Пристрій захисту від струмів витоку в шахтних електричних мережах

Реферат: Пристрій захисту від струмів витоку в шахтних електричних мережах містить вузол контролю ізоляції і захисного вимикання, що складається з джерела постійного вимірювального струму, вузла зв'язку з фазами мережі і землею, який складається з компенсуючого дроселя з блоком управління і розділового конденсатора, вузла порівняння вимірювального струму з еталонним та вимірювального реле, і вузол виявлення фази мережі з пошкодженою ізоляцією, який з'єднаний з виконавчими реле, контакти яких увімкнуті між відповідною фазою мережі і заземлювачем. На компенсуючому дроселі вузла приєднання до мережі розміщена додаткова обмотка змінного струму, первинна обмотка цього дроселя приєднана до нульової точки вторинних обмоток силового трансформатора, який живить мережу, що захищається. Вихід вимірювального реле ввімкнений в ланцюг вимикання вимикача, що подає напругу на вказаний силовий трансформатор, а у пристрій додатково введено вузол порівняння напруги на додатковій обмотці з еталонним, до виходу якого приєднано додаткове реле, один контакт якого ввімкнений в ланцюг вимикання вимикача, а другий - в ланцюг управління вищенаведеними виконавчими реле, заземлюючими фазу мережі з ушкодженою ізоляцією. UA 99796 C2 (12) UA 99796 C2 UA 99796 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електротехніки і призначений для захисту від струмів витоку і, в першу чергу, для захисту людей від ураження електричним струмом у шахтних електричних мережах. Відомий пристрій захисту від струмів витоку, який містить джерело постійного вимірювального струму, ввімкнене через вузол зв'язку між фазами захисної електричної мережі та заземлювачем, вузол порівняння вимірювального струму з еталонним і вимірювальне реле, контакти якого впливають на вимикаючий ланцюг вимикача, ввімкненого в ланцюг живлення споживачів, причому вузол зв'язку містить розділовий конденсатор, компенсуючий дросель і трифазний дросель, приєднаний до всіх трьох фаз мережі, що захищається (див. опис до патенту UA 7679 (SU 1309153 A11 H02H 3117, 07.05.87). Недоліком такого пристрою є неможливість забезпечити захист людей при напрузі мережі більше 660 В, де не потрібна висока швидкодія (необхідний час спрацьовування не більше 0,1 с) і ефективне обмеження струму через тіло людини, яка опинилася під напругою. Відомий також пристрій захисту від струмів витоку в шахтних електричних мережах, що збігається із запропонованим винаходом по більшості ознак, який містить вузол контролю ізоляції і захисного вимикання, що складається з джерела постійного вимірювального струму, вузла зв'язку джерела з фазами мережі та заземлювачем, вузла порівняння вимірювального струму з еталонним, вимірювального реле, і вузол виявлення і захисного заземлення фази мережі з ушкодженою ізоляцією, який складається з вузла порівняння напруги кожної фази відносно землі з еталонною і виконавчих реле, контакти яких увімкнуті між відповідною фазою мережі і заземлювачем, вхід якого заблокований контактом вимірювального реле (див. Справочник энергетика угольной шахты / В.С. Дзюбан, Я.С. Риман, А.К. Маслий. - М.: Надра, 1983, с. 238-241). Недоліком цього пристрою є неможливість забезпечити захист людей при напрузі мережі вище 1140 В, оскільки час спрацьовування захисного вимикання не може бути знижений менше 0,07 с при забезпеченні стійкої його роботи при перехідних процесах в мережі, а час спрацьовування вузла захисного заземлення складається з його власного часу і часу спрацьовування вузла захисного вимкнення. Недоліком є також значні габарити трифазного приєднувального дроселя вже при напрузі мережі, що захищається, 1140 В. Задачею запропонованого винаходу є забезпечення необхідних захисних характеристик пристрою захисту шахтних електричних мереж на напругу 3000 (3300) В, тобто час спрацьовування захисного вимикання не повинен перевищувати 0,05 с, а час заземлення фази з пошкодженою ізоляцією не повинен перевищувати значення, при якому кількість електрики, що протекло через тіло людини, не буде перебільшувати 50 мА*с. Задачею є також зниження маси і габаритів пристрою. Для цього у відомому пристрої захисту від струмів витоку, який містить вузол контролю ізоляції і захисного вимикання, що складається з джерела постійного вимірювального струму, вузла його зв'язку з фазами мережі і землею, вузла порівняння вимірювального струму з еталонним та вимірювального реле, і вузол виявлення і захисного заземлення фази мережі з ушкодженою ізоляцією, запропоновано на регульованому компенсуючому дроселі вузла приєднаннядо мережі розмістити додаткову обмотку змінного струму, первинну обмотку цього дроселя приєднати до нульової точки вторинних обмоток силового трансформатора, який живить мережу, що захищається, вихід вимірювального реле ввімкнути в ланцюг вимикання високовольтного вимикача, що подає напругу на вказаний силовий трансформатор, і ввести додатковий вузол порівняння напруги на зазначеній додатковій обмотці з еталонним, до виходу якого приєднати додаткове реле, контакти якого ввімкнути в ланцюг вимикання високовольтного вимикача, незалежно від положення контактів вимірювального реле, а другий контакт додаткового реле ввімкнути в ланцюг управління реле, заземлюючих фазу з пошкодженою ізоляцією. Запропонований винахід пояснюється кресленням, на якому наведена його принципова електрична схема. Пристрій містить два вузли: вузол контролю ізоляції і захисного вимикання, який складається з джерела постійного вимірювального струму 1, вузла зв'язку його з фазами мережі і землею, який містить послідовно ввімкнені розділовий конденсатор 2 і компенсуючий дросель 3, первинна обмотка 4 якого приєднана до нейтралі вторинних обмоток силового трансформатора 5, і на якому розміщена додаткова обмотка змінної напруги 6, і вузол виявлення вказаної фази мережі з ушкодженою ізоляцією, що складається з блока 7 і реле 8, 9, 10, з контактами 11, 12, 13, які здійснюють захисне заземлення. Додаткова обмотка 6 з'єднана зі входом додатково введеного вузла 14 порівняння напруги на обмотці 6 з еталонною, до виходу якого приєднана обмотка додаткового реле 15 з контактом 20. До розділового конденсатора 2 підключений вузол 16 порівняння вимірювального струму з еталонним і вимірювальне реле 17. 1 UA 99796 C2 5 10 15 20 25 30 Реле 15 і 17 впливають на механізм вимикання вимикача 18. Пристрій містить також блок 19 управління компенсуючим дроселем 3. Пристрій працює таким чином. При нормальному опорі ізоляції мережі реле 17 і 15 вимкнені і дають можливість ввімкнути вимикач 18 і подати напругу на мережу, що захищається. При зниженні опору ізоляції мережі відносно землі нижче уставки вузла 16 (менше 70 кОм для мереж на 3 кВ) спрацьовує реле 17 і вимикає вимикач 18. При цьому струм через витік (тіло людини) не перевищує тривало допустимого значення 25 мА. При цьому напруга на обмотці 6 незначна і реле 15 вимкнено. При виникненні значного однофазного витоку опором у кілька кОм, тобто значно меншому уставки вузла 16, наприклад, при потраплянні людини під напругу, напруга на обмотці 6 різко зростає і перевищує поріг спрацьовування вузла 14, який подає команду на спрацювання реле 15. Це реле впливає на вимикаючу систему вимикача 18, який спрацьовує і вимикає мережу від джерела живлення. Проте, напруга на вимкненій мережі протягом значного часу (до декількох секунд) продовжує залишатися за рахунок ЕДС електродвигунів, що переходять у такому разі у генераторний режим. Тому реле 15 контактом 20 підключає реле 8, 9 і 10 до блоку 7, який до цього часу вже підготував команду на спрацювання одного із зазначених реле і замикання контактів 11, 12 або 13 фази мережі з ушкодженою ізоляцією. При цьому робота блоку 7 не гальмується реле 15 або 17, а затримка на замикання одного з контактів 11, 12 або 13 обумовлена лише власним часом спрацьовування реле 8, 9 або 10. Після ввімкнення одного із зазначених контактів, струм через однофазний витік знижується до нуля. Із зростанням напруги мережі, що захищається, зростають необхідні уставки пристроїв захисту і відповідно знижуються пороги їх спрацювання, так як напруги джерел вимірювального струму обмежуються параметрами їх безпеки. У той же час, потужності імпульсних перешкод ростуть. В результаті, чим вище напруга мережі, що захищається, тим складніше вирішити питання забезпечення необхідної швидкодії і, в той же час, стійкої роботи без помилкових спрацьовувань. Досвід розробки таких пристроїв показав, що за допомогою вузла контролю ізоляції забезпечити виконання зазначених суперечливих вимог вдається лише при напрузі мережі до 1140 В. З допомогою ж запропонованого роздільного контролю вимірювального струму і напруги зміщення нейтралі ці вимоги вдається виконати і при напрузі мережі, що захищається, 3000 (3300 В). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 Пристрій захисту від струмів витоку в шахтних електричних мережах, що містить вузол контролю ізоляції і захисного вимикання, що складається з джерела постійного вимірювального струму, вузла зв'язку з фазами мережі і землею, який складається з компенсуючого дроселя з блоком його управління і розділового конденсатора, вузла порівняння вимірювального струму з еталонним та вимірювального реле, і вузол виявлення фази мережі з пошкодженою ізоляцією, який з’єднаний з виконавчими реле, контакти яких увімкнуті між відповідною фазою мережі і заземлювачем, який відрізняється тим, що на вищенаведеному компенсуючому дроселі вузла приєднання до мережі розміщена додаткова обмотка змінного струму, первинна обмотка цього дроселя приєднана до нульової точки вторинних обмоток силового трансформатора, який живить мережу, що захищається, вихід вимірювального реле ввімкнений в ланцюг вимикання вимикача, що подає напругу на вказаний силовий трансформатор, а у пристрій додатково введено вузол порівняння напруги на зазначеній додатковій обмотці з еталонним, до виходу якого приєднано додаткове реле, один контакт якого ввімкнений в ланцюг вимикання вимикача, а другий - в ланцюг управління вищенаведеними виконавчими реле, заземлюючими фазу мережі з ушкодженою ізоляцією. 2 UA 99796 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3