Данное устройство относитс к электротехнике .
Устройство ДЛЯ защиты сети от утечек тока на землю предназначено дл применени в участковых сет х угольных шахт с изолированной нейтралью трансформаторов , преимущественно высоковольтных.
Известно, что технико-экономические показатели горнодобывающих предпри тий улучшаютс по мере увеличени номинального напр жени в сети, в св зи с чем в СССР разработан и осваиваетс промышленностью комп; екс электрооборудовани на 1140 В, а за рубежом в отдельных случа х примен етс и более высокое напр жение - 3 кВ. Широкому внедрению напр жени 3 и 6 кВ в участковых сет х угольных щахт преп тствует увеличивающа с опасность поражени обслуживающего персонала электрическим током. Защита людей от поражени током возложена на аппаратуру защитного отключени , котора в сет х высокого напр жени должна иметь быстродействие пор дка 5 мс при возникновении сопротивлени утечки от долей до дес тка килоом.
Устройство ДЛЯ защиты сети от утечек тока на землю с быстродействием в несколько миллисекунд известно и описано в 1. Оно содержит источник оперативного посто нного напр жени , включенный посредством балластных сопротивлений между сетью и землей, и пороговый элемент. Врем срабатывани такого устройства составл ет 2 мс. Преп тствием дл использовани этого устройства в ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ сет х вл ютс чрезмерно малые уставки срабатывани 100-200 Ом, при которых быстродействие составл ет несколько миллисекунд.
Известны и устройства, уставки которых достигают 20 кОм 2. Оно содержит источник оперативного посто нного напр жени , подключенный одним полюсом к сети, пороговый эле.мент и нулевую точку сети. Недостатком его, однако, вл етс большое врем срабатывани , измер емое несколькими дес тками миллисекунд, вплоть до 100 мс. Большое врем срабатывани обусловлено прежде всего наличием конденсатора , которым защунтирован пороговый элемент , а также тем, что в качестве порогового элемента использовано электромагнитное реле. Однако, даже исключение кз схемы указанного конденсатора и замена реле более быстродействующим пороговым элементом не позвол ет получить быстродействие менее 10-15 мс. Это объ сн етс тем, что на оперативный посто нный ток оказыБаетс наложенным ток частотой 50 Гц, обусловленный возникновением между сетью и землей при однофазных утечках напр жени смещени нейтрали, который, складыва сь со снижающимс оперативным током, как бы удерживает его на прежнем уровне в течение первых 10-15 мс. Поэтому получить врем срабатывани , меньшее 1,5 полупериода частоты рабочего напр жени в такой схеме не представл етс возможным . Целью насто щего изобретени вл етс увеличение быстродействи устройства. Эта цель достигаетс за счет того, что в устройство, содержащее источник оперативного посто нного напр жени , подключенный одни.м полюсо.м к сети, пороговый элемент и искусственную нулевую точку сети, дополнительно введены блок компенсации переменной составл ющей тока, обусловленного утечкой, разделите ьный трансформатор и усилитель переменного тока, вход которого подключен к вновь введенному резисторному делителю напр жени , включенному между вторым полюсом источника оперативного посто нного напр жени и землей, а выход - через разделительный трансформатор к первому входу блока компенсации переменной составл ющей тока, обусловленного утечкой, второй вход которого подключен между искусственной нулевой точкой сети и землей, а выход - к пороговому элементу . Электрическа схема предложенного устройства приведена на чертеже. Устройство состоит из источника оперативного посто нного напр жени 1, подключенного одним своим полюсом к сети, усилител переменного тока 2, блока комленсации переменной cocтaвл юцJ,eй тока, обусловленного утечкой 3, порогового элемента 4 и нулевой точки 5. Как видно из схемы, между другим полюсом источника оперативного напр жени и землей, с одной стороны, и нулевой точкой сети 5 и землей, с другой, включены вход усилител пере.менного тока 2 и второй вход блока 3, к выходу которого подключен пороговый элемент 4. Первый вход блока 3 подключен к трансформатору, вл ющемус выходом усилител переменного тока 2. Из схемы также видно, что вход усилител 2, подключен к источнику оперативного напр жени , а второй вход блока 3 - между нулевой точкой сети 5 и землей. При таком соединении схемы оперативный посто нный ток во втором входе блока 3 при снижении сопротивлени изол ции снижаетс . Возможно и другое соединение схемы, отличающеес от описанного обратным включением входа усилител и второго входа блока 3: вместо подключени к источнику оперативного напр жени вход усилител 2 можно включить .между точками 5 и земл , а второй вход блока 3 вместо точек 5 и земл можно включить между источником оперативного напр жени 1 и землей. При таком соединении снижение сопротивлени изол ции сопровождаетс ростом оперативного посто нного тока на втором входе блока 3. Однако, независимо от места подключени входа усилител 2 и второго входа блока 3, описанное выще взаимное соединение усилител 2, блока компенсации переменной составл ющей тока, обусловленного утечкой 3 и порогового элемента 4 увеличивает быстродействие устройства. Рассмотрим работу схемы при условии подключени ее по схеме, изображенной на чертеже. Как видно из схемы при сопротивлении изол ции сети, равном бесконечности, оперативный посто нный ток за.мыкаетс по цепи: плюс выпр мител 1, сеть, искусственна нулева точка 5, второй вход блока 3, земл , вход усилител 2, минус источника 1. Так как посто нное напр жение усилителем переменного тока не усиливаетс , то результирующий сигнал, поступающий с блока компенсации 3 на пороговый эле.мент, определ етс посто нным током в цепи: нулева точка 5 - земл . Пороговый элемент находитс в одном из состо ний - открыт или закрыт. При возникновении в сети утечки тока, оперативный посто нный ток проходит через сопротивление утечки и в зависимости от его величины соответственно снижаетс в цепи - сеть, нулева точка 5, блок комненсации 3, земл . Так как сеть всегда обладает определенной емкостью относительно земли, то снижение тока в указанной цепи происходит по экспоненциальному закону с посто нной вре.мени, определ емой емкостью сети и сопротивлением утечки. При определенном сопротивлении изол ции ток во втором входе блока 3 достигает порога срабатывани , в результате чего пороговый элемент 4 переключаетс в обратное состо ние и выдает сигнал о наличии утечки. Однако, одновременно с возникновением утечки между сетью и землей но вл етс напр жение смещени нейтрали. В результате в цепи сеть - земл на посто нный оперативный ток накладываетс и пере.менный. В зависимости от момента возникновени утечки переменный ток в начальный мо.мент переходного режима либо совпадает по направлению с оперативным, либо направлен встречно ему. Это значит, что в перво.м случае оперативный ток как бы поддерживаетс некоторое врем переменным током выще порогового значени срабатывани . Бла