Пристрій для запобігання займанню кабелю і виникненню пожежі в електроустановці змінного струму з заземленою нейтраллю

Корисна модель відноситься до протипожежних засобів для електроустановок змінного струму з заземленою нейтраллю, пожежа в яких може виникнути від кабельних ліній чи електропроводок внаслідок або їх перевантаження силовими струмами, або через короткі замикання як міжфазних, так і фазного проводу на нульовий робочий провід. Відомо пристрій для захисту від пожежі при аварійних режимах у кабелях і відсіках підводних човнів [Патент Росії №2002471, А62С3/10, 1993, №6, с.222], що містить засіб для роз'єднання кабелю, автоматику безпеки за температурою і пристрій вимикання кабелю ручним способом. Він також містить штанги, за допомогою яких проводиться роз'єднання кабелю при аварійних режимах і закриття відсікових перегородок, у прорізах яких встановлені теплоізолятори, відокремлюючі кабель від перегородок. Недоліком пристрою є складність і навіть неможливість контролю температури по всій довжині кабелю, проходячого через відсіки, а ручний спосіб вимикання кабелю за допомогою рознімань не виключає помилкових дій особи, якій штатно регламентовано робити вимикання, в тому числі не виключається несвоєчасна реакція такої особи на вимикання кабелю. Відомо спосіб запобігання поширенню пожежі по електричному кабелю та пристрій для його здійснення [Патент Росії №1795893, А62С3/16, 1993, №41-42, с.29], що включає перерубування кабелю по обидва боки в зоні горіння поблизу протипожежної перегородки. Для перерубування передбачені рухомі та нерухомі ножі, що діють за допомогою підпружиненого ударника. Недоліком способу і пристрою є те, що перерубування кабелю при виникненні пожежі передбачено робити без його вимикання від електричної мережі. Цим погіршується аварійний стан електроустановки з можливим травмуванням осіб, що знаходяться поблизу перерубуючи х ножів. При цьому оставлена під напругою частина кабелю, виявляється короткозамкнутою ножами пристрою і електропожежа в кабелі буде посилена, бо довжина кабелю буде укорочена, а провідність електричному струму замкнутих ножами жил кабелю відповідно буде збільшена. Як прототип прийнятий модуль для захисного вимикання електроустановки в мережі змінного струму з заземленою нейтраллю [Деклараційний патент України №61584А, Н02Н3/16, ПВ №11, 2003], маючий комутаційний апарат захисного вимикання, комутуючий захи щувану електроустановку з електричною мережею, інтегратор векторів струму, проходячи через нього фазні та нульовий робочі проводи кабельної лінії, вхід якої з'єднаний з комутаційним апаратом захисного вимикання, а вихід із захищуваною електроустановкою. Недоліком такого пристрою є нездатність спрацьовування захисного вимикання та відповідно його комутаційного апарата на вимикання кабельної лінії чи електропроводки якщо вони опиняться в ситуації можливої електропожежі від перевантаження проводів кабельної лінії чи електропроводки, а також при коротких замиканнях як міжфазних, так і при замиканнях фазного проводу на нульовий робочий провід. У таких випадках сума векторів струму виявляється нульовою і сигнал на вимикання комутаційним апаратом захисного вимикання при виниклій аварії та пов'язаній з нею електропожежною ситуацією інтегратором векторів струму не видається. При цьому процес обвуглювання чи оплавлення ізоляції буде продовжуватися, що призведе до електропожежі в електроустановці. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для запобігання займанню кабелю і виникненню пожежі в електроустановці змінного струму з заземленою нейтраллю, в якому в кабельну лінію додатково введена неізольована електропровідна жила, струмопровідні нитки якої прилягають до поверхні ізоляції робочих проводів, причому неізольована електропровідна жила з боку ви ходу кабельної лінії з'єднана із заземлювачем, що при ввімкненій під напругу кабельній лінії забезпечує можливість автоматизованомоніторингово відстежити зниження опору ізоляції на початку її обвуглювання чи оплавлення, а при зниженні опору нижче допустимої границі, вимкнути кабельну лінію комутаційним апаратом захисного вимикання. Зниження опору ізоляції буде відбува тися при перевантаженнях проводів кабельних ліній, а також при замиканнях міжфазних і фазного проводу на нульовий робочий провід. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для запобігання займанню кабелю і виникненню пожежі в електроустановці змінного струму з заземленою нейтраллю, який містить комутаційний апарат захисного вимикання, інтегратор векторів струму та кабельну лінію з фазними і нульовим робочими проводами, вхід якої ввімкнений через інтегратор векторів струму до комутаційного апарата захисного вимикання, відповідно до корисної моделі в кабельну лінію додатково введена неізольована електропровідна жила, струмопровідні нитки якої прилягають до поверхні ізоляції робочих проводів, причому неізольована електропровідна жила з боку виходу кабельної лінії з'єднана з заземлювачем. Введена в кабельну лінію неізольована електропровідна жила, струмопровідні нитки якої прилягають до поверхні ізоляції робочих проводів, а власне жила з'єднана на виході кабельної лінії з заземлювачем, при перевантаженні кабельної лінії чи при коротких замиканнях її провода перегріваються, руйнуючи ізоляцію і ще на початку обвуглювання ізоляції чи її оплавлення на неізольованій електропровідной жилі, створюється струм витоку на землю, модуль якого обчислюється інтегратором векторів струму, і цим свідчить, що відбулося зниження опору ізоляції нижче допустимої границі. У вторинній обмотці інтегратора векторів струму збуджується електрорушійна сила, від якої пристрій захисного вимикання вимикає комутаційний апарат і кабель стає знеструмленим. Цим запобігається подальше зниження опору ізоляції проводів кабельної лінії, припиняється подальше обвуглювання ізоляції чи її оплавлення і відповідно запобігається займання кабелю та пожежа в електроустановці. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг.1 подана принципова електрична схема пристрою для запобігання займанню кабелю і виникненню пожежі в електроустановці змінного струму з заземленою нейтраллю з елементами заміщення опору ізоляції провідників кабельної лінії. Пристрій містить пристрій захисного вимикання 1, до складу якого входять інтегратор векторів струмів 2 і комутаційний апарат захисного вимикання 3, кабельну лінію 4 (або внутрішню електричну мережу), що знаходиться на виробничому об'єкті 5, являючим електроустановку в цілому, причому кабельна лінія 4 містить фазні проводи 6, 7, 8 і нульовий робочий провід 9, трифазний чотирипровідний електроприймач 10, неізольовану електропровідну жилу 11 і заземлювач 12, з яким з'єднана неізольована електропровідна жила 11. Електрична схема також містить фізичні параметри опорів ізоляції фазних проводів 6, 7, 8 і нульового робочого проводу 9, з'єднаних ізоляцією з неізольованою електропровідною жилою 11, представлені елементами R A, RB, RC і RN. Робота пристрою здійснюються таким чином. Вмиканням комутаційного апарата захисного вимикання 3 від електричної мережі трифазний чотирипровідний в електроприймач 10 по фазних проводах 6, 7, 8 і робочому нульовому проводу 9 подається напруга. При нормальній роботі електроприймача 10 і нормальній ізоляції проводів 6, 7, 8 і 9 кабельної лінії 4 з їхніми опорами ізоляції RA, RB, RC і RN, провідності яких практично дорівнюють нулю, в інтеграторі векторів струму 2 сума векторів робочих стр умів також дорівнює нулю. При виникненні короткого замикання, наприклад, між фазними проводами 6 і 7 в кабельній лінії 4 ці проводи перегріваються, руйнуючи початком обвуглювання чи оплавлення їхні ізоляції. Опори ізоляції RA і RB між фазними проводами 6 і 7 і неізольованою електропровідною жилою 11 знижуються і з'являється струм, стікаючий в землю, від проводів 6 і 7 через опори ізоляції RA і RB, неізольовану електропровідну жилу 11 і заземлювач 12. Цей струм моніторингово обчислюється інтегратором векторів струму 2 і представляється в ньому модулем суми векторів струмів, протікаючих у проводах кабельної лінії 4, що свідчить про зниження опору ізоляції RA і RB. При досягненні опорів ізоляції RA і RB нижче допустимої границі, з інтегратора векторів струму 2 надходить сигнал пристрою захисного вимикання 1 на вимикання комутаційного апарата захисного вимикання 3. Цим припиняється подальше обвуглювання чи оплавлення ізоляції проводів 6 і 7, запобігається електропожежа в кабельній лінії 4 та в цілому в електроустановці виробничого об'єкта 5. Аналогічні процеси запобігання займанню кабельної лінії 4 і електроустановки в цілому будуть проходити при замиканнях між іншими проводами 6, 7, 8, 9 чи при їхньому перевантаженні робочими струмами електроприймача 10. Таким чином, пристрій запобігання займанню кабелю і виникненню пожежі в електроустановці змінного струму з заземленою нейтраллю вилучає можливість електропожежі при перевантаженнях чи коротких замиканнях як міжфазних, так і фазного проводу на робочий нульовий провід.