SU807432A1 - Устройство дл защиты от поражени элЕКТРичЕСКиМ TOKOM B СЕТи C изОлиРО-ВАННОй НЕйТРАлью - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам зашиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека к одной из фаз сети с изолированной нейтралью напряжением 1,14-10 кВ.

Известны устройства для защиты от поражения электрическим током в сетях с изолированной нейтралью, основанные на автоматическом заземлении поврежденной фазы высоковольтной сети, что осуществляется на шинах питающей подстанции быстродействующими короткозамыкателями, которые пофазно управляются детектором (устройством для опеределения) поврежденной фазы сети (1}.

Недостатком этих устройств, снижающим эффективность и возможность их широкого применения для защиты человека от электропоражения в сетях свыше 1000 В с повышенной опастностью обслуживания (например, карьерных распределительных сетей 6-10 кВ с емкостью фаз относительно земли 1-2 мкФ/ф), является недостаточная по требованиям электробезопастности, чувствительность.

Наиболее (близким) по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены соответственно к фазным напряжением сети, детектор поврежденной фазы и пофазно управляемые последним, короткозамыкатели. При прикосновении человека к одной из фаз сети (например, фазе А) и возникновении однофазного замыкания на землю через сопротивление тела человека детектор поврежденной фазы, реагирующий на параметры замыкания на землю, определяет поврежденную фазу и подает сигнал на срабатывание фазного короткозамыкателя, который через обмотку однофазного трансформатора заземляет эту фазу. После срабатывания короткозамыкателя напряжение прикосновения к фазе и, соответственно ток, первоначально проходивший через тело пострадавшего, резко снижаются до значений, ~ воздействие которых является допустимым в течение более .длительного времени (например, достаточного для отключения сети) [2].

Эффективность указанного устройства, кроме остаточного напряжения прикосновения к фазе, существенно . зависит от чувствительности и быстродействия, определяемых возможностью детектора поврежденной фазы реагировать на замыка ния на землю через достаточно большие сопротивления при высокой помехоустойчивости. Однако возможности современных детекторов поврежденной фазы, реагирующих на замыкания на землю и работающих по принципу сравнения по фазе, абсолютной величине или модулю векторов двух напряжений - нулевой последовательности и фазных или одного из них с опорным, сильно зависят от емкости фаз сети и ограничены условием несрабатывания исполнительного органа на последующей (здоровой) фазе. При этом, наряду с задержкой времени вследствие низкой чувствительности (повышенный порог срабатывания), затухание переходного процесса замыкания на землю (затухание напряжения нулевой последовательности и установление напряжения на поврежденной и неповрежденной фазах) дает также задержку времени срабатывания устройства.

Этому устройству присущи недостаточные чувствительность и быстродействие, ограниченные соотношениями' поступающих на вхОд реагирующего органа напряжений фаз (за счет напряжения нулевой последовательности), а также длительностью переходного процесса замыкания . на землю.

Цель изобретения - повышение чувствительности к быстродействия устройства защиты от поражения электрическим током в сетях~С изолированной нейтралью. »

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от поражения электрическим током в сети е изолированной нейтралью, содержащем три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены соответственно между ф&замй сети и землей, включенный к фазам сети детектор поврежденной фазы, выходы которого подсоединены к короткозамыкателям в цепи соответствующих однофазных трансформаторов, первичная обмотка каждого трансформатора выполнена с автотрансформаторным отводом, а вторичные обмотки 'трансформаторов соединены в ’’разомкнутый треугольник”, в цепь которого включен резистор, причем каждый из указанных короткозамыкателей подключен между упомянутым автотрансформаторным отводом и землей. ,.· На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для защиты от поражения электрическим током.

На фиг.2 · векторная диаграмма, поясняющая изменение соотношений, поступающих на вход реагирующего органа устройства, напряжений фаз по сравнению с соотношениями напряжений в известном устройстве (для случая однофазного замыкания на фазе А).

Устройство для защиты от поражения электрическим током в сетях с изолированной нейтралью включает в себя однофазные трансформаторы 1-3 первичные обмотки которых имеют отводы 1-3 и включены между фазами 4-6 сети и землей, детектор 7 поврежденной фазы с выходами 8-10. пофазно управляемые короткозамыкателями 11-13 (например, тиристорные по два встречно-параллельно включенных тиристора) и резистор 14 в цепи разомкнутого треугольника вторичных обмоток трансформаторов.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме, когда отсутствует однофазное замыкание на землю, на вход детектора 7 поврежденной фазы поступают симметричные фазные напряжения, которые сравниваются с соответствующими опорными фазными напряжениями, при этом разность между ними равна нулю. На выходах 8-10 детектора поврежденной фазы сигнала! нет, и управляемые короткозамыкатели 11-13 (тиристоры блоков 11-13) находятся в отключенном состоянии.

При однофазном замыкании на землю (например фазы (А) нарушается симметрия фазных напряжений - напряжение поврежденной фазы уменьшается, а напряжения двух других фаз соответственно увеличиваются. При этом в детекторе 7 срабатывает канал с выходом 8 поврежденной фазы 4, где абсолютное значение напряжения срабатывания положительно по отношению к опорным фазным напряжениям, а каналы с выходами 9 и 10 двух других фаз не срабатывают, так как их напряжения срабатывания отрицательны.

Детектор поврежденной фазы через выход 8 Додает сигнал на срабатывание своей фазы короткоэамыкателя 11, который переводит трансформатор 1 в режим короткого замыкания и заземляет поврежденную фазу через часть ее первичной обмотки. В результате ток, первоначально протекавший через тело человека (место замыкания) и напряжение прикосновения к фазе сети резко снижаются до значений, определяемых параметрами сети и трансформатора в режиме короткого замыкания.

Благодаря.резистору 14, в цепи разомкнутого треугольника вторичных обмоток трансформаторов через место замыкания нротекает дополнительный активный ток Зд,равный 50-60% от емкостного тока сети З^.Этот τΰκ не повышает действующего значения ^тока через тело человека, но изменяет напряжение нулевой последовательности по модулю и по аргументу (4) где

Jk²+?r^²c²' я ...... --— ~ коэффициент относи41+9 RpW² С ²' тельного снижения модуля при 'дополнительном активном токе !_а;

Поскольку чувствительность и быстродействие являются основными параметрами, то применение предлагаемого устройства повышенной чувствительности и быстродействия в целях защиты лю₅ дей от поражения электрическим током существенно повышает уровень безопастности обслуживания передвижных распределительных сетей 1,1410 кВ угольных шахт и карьеров.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электротехнике, в частносга к устройствам зашиты от поражени  электрическим током при случайном прикосновении человека к одной из фаз сети с изолиро ванной нейтралью напр жением 1,14-10 кВ, Известны устройства дл  защиты от поражени  электрическим током в сет х с изолирован ной нейтралью, основанные на автоматическом заземлении поврежденной фазы высоковольтной сети, что осуществл етс  на шинах тштающей подстаншш бь1стродействующими короткозамыкател ми , которые пофазно управл ютс  детектором (устройством дл  опеределени ) поврежденной фазь сети 1), Недостатком этих устройств, снижающим эф фективность и возможность их широкого пркменешш дл  защиты человека от электропоражени  в сет х свыше 1000 В с повышенной опастностью обслуживани  (например, карьерных распределительных сетей 6-10 кВ с емкостью фаз относительно земли 1-2 мкФ/ф),  вл етс  недостаточна  по требовани м электро безопастности, чувствительность. Наиболее близкимг по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее Три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены соответственно к фазным напр жением сетн, детектор поврежденной фазы и пофазно управл емые последним, короткозамыкатели. При прикосновении человека к одной из фаз сети (например, фазе А) и возникновении одаофазного замыкани  на землю через сопротивление тела человека детектор поврежденной фазь1, реагирующий на параметры замыкани  на земто, определ ет поврежденную фазу и подает сигнал на срабатывание фазного короткозамыкател , который через обмотку однофазного трансформатора заземл ет эту фазу. После срабатывагаю короткозамыкател  напр жение прикосновени  к фазе и, соответственно ток, первоначалыю проходивший через тело пострадавшего, резко снижаютс  до значений, воздействие которых  вл етс  допустимым в течение более .дшггельного времени (например, достаточного дл  отключени  сети)
2. 2. Эффективность указайного устройства, кроме ocTaTOiaioro напр жени  прикосновени  к фазе. сушественно . зависит от чувствительности и быстродействи , опредеп ека 1Х возможностью детектора поврежденной фазы реагировать на замыка НИЛ на землю через достаточно больише сопротивлени  при высокой помехоустойчивости. Одна ко возможности современш.1Х детекторов поврежденной фазы, реагирующих на замыкани  на землю и pa6otaiou0oc по принципу сравнени  по фазе, абсолюгаой величине или модулю векторов двух напр жений - нулевой последовательности и фазных или одного из них с опорным, сильно завис т от емкости фаэ сети и ограничены условием несрабатывани  исполнительного орги  на последующей (здоровой) фазе. При зтом, нар ду с задержка времени вследствие иизкрй чувствительности (повышенный порог срабатывани ), затухание переходного процесса за А1каш1  на землю (затухаю1е нащ  жеци  нулевой последовательности и. установление напр жени  на поврежденной и неповрежденной фазах дает также задержку времени срабатывани  устройства . Этому устройству nj cyuot недостаточные чувст кге  ость а быстродействие, «н-раииченные соотношешмми постугающих на вхЬд реагирующего «рга а напр жет фаэ (за счет напр жени  нулевой последовательности), а также длительностью переходаого процесса зюлыка н  на землю. и/ал иэобретеии  - повышение вствительности и быстродайстви  устройства зашит от поражени  электрическим током aceripcli изоЛ1фовашюй иевтра мо. Поставленна  достигаетс  тем, что в устройстве дл  за1Ш1т от поражени  злектричес ким током сета с изолированной нейтралью, со ержлацал tf од1Юфёзных трансформатс а, лервифше обмотки которых подключены соответственно меиоду фаэамМ сети и землей, вкпю чениый k фазам сети детектор тз режаниао фазы, выходы которого кщсоединены к короткоз8мыкп«л11м в 1|еа  соответст щих однофазных трансформатсфов, первнчшй «Смотка каждого трансформатора выполнена с автотрано форматор ым отводом, а втефнчные 6моткп 1 ансформаторов с(;1(Д1а1ены в разомкнутый треуголыгак, в чрпь кторого включен резистор , пртпем каждый из указанных к(мпкозамыкателей оодк ючен между упом нутым автотрансформаторным отводом в землей. На фиг.1 нэображ п принципиальна  схема устройства да  защиты от воражжи  электрическим током. Иа фиг.2 - векторна  диаграмма, по сн юща изменение cooTHomcHidt, поступаюиоос на вход реапфующего органа устройства, напр жею фаз по сравнению с соотнощени ми напр жейий известном устройстве (дл  случа  однофазного замыкани  на фазе А). Устройство ДЛЯ защиты от поражени  злектическйм током в сет х с изолированной нейт алью включает в себ  однофазные трансформатоы 1-3 первичные обмотки которых имеют отоды 1-3 и включены между фазами 4-6 сеи и землей, детектор 7 повреждешюй фазы с ыходакш 8-10. пофазно управл емые кс ткоамыкатеп ми 11-13 (например, тиристорные о два встречно-параллельно включенных тиистора ) и резистор 14 в цепи разомкнутбго треугольшоса вторичных обмоток трансформато }рв. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме, когда отсутствует однофазное замыкание на землю, на вход детектора 7 поврежденной фазы поступают симметр1гшые фазные напр жени , которые сравниваютс  с соответствующими опор1&1ми фазными нап  жени ми, при этом разность между ними равна нулю. На выходах 8-10 детектора поврежденной фазы сигнала нет, и управл емые короткозамыкатели 11-13 (тиристоры блоков 11-13) наход тс  в отключенном состо нии. При однофазном замыкании иа землю (например фазы (А) нарушаетс  симметри  фазных напр жений - напр жение поврежденной фазы уменьщаетс , а напр жени  двух других фаз соответственно увеличиваютс . При этом в детекторе 7 срабатывает канал с выходом 8 поврежденной фазы 4, где абсолютное значение напр жени  срабатывани  положительно по отношению к опорным напр жением, а каналы с выходами 9 и 10 двух других фаз не срабатывают, так как их напр жени  срабатывани  отрицателыш. , Детектор поврежденной фазы через выход 8 Чюдает сигнал на сртбатывание своей фазы короткозамыкател  11, который перевод т трансформатор I в реШ1м KopotKoro замыкани  и заземл й повреждеш то фазу через часть ее первичной обмотки. В результате ток, первоначально протесавший через тело человека (место замык1а1шй ) и напр жение прикосновепи  к фазе сети i«S3KO снемйшс  до зйачений, определ емых п&рш етрами сети и трансформатора в режиме короткого замыкани . Благодар .pesHctopy 14, в цепи разомкнутого треугольножа вторичных ьбмоток трансформаторов через место замыкани  протекает дополнительный актившлй ток30,равш 50-60% от емкостного тока сетиЗ..Этот то ие повьш1ает действующего значени  тoкa через тело человека , но измен ет напр жение нулевой последовательности по модулю и по {фгументу . i KMRrCo C - - ; 1 - коэффициент относиiH-9R CA )C тельного сннженн  модул  UJj при ., дополнительном активном токе 1,; ,4 211::, и jf.arcct4 -arcctg ) аргумент напр жени  Следовательно/ на вход детектора поврежденой фазы 4 предлагаемого ус1ройства поступаю напр жени  поврежденной и неповрежденных фаз, определ емые характером изменени  напр жени  нулевой последовательности согласно выражению (1). Из векторной диаграммы (фиг.2), где это напр жение измен етс  по полуэллипсу, из которой следует, что при одинаковых услови х (иф;С) чувствительность предлагаемого устройства существенно выше, чем в известном устройстве (точка О; на толу эллипсе ниже точки О( на полуокружности фиг .2). При этом повышаетс  быстродействт ус ;ройства за счет увелтени  чувствительности, а также ускореии  затутсани  переходного прочееса замык(ши  на землю (затухание напр жени  нулевой последовательности и установление .напр жени  поврежденной и неповрежденных фаз) Поскольку чувствительность и быстродействие  вл ютс  основныАШ параметрами, то применение предлагаемого устройства повышенной чувствительности и б1|1стродействи  в цел х защиты людей от пораже1ш  электрическим током существенно повышает уровень безопастности обслуживани  передвижных распределительных сетей 1,1410 кВ угольных шахт и карьеров. Формула изобретени  Устройство дл  защиты от пора  ени  электрическим током JB сети с изолированной нейтралью, содержащее три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены соответственно между фазами сети и землей, включенный к фазам сети детект ф повреждённой фазы, выходы которого подсоединё ь к короткозамь кател м в цепи {хютветствуншщх однофазных трансформаторов, отличающеес  тем,. что, с целью noBbmiooui чувствительности и быстродействи , первична  обмотка каждого трансформатора выполнена с автотрансформаторным отводом,.а вторитаые обмотки трансформаторов соединены в раж мкиутый треугольник, в цепь которого включен ретскр, пртпем каждый КЗ указашшх короткозамыкатет подключен ькжду упомжутым ав1Отрансфо{ и1Кфным отводом N землей, ИСТ01ШВКИ информации, 1 1 1н тые во ввима ве i экспертизе 1. Микрюсов В Л.   Ягудвев ВМ. БыстроAdkTByiomee зааапное закорвчивание на землю фазы сети 3-10 кВ. - Беэс и тность труда в вромышлешюсп. 1973, N 5. . 2. naTCiiT Явои   If 52-45024,Ю1. Н 02 Н 1 /00, . 1977,

   «0 f sh

   Ц

   В

   .2