборудовани , вызываемых ложными срабатывани ми устройств защиты от токов утечки при коммутаци х линии отхо- д щих присоединений.The use of the invention in the national economy will increase the productivity of mine sites that develop steeply dipping layers by transferring them to electric power, obtain a social effect consisting in increasing electrical and fire safety of separate power supply networks equipped with network-wide protection from earth leakage currents, and increase coal mining by eliminating interruptions in the power supply of the process equipment caused by the false positives of leakage protection devices during line connections of outgoing connections.

Claims

Claim 1. Device for protection against earth leakage in cable networks, containing a source of operating current with a capacitor connected in parallel with it, connected by one of the poles to a terminal for connection to earth, the other pole is connected with series-connected measuring unit and an indicator of resistance of isolators the second terminal of which is connected to the terminal to be connected to the protected network via a coupling diode and a resistor filter of the attachment filter containing the capacitor and network capacity, consisting of a series-connected capacitor and a thyristor, wherein said control circuit includes a capacitor and resistors, thus forcing the thyristor unit is connected to an ungrounded pole of

operating current, characterized in that. in order to increase reliability by eliminating false positives during switching lines, the device is equipped with a switching sensor included in

the capacitor circuit of the filter, and the capacitor of the boost unit is connected to one end with a grounded pole of the operating current source, and the other in series with the filter capacitor and sensor

switching, each of these capacitors is bounded by a resistor, and a charging choke is connected in series with the forcing node's thyristor, and the output of the switching sensor is connected to the input of the forcing node.

2. The device according to claim 1, characterized in that the switching sensor is made on a transformer, the primary winding of which is included in the capacitor circuit

the attachment filter is shunted by anti-stabilitant zener diodes, and the secondary winding is connected via a rectifying bridge and a threshold element to the input of a key element, the output of which is connected to the supply circuit of the control electrode of the force thyristor with a precharged capacitor, the second output of which is connected via a resistor thyristor cathode forcing

NO