UA30720U

UA30720U - Device for protective cutout of the power network

Info

Publication number: UA30720U
Application number: UAU200712197U
Authority: UA
Inventors: Сергей Валентинович Солeный; Александр Петрович Ковалев; Оксана Ярославовна Соленая
Original assignee: Донецкий Национальный Технический Университет
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2008-03-11

Abstract

A device for protecting cutout of a power network is equipped with sensors of signals with three current transformers without air gaps in magnetic conductors being used for this purpose, secondary windings of which being short-circuited on the reference resistor with resistance being less than resistance of the secondary windings of current transformers without air gaps in magnetic conductors. Between three current transformers without air gaps in magnetic conductors and a system for automatic protective cutout it is installed an amplifier connected by one end with three current transformers without air gaps in magnetic conductor, by the other end - with a high- frequency filter, which is connected with the amplifier and the system for automatic protective cutout.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до електротехніки й може бути використана в пристроях захисту електричних 2 Мереж і обслуговуючого персоналу від поразки електричним струмом і забезпечення пожаробезпеки в промисловій і побутовій електричних мережах.The useful model refers to electrical engineering and can be used in devices for protecting electrical 2 Networks and service personnel from electric shock and ensuring fire safety in industrial and household electrical networks.

Відомі пристрої захисного відключення в електричних мережах житлових приміщень і будинків, керовані диференціальним струмом |Носанов Н.Й. Устройства защитного отключения и их применение. Учебное пособие для студентов ВУЗов. - ДОНГАСА, Макеевка, 2003. - 359 с., с ил.|. 70 Пристрій захисного відключення (ПЗВ) містить трансформатор струму, магнітопровід якого охоплює провідники живлення захищаємої електричної мережі, до вторинної обмотки якого підключене проміжне струмове реле, пов'язане із системою захисного відключення.Known devices for protective disconnection in electrical networks of residential premises and buildings, controlled by differential current | Nosanov N.Y. Protective shutdown devices and their use. Study guide for university students. - DONGASA, Makeevka, 2003. - 359 p., p. ill. | 70 The protective disconnection device (POD) contains a current transformer, the magnetic conductor of which covers the power supply conductors of the protected electrical network, to the secondary winding of which an intermediate current relay connected to the protective disconnection system is connected.

ПЗВ забезпечує відключення навантаження з появою витоку струму фази на контур заземлення.The PZV provides disconnection of the load with the appearance of phase current leakage to the ground circuit.

Однак, якщо в захищаємій електричній мережі виникає дугове замикання через великий перехідний опір, ПЗВ 19 в цьому випадку не спрацює. ПЗВ також не спрацює при тривалому інтенсивному іскрінні й нагріві в ослаблених контактних з'єднаннях захищаємої електричної мережі, живлячої електроприймач.However, if an arcing occurs in the protected electrical network due to a large transient resistance, the PZV 19 will not work in this case. The PZV will also not work with long-term intense sparking and heating in the weakened contact connections of the protected electrical network, feeding the electrical receiver.

Найбільш численним і важливим елементом електричної мережі є контактне з'єднання, через яке живляться електроприймачі. У випадку порушення (ослаблення або окислення) якого можуть виникнути аварійні ситуації, що супроводжуються пошкодженням електроприймача (загоранням його ізоляції). Це приводить до пожеж, а при наявності в приміщенні вибухонебезпечною середовища достатньої концентрації виникнення іскри між контактами може привести до вибуху, що є недоліком ПЗВ, керованих диференціальним струмом.The most numerous and important element of the electrical network is the contact connection through which the electrical receivers are powered. In case of violation (weakening or oxidation) of which emergency situations may occur, accompanied by damage to the electrical receiver (ignition of its insulation). This leads to fires, and in the presence of an explosive environment in the room of sufficient concentration, the occurrence of a spark between the contacts can lead to an explosion, which is a disadvantage of differential current-controlled PZVs.

Найбільш близьким аналогом пристрою для захисного відключення електричного кола є (Патент КУ,The closest analogue of the device for protective disconnection of an electric circuit is (Patent KU,

Мо2172050, кл.НО2НЗ/16, опубл.10.08.2001), пристрій для захисного відключення електричної мережі, який містить трансформатор струму, магнітопровід якого охоплює провідники живлення захищаємої електричної мережі, до вторинної обмотки якого підключене проміжне струмове реле, пов'язане із системою автоматичного 2 відключення (реле), наділене пристроєм перетворення спектра високочастотних електромагнітних коливань, що включає трансформатори струму, магнітопроводи яких охоплюють кожний окремо фазні силові провідники захищаємої електричної мережі, і пов'язане з ними реле, що реагує на високочастотні коливання струму, ініційовані іскрінням ненадійних (ослаблених) контактних з'єднань або електричною дугою Через великий о перехідний опір. сМо2172050, кл.НО2НЗ/16, publ. 10.08.2001), a device for protective disconnection of an electric network, which contains a current transformer, the magnetic wire of which covers the power supply conductors of the protected electric network, to the secondary winding of which an intermediate current relay connected to the system is connected automatic 2 disconnection (relay), endowed with a device for converting the spectrum of high-frequency electromagnetic oscillations, which includes current transformers, the magnetic conductors of which cover each individual phase power conductors of the protected electrical network, and a relay associated with them, which responds to high-frequency current oscillations initiated by the sparking of unreliable (weakened) contact connections or by an electric arc Due to the large transient resistance. with

У запропонованого найближчого аналога є ряд недоліків: - застосовуваний у ньому перетворювач спектра високочастотних електромагнітних коливань являє собою г. трансформатор струму, виконаний з повітряним зазором в магнітопроводі, магнітопровід виконано з фериту о (твердий, тендітний матеріал по механічним властивостям подібний до кераміки), тому його виготовлення стає непростою виробничою задачею, що веде до збільшення собівартості й ціни пристрою; с - вторинна обмотка трансформатора струму підключається на пряму до струмового реле (виконавчий орган).The proposed closest analogue has a number of disadvantages: - the converter of the spectrum of high-frequency electromagnetic oscillations used in it is a current transformer made with an air gap in the magnetic conductor, the magnetic conductor is made of ferrite (a hard, fragile material with mechanical properties similar to ceramics), therefore its production becomes a difficult production task, which leads to an increase in the cost and price of the device; c - the secondary winding of the current transformer is directly connected to the current relay (executive body).

Таким чином, чутливість усього пристрою залежить від струму спрацьовування даного реле, і всі високочастотні коливання струму, ініційовані іскрінням ненадійних контактів або електричною дугою через великий перехідний « опір, що не досягли струму спрацьовування реле, не будуть сприйматися пристроєм.Thus, the sensitivity of the entire device depends on the tripping current of this relay, and all high-frequency current fluctuations, initiated by the sparking of unreliable contacts or electric arc due to a large transition resistance, which did not reach the tripping current of the relay, will not be perceived by the device.

Ознаки найбільш близького аналога, які збігають з істотними ознаками корисної моделі, що заявляється: - с пристрій містить трансформатор струму, магнітопровід якого охоплює провідники живлення захищаємої з» електричної мережі, до вторинної обмотки якого підключене проміжне струмове реле, пов'язане із системою автоматичного відключення, три інші трансформатори струму мають магнітопроводи, які охоплюють кожний окремо фазні силові провідники захищаємої електричної мережі, і пов'язане з ними реле.Features of the closest analogue, which coincide with the essential features of the claimed useful model: - the device contains a current transformer, the magnetic wire of which covers the power supply conductors of the protected electrical network, to the secondary winding of which an intermediate current relay connected to the automatic disconnection system is connected , the other three current transformers have magnetic conductors that cover each individual phase power conductors of the protected electrical network, and an associated relay.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення чутливості пристрою за рахунок посилення сигналів со високої частоти і їхнього виділення за допомогою фільтрації, крім того, здешевлення пристрою за рахунок о застосування трьох трансформаторів струму без повітряного зазору в магнітопроводі.The useful model is based on the task of increasing the sensitivity of the device due to the amplification of high-frequency signals and their selection with the help of filtering, in addition, reducing the cost of the device due to the use of three current transformers without an air gap in the magnetic circuit.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для захисного відключення електричної мережіThe task is solved due to the fact that the device for protective disconnection of the electrical network

Ш- містить трансформатор струму, магнітопровід якого охоплює провідники живлення захищаємої електричної т 20 мережі, до вторинної обмотки якого підключена система автоматичного відключення (реле), три інші трансформатори струму мають магнітопроводи, які охоплюють кожний окремо фазні силові провідники с захищаємої електричної мережі, і пов'язана з ними система автоматичного відключення (реле). Згідно корисної моделі пристрій додатково наділено датчиками сигналів, в якості яких використовуються три трансформатори струму без повітряних зазорів у магнітопроводах, вторинні обмотки яких замкнуті на опорні резистори з опорами 25 меншими, ніж опори вторинних обмоток трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах, при с цьому між трьома трансформаторами струму без повітряних зазорів у магнітопроводах і системою автоматичного відключення (реле) встановлений підсилювач, з'єднаний одним кінцем із трьома трансформаторами струму без повітряних зазорів у магнітопроводах, а іншим з високочастотним фільтром, що з'єднаний з підсилювачем і системою автоматичного відключення (реле). 60 Поставлена задача реалізується пристроєм, наведеним на кресленнях: Фіг.1 - блок-схема пристрою для захисного відключення електричної мережі: 1 -тгрансформатори струму без повітряних зазорів у магнітопроводах, 2 - опорні резистори, З - підсилювач, 4 - високочастотний фільтр, 5 - підсилювач, 6 -детекторно-селекторний пристрій, 7 - елемент ИЛИ, 8 - система автоматичного відключення (реле), 9 - трансформатор струму, що охоплює всі фазні провідники (ПЗВ); Фіг.2 - осцилограми струму промислової частоти 50Гц: а) при надійному бо контакті, б) при ослабленому контакті; Фіг.3 - характеристика високочастотного фільтра 4 з коефіцієнтом передачі - бОДб (для струму промислової частоти 50ГЦ).Ш- contains a current transformer, the magnetic conductor of which covers the power supply conductors of the protected electrical network t 20, to the secondary winding of which an automatic disconnection system (relay) is connected, the other three current transformers have magnetic conductors that cover each separately phase power conductors of the protected electrical network, and an automatic shutdown system (relay) is connected to them. According to the utility model, the device is additionally equipped with signal sensors, which use three current transformers without air gaps in the magnetic lines, the secondary windings of which are closed to reference resistors with resistances 25 smaller than the resistances of the secondary windings of the current transformers without air gaps in the magnetic lines, while between with three current transformers without air gaps in the magnetic lines and an automatic disconnection system (relay), an amplifier is installed, connected at one end to three current transformers without air gaps in the magnetic lines, and at the other end with a high-frequency filter connected to the amplifier and an automatic disconnection system ( relay). 60 The task is implemented by the device shown in the drawings: Fig. 1 - block diagram of the device for protective disconnection of the electrical network: 1 - current transformers without air gaps in the magnetic conductors, 2 - reference resistors, C - amplifier, 4 - high-frequency filter, 5 - amplifier, 6 - detector-selector device, 7 - OR element, 8 - automatic disconnection system (relay), 9 - current transformer covering all phase conductors (PZV); Fig. 2 - oscillograms of the current of the industrial frequency of 50Hz: a) with a reliable bo contact, b) with a weakened contact; Fig. 3 - characteristics of the high-frequency filter 4 with the transmission coefficient - bODb (for a current of industrial frequency 50Hz).

Пристрій Фіг1 працює наступним чином. З появою високочастотних коливань у робочому струмі навантаження промислової частоти 5ОГЦ, Фіг.2, ініційованих іскрінням ненадійних контактів або електричною дугою через великий перехідний опір, сигнал знімається за допомогою трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах 1. Магнітопроводи трансформаторів струму без повітряного зазору охоплюють фазні провідники (А, В, С). Вторинні обмотки трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах замкнуті на опорні резистори 2. Це дозволяє реалізувати режим короткого замикання у вторинній обмотці трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах 1, за допомогою підключення до вторинної 70 обмотки трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах 1 опорних резисторів 2, опір яких менше, ніж опір вторинних обмоток трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах 1. Таким чином, можна одночасно знімати з опорних резисторів 2 необхідні високочастотні складові коливань струму промислової частоти 5ОГц, а також реалізувати режим короткого замикання вторинних обмоток трансформаторів струму без повітряних зазорів у магнітопроводах 1, що виключає насичення магнітопроводів.The Fig1 device works as follows. With the appearance of high-frequency oscillations in the operating current of the load of the industrial frequency 5OHC, Fig. 2, initiated by the sparking of unreliable contacts or an electric arc due to a large transient resistance, the signal is removed by means of current transformers without air gaps in the magnetic conductors 1. Magnetic conductors of current transformers without an air gap cover the phase conductors (A, B, C). The secondary windings of current transformers without air gaps in the magnetic conductors are closed to reference resistors 2. This allows you to implement the short-circuit mode in the secondary winding of current transformers without air gaps in the magnetic conductors 1, by connecting to the secondary 70 winding of current transformers without air gaps in the magnetic conductors 1 reference resistors 2, the resistance of which is less than the resistance of the secondary windings of current transformers without air gaps in magnetic conductors 1. Thus, it is possible to simultaneously remove from the reference resistors 2 the necessary high-frequency components of current fluctuations of an industrial frequency of 5ΩHz, as well as implement the short-circuit mode of the secondary windings of current transformers without air gaps of the gaps in the magnetic conductors 1, which excludes the saturation of the magnetic conductors.

Далі виділений на опорних резисторах 2 сигнал струму промислової частоти 50 Гц із вхідними в нього високочастотними коливаннями подається на підсилювач 3. Після посилення сигнал надходить на високочастотний фільтр 4 з коефіцієнтом передачі -6ОДб для струму промислової частоти 50Гц Фіг.3, що дозволяє ефективно відбудуватися від впливу на виконавчі органи пристрою для захисного відключення мережі робочого струму навантаження промислової частоти 5ОГц, а отже, підняти чутливість і селективність пристрою.Next, the 50 Hz industrial frequency current signal with input high-frequency oscillations isolated on the reference resistors 2 is fed to the amplifier 3. After amplification, the signal is fed to the high-frequency filter 4 with a transmission coefficient of -6ODb for the 50 Hz industrial frequency current Fig. 3, which allows effective recovery from influence on the executive bodies of the device for protective disconnection of the network of the operating current of the industrial frequency load 5OHHz, and therefore, to increase the sensitivity and selectivity of the device.

Відфільтровані високочастотні коливання подаються на підсилювач 5, де посилюються для підняття чутливості пристрою. Посилений високочастотний сигнал надходить на детекторно-селекторний пристрій 6, де формуються одиничні дискретні логічні сигнали, що надходять на елемент МИЛИ 7, а через нього сигнал надходить на систему автоматичного відключення (реле) 8, що приводить до відключення захищаємої мережі.The filtered high-frequency oscillations are fed to the amplifier 5, where they are amplified to increase the sensitivity of the device. The amplified high-frequency signal is sent to the detector-selector device 6, where single discrete logic signals are formed, which are sent to the SOAP element 7, and through it the signal is sent to the automatic disconnection system (relay) 8, which leads to the disconnection of the protected network.

Також сигнал на спрацьовування системи автоматичного відключення (реле) 8 може прийти із ов трансформатора струму, що охоплює всі фазні провідники - ПЗВ 9, через елемент ИЛИ 7, що теж приводить до відключення захищаємої мережі. -Also, the signal to activate the automatic disconnection system (relay) 8 can come from the current transformer covering all phase conductors - PZV 9, through the OR element 7, which also leads to disconnection of the protected network. -

Запропонований пристрій відключення електричної мережі дозволяє забезпечити захист при виникненні в електричній мережі електричних іскор між контактами, дугових замикань через великі перехідні опори та при правильній експлуатації пристрою практично виключити виникнення аварій і їхніх наслідків. о зо Описаний пристрій легко адаптується на готові ПЗВ промислового виготовлення. Це дозволяє розширити можливості ПЗВ додатковою функцією захисту ланцюгів споживача від виникнення іскріння в електричних сі контактних з'єднаннях і, як наслідок, усунення пожеж. Також пристрій можна використовувати в однофазних ї- мережах із глухозаземленою та ізольованою нейтралю. Для цього треба зменшити кількість трансформаторів без повітряних зазорів у магнітопроводах Фіг.1 із трьох штук до одного. («в») соThe proposed device for disconnecting the electrical network allows you to provide protection in the event of electric sparks between contacts, arcing due to large transient resistances in the electrical network, and, with proper operation of the device, practically exclude the occurrence of accidents and their consequences. о о о The described device is easily adapted to ready-made PZV of industrial manufacture. This makes it possible to expand the possibilities of PZV with an additional function of protecting consumer circuits from the occurrence of sparks in electrical and contact connections and, as a result, eliminating fires. The device can also be used in single-phase electrical networks with a dead-grounded and isolated neutral. For this, it is necessary to reduce the number of transformers without air gaps in the magnetic conductors of Fig. 1 from three pieces to one. ("in") co

Claims

The formula of the invention

A device for protective disconnection of the electrical network, containing a current transformer, a magnet wire "

70 Covering the power supply conductors of the protected electrical network, to the secondary winding of which an automatic disconnection system is connected 7, the other three current transformers have magnetic conductors that cover each separately phase power conductors of the protected electrical network, and the associated automatic disconnection system , which is distinguished by the fact that the device is additionally equipped with signal sensors for which three current transformers without air gaps in the magnetic conductors are used, the secondary windings of which are closed to reference resistors with resistances smaller than the resistances of the secondary windings of current transformers without air gaps in the magnetic conductors, when an amplifier connected at one end to

(ав) three current transformers without air gaps in the magnetic lines, and another - with a high-frequency filter connected to an amplifier and an automatic shutdown system.

ko s2 s

60 b5