SU743103A1 - Устройство дл защиты от утечки тока двухпроводной сети посто нного тока - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА ДВУХПРОВОДНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относитс  к электротехнике , касаетс  защиты электроустановок посто нного тока и может йдть иепользовано в качестве защиты от утечек в цеп х посто нного тока экскаваторов или оперативных цепей посто нного тока на электростанци х и подстанци х.

Например, только на горнорудных предпри ти х черной металлургии находитс  в работе свьтше 700 экскаваторов типа ЭКГ-4,- ЭКГ-4,6 ЭКГ-В и др. Основное электрооборудование и цепи управлени  экскаваторов работают на посто нном токе. При эксплуатации из-за высокой запыленности окружающей среды и вибрации часто происходит .ловреждение изол ции обмоток полюсов электродвигателей и кабелей внутреннего монтажа. Это вызывает потерь управл емости экскаватором, снижает безопасность труда обслуживающего персонала, приводит к повреждению механических узлов.

В св зи с этим необходимо устройство непрерывного контрол  сопротивлени  изол ции, предотвращающее длительное существование утечек и замыканий на землю.

Известны устройства дл  защиты от утечек, основанные по принципу наложени  оперативного переменного тока на контролируемую сеть. Наиболее совершенным  вл етс  устройство, содержащее источник оперативного переменного тока, подключенный одним полюсом к земле, а другим через реагирующий орган и разделительный ем10 костной фильтр - к полюсам сети посто нного тока, LC-генератор и регулируеколй дроссель дл  компенсации емкости сети относительно земли 1.

Недостатком устройства  вл етс 

15 его сложность. Кроме того, при контроле изол- ции не учитываетс  неравномерное распределение проводимостей между полюсами сети и землей, что приводит к перезащите при воз20 никновении утечки в области больших значений сопротивлени  изол ции, так как контролируетс  общее сопротивление обоих полюсов относительно . На работу устройства отрица25 тельное вли ние оказывает посто нна  составл юща  напр жени , возникающа  между обшей точкой фильтра иземлей в момент возникновени  утечки, что может привести к негтравильной работе устройства. Устранить вли ние этого фактора можно только 39 счет увеличени  времени срабатывани  реле. Устройство малопригодно дл  работы в сет х посто нного тока с измен ющимс  напр жением. Например , при работе экскаватора урове напр жени  сети может измен тьс  в широких пределах, так как с изменением напр жени  регулируетс  скорост вращени  двигателей различных механизмов (н.апора, поворота и пр.), а с изменением величины напр жени  сет измен ютс  услови  обеспечени  электробезопасности . Дл  того, чтобы обе печить электробезопасность, уставку срабатывани  реагирующего органа при ходите  выбирать, исход  из максимально возможного значени  напр жени  в сети посто нного тока, что приводит к значительной перезащите и неоправданным просто м высокопроизво дительных механизмов. Данное устройство контролирует активное сопротивление изол ции, оно может отличатьс  по величине от омического. Это вноси дополнительные трудности при выборе уставки срабатывани  устройства по услови м электробезопасности. Известны также устройства защиты в цеп х посто нного тока, использующие мостовую схему. Среди них наибольшее распространение получила схема ОРГРЭС 2. Устройство состоит из потенциометра , имеющего три секции и подклю ченного двум  зажимами к контролиру мой сети, переключател  на три поло жени , измерительного прибора и реагирующзго органа реле). С помощью переключател  и прибора периодически можно измер ть сопротивление изо л ции отдельных полюсов относительно земли и общее сопротивление изол ции сети. Дл  непрерывного кон .трол  изол ции реагирующий орган подключают между землей и средней точкой потенциометра, который устанавливают в среднее положение, т.е. сопротивлени  секций потенциометра с сопротивлени ми изол ции полюсов относительно земли образуют мост, в диагональ которого включен реагирую щий орган. При по влении утечки мост неурав новешен и в диагонале моста по вл е ток, .реле срабатывает. Это устройст во простое, на его работу не оказывает вли ние емкость сети, при изменеАии напр жени  контролируемой сети уставка срабатывани  реле авто матически измен етс  в требуемом направлении. При одном и том же значении тока утечки ток в реагирующем органе будет иметь различное значение, в зависимости от величины и соотнсииени  сопротивлени  изол ции и утечки. То в реагирующем органе выбирают, исхо д  из минимально допустимого по услови м электробезопасности значени  сопротивлени  изол ции полюсов относительно земли, что приводит к перезащите в области средних и больших значений сопротивлени  изол ции . Дл  частичного устранени  этого недостатка стрем тс  уменьшить сопротивлени  подключаемых резисторов. Однако это приводит к уменьшению общего сопротивлени  изол ции сети относительно земли, а следовательно , к увеличению длительного тока утечки и замыкани  на землю. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство, содержащее два плеча- моста, в одну из дианоналей которого подаетс  напр жение контролируемой сети, а два других плеча образованы сопротивлени ми изол ции полюсов сети относительно земли, чувствительный орган , выполненный в виде блокинг-генератора с диоднойсхемой сравнени  двух напр жений, выпр митель, потенциометр и реагирующий орган в виде электронного реле 3. Применение блокинг-генератора и электронного реле повышает чувствительность устройства при большом его внутреннем сопротивлении/ т.е. уменьшает вли ние сопротивлени  схемы на общее сопротивление изол ции сети относительно земли. Однако, как и в предыдущем случае , сохран етс  зависимость тока в реагирующем органе от тока через утечку. Таким , и это устройство имеет неудовлетворительную защитную характеристику, а использование блокинг-генератора с диодной схемой сравнени  двух напр жений существенно усложн ет схему устройства. Целью изобретени   вл етс  уменьшение количества неоправданных отключений контролируемой сети. Это достигаетс  тем, что в устройстве дл  защиты от утечки тока двухпроводной сети посто нного тока, содержащем мост, одна из диагоналей которого под1бпючена к контролируемой сети, два плеча моста образованы сопротивлени ми изол ции полюсов сети относительно ,земли/ и последовательно соединенные выпр митель, потенциометр и реагирующий орган, два ЛФугих плеча моста выполнены в виде электролитических конденсаторов одинаковой емкости, точка соединени  которых соединена с землей через первичную обмотку вновь введенного повышающего трансформатора, вторична  обмотка которого подключена ко входу выпр мител . Принципиальна  схема устройства изображена на чертеже. Устройство дл  защиты состоит из двух электролитических конденсаторов 1, которые одними из полюсов подключаютс  к сети 2 посто нного тока, а другими соединена в общую точку, заземленную через первичную обмотку повышающего трансформатора вторична  обмотка которого через выпр51митель 4 и потенциометр 5 подсоединена ко входу реагирующего органа 6 с выходными контактами 7, по лучающего питание от контролируемой сети. Дл  проверки исправности элементов схемы предусмотрены резистор 8 и кнопка 9. Периодический контроль сопротивлений изол ции полюсов осуществл етс  измерительным блоксм 10 Устройство работает следующим образом. Дл  защиты от токов утечки и замыканий на землю зажимы + и - устройства подключают к соот ветствующим полюсам обесточенной сети 2, а з - к земле. При пода напр жени  на контролируемую сеть к денсаторы 1 зар жаютс  до напр жени , равного напр жению между соответствующим полюсом сети и землей . Если сопротивлени  изол ции полюсов сети относительно земли оди наковы по величине, то результирующий ток через реагирующий орган 6 будет равен нулю. При возникновении утечки конденсаторы 1 перезар жаютс  и на вход реагирующего органа подаетс  напр жение, снимаемое с rfo тенцис нетра 5, максимальное значени которого пропорционально максимальному значению тока через утечку. Действительно, при равенстве сопротивлений изол ции полюсов относительно земли SH-I И2 и рез утечку (-fc ) в любой момент вр мени определ етс  выражением S--5S lf,e-), где Т - посто нна  времени цепи; и -напр жение источника; - сопротивление утечки. В момент возникновени  утечки, Т. е. при -t 0, - . -IV R;Если дл  простоты анализа пренебречь сопротивлением первичной обмотки повышающего трансформатора 3 по сравнению с сопротивлением изо л ции полюса, то ток в любой момент враиени через первичную обмотку тран форматора i { t) определ етс  ра-Иг

U

il-ti2R ,

в момент возникновени  утечки, Т. е. при -t 0 .

.(о - Формула изобретени 

Устройство дл  защиты от утечки тока двухпроводной сети посто мНапр жение , подаваемое на вход реагирукнцего органа и о -К-Но -К К - коэффициент, учитывающий параметры повышающего трансформатора 3 и потенциометра 5. При неравенстве сопротивлени  изол ции полюсов относительно земли, ток через утечку между первым полюсом изол ции в любой момент времени определ етс  равенством Ш . 4(t)r ,a,v.OL в момент возникновени  утечки при . R( Ток через первичную обмотку повышающего трансформатора равен 1К„,и„ при t -О . - ,„ч URm /(o)-v,o) D ск R ) - u-j Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет непосредственно контролировать величину тока через утечку в первоначальный момент ее возникновени . В случае, когда величина тока утечки превышает допустимое значение, реагирующий орган б срабатывает и подает импульс в цепь сигнализации и отключени  контролируемой сети с помощью контактов 7. После отключени  сети реагирующий орган возвращаетс  в исходное положение. Уставку срабатывани  устройства регулируют потенциометром 5. Дл  проверки исправности элементов устройства искусственно создают утечку путем нажати  кнопки 9, при этом устройство должно сработать. -, Применение данного устройства позвол ет уменьшить количество неоправданных отключений контролируемой сети за счет улучшени  защитной характеристики устройства, уменьшить стоимость устройства и повысить надежность работы за счет упрощени  его схемы.

ного тока, содержащее мост, одна из диагоналей которого подключена к контролируемой сети, два плеча указанного моста образованы сопротивлени ми изол ций полюсов сети относительно земли, и последовательно соединенные выпр митель, потенциометр и реагирующий орган, о т л ич а ю щ е е с   тем, что, с целью уменьшени  количества неоправданных отключений контролируемой сети, два других плеча моста выполнены в виде электролитических конденсаторов одинаковой емкости, точка соединеiH

ft

Т

НИН которых соединена с землей через первичную обмотку вновь введенного повыьиающего трансформатора, вторична  обмотка которого подключена ко входу выпр мител .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

,1. Авторское свидетельство СССР № 246641, кл. G 01 R 31/02.1968,

2,Гумин И.Я, и др, Вторичные схемы электрических станций и подстанций , М., Энерги , 1964, с, 131,

3,Авторское свидетельство СССР № 353214, кл, G 01 R 27/16, 1971.

0 9

r

(

f

СЩ

Claims (3)

1. Формула изобретения

   Устройство для защиты от утечки тока двухпроводной сети постоян743103 ного тока, содержащее мост, одна из диагоналей которого подключена к контролируемой сети, два плеча указанного моста образованы сопротивлениями изоляций полюсов сети относительно земли, и последовательно соединенные выпрямитель, потенциометр и реагирующий орган, о т л ич а ю щ е’ е с я тем, что, с целью уменьшения количества неоправданных отключений контролируемой сети, два других плеча моста выполнены в виде электролитических конденсаторов одинаковой емкости, точка соедине ния которых соединена с землей через первичную обмотку вновь введенного повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена ко входу выпрямителя.

   5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,1. Авторское свидетельство СССР № 246641, кл. G 01 R 31/02,1968.
2. 2. Гумин И.Я. и др. Вторичные схемы электрических станций и под- *0 станций, М., Энергия, 1964, с. 131.
3. 3. Авторское свидетельство СССР № 353214, кл. G 01 R 27/16, 1971.