SU1035713A1 - Device for protective disconnection in network solidly ground neutral wire - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕг-ШЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик тока утечки и вьшр митель, к выходу которого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку сброса интегратора на ноль, выход которого подклю 1ен к обнул ющему входу интегратора, выход последнего подключен к пороговому блоку, отличающеес  ;тем, что, с целью обеспечени  его работоспособности в трехфазной сети с большими токами утечки, превышамцими Iуставку срабатывани , в него введены .сумматор, блок подстройки амплитуды, управл емый генератор, первый и второй интегрируюсдие блоки, блок подсть. ройки частоты.и фазы, блок сравнени  амплитуд, при этом выход сумматора подключен к входу выпр мител , а суммирукнций вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитакедему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управл емого генератора, управл ющий вход которого через первый интегрирующий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход (Л сравниваел«эго сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуды, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнени  амплит уд,. вход опорного сигнала кото1хэго также подключен к выходу дат чика тока утечки, а выход через второй интегрирунадий блок подклйчен к управл ющему входу блока подстройм ки амплитуды. СП A DEVICE FOR PROTECTIVE SHUTDOWN ON A NETWORK WITH DEADLESS-EFFECTED NEUTRAL, containing a leakage current sensor and an expander, to the output of which a comparator input is connected, the output of which is connected to the input of the integrator and to the integrator reset unit to zero, the output of which connects 1 pin to the zero input, which connects the integrator to the integrator input to zero, the output of which connects 1 pin to the zero input, which connects the integrator to the integrator input to the integrator and the integrator reset unit to zero. , the output of the latter is connected to a threshold unit, characterized by the fact that, in order to ensure its operability in a three-phase network with large leakage currents, exceeding the first response setting, a summator has been introduced into it, amplitude amplifiers, controlled oscillator, first and second integrating units, unit of supply. frequency and phase, amplitude comparison unit, the output of the adder is connected to the rectifier input, and the summation of the adder input is connected to the output of the leakage current sensor, and to the subtractor to the input, the output of the controlled generator, the control input of which is connected through the first integrating unit is connected to the output of the frequency and phase control unit, the reference signal input of which is connected to the output of the leakage current sensor, and the input (L compares the ego signal connected to the output of the amplitude adjustment unit to The input of the comparative signal of the amplitude beats unit is also connected to it, the reference signal input of which is also connected to the output of the leakage current sensor, and the output through the second integrated power supply unit is connected to the control input of the amplitude tuning unit.

Description

Изобрете11ие относитс  к электро механике, а именно к устройствам защитного отключени . Известно устройство, которое отключает нгшр жение от контролируе мого участка пробое изол  ции и прикосновении человека к токо ведущим част м электроустановок Cl Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, содержащее дат чик тока утечки, выпр митель, компа ратор, интегратор, блок сброса интегратора на ноль и пороговьай блок Недостаток известного устройства состоит В.ТОМ, что оно не может работать в сет х, в которых ток уте ки превышает уставку срабатывани  устройства. Как известно в любой сетивсегда имеетс  ток утечки, который дл  разветвленных сетей с изношенной изол цией может достигать сотен-миллиампер. Дл  того, чтобы обеспечить нормальное энергоснабжение потребителей в этом случае необходимо поднимать уставку срабатывани  до величины противоречащей нормам электробезопасности. Кроме того, в трехфазных сет х естественный ток утечки может иметь любой фазовый угол, в то врем  как ток че рез тело человека совпадает по фазе с напр жением той фазы, к которой прикоснулс  человек. Величина резул тирун цего тока утечки срставл ет .,л созуо2 величина результирующего то утечки при прикосновании человека к одной из фаз;3 - величина. естественного тока утечки через изол цию прово дов сети :з. - величина тока через тело че ловека; - разность фаз 0,т Изменение величины тона утечки составл ет Решение этого уравнени  показыва что имеетс  бесконечное множество с чвтаний 3, Ч и Эутг которые при заданной уставке не вызывают срабатывание устройства, так как результирукиций ток утечки может быть как меньше, так и больше естественного утечки. Так,, например, если естественный ток утечки совпадает по фазе с напр  жением фазы С, а человек прикоснулс  к фазе А, и величина тока через человека окосжетс  равной естественному току утечки то результирующий ток утечки равен первоначальному, естественному току утечки, т.е. величина тока утечки не измен етс . Устройство в этом случае не срабатывает. Целью изобретени   вл етс  обеспечение работоспособности устройства в трехфазной сетл с большими токами утечки, превышакйцими уставку срабатывани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защитного отключени  в сети с глухозазеш1енной нейтралью , содержащее датчик тока утечки и выпр митель, к выходу которого подключен вхсш компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блокурб1р6са интегратора на ноль, выход которого подключен к обнул ющему входу интегратора, выходпбслёд- него подключен к пороговому блоку, введены сумматор, блок подстройки амплитуды, управл емый генератор, первый и второй интегрирующие блоки, блок подстройки частоты и фазы, блок сравнени  аг литуд при этом выход сумматора подключен к входу выпр мител , а суммируквдий вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки , а к вычитающему входу подключен через блок подстройки гинплитуды выход управл емого генератора, управл ющий вход которого через первый интeгpиpi ; щий блок подК1Иочен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход сравниваемого сигнала подключен к выходу блока подстройки амплиту;5ы, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнен ни  а щднтудд вход опорного сигнгша которого также подключён к выходу датчика тока утечки, а выход через второй интегрирук дий блок подключен к управл ющему входу блока подстройки амплитуды. На чертеже представлена блок- схема устройства. Устройство содержит датчик тока утечки 1, выпр митель 2, компаратор 3, интегратор 4, блок сброса интегратора на ноль 5, пороговый блок 6, сумматор , блок подстройки амплитуды 8, управл емой генератор 9, первый интегрирующий блок 10, блок подстройки частоты и фазы 11, блок сравнени  гмплитуд 12, второй интегрирующий блок 13, Устройство работает следующим образом , В отсутствии тока утечки сигнал на выходе датчика равен нулю. Блок подстройки амплитуды, управл емый блоком сравнени  амплитуд, поддерживает на вычитающем входе сумматора сигнал равный по амплитуде сигналу датчика, т,е, нулю. На выходе сумматора и выходах последующих блоков сигнал также равен нулю, и устройство находитс  в дежурном режиме. При по влении за счет старени  изол ции тока утечки на выходе датч ка тока утечки также по вл етс  сиг- нал пропорциональный току утечки. Сигнал тока утечки с датчика 1 поступает на входы опорного сигнала .блоков 11 к 12, На входы сравниваемого сигнала тех же блоков подаетс  сигнал генератора ,,прошедший через блок 8, в случав отличи  частоты и фазы сигнала генератора от сигнала датчика, который использует с  в качестве опорного сигнала, блок 11 выполн;внный, например по . схеме/дискриглинйтатора частоты и фазы вырабатйва ёт сигнал перестройки, который через интегрирующий блок 10 . например обычную RC-цепь с большой Дединицы минут ) посто нной времени, .подаетс  на управл ющий вход генератора 9. В качестве управл емого ;генератора может быть использован рС-генератор с мостом Вина, в плечи которого установлены резистивные оптроны, управл емые сигналом с бло ка 10. генератор подстраиваетс  таким образом, что на выходе генера .тора, сигнал с точностью до фазы совпадает с сигналом тока утечки. Если сигнал на выходе блока 8 отличаетс  по амплитуде от сигнала датчика 1, то блок 12 выполненный, например , по схеме дифференцигшьного усилител , на входы которого после выпр млени  подаютс  сравниваемые сигналы, вырабатывает сигнал подстр ки амплитуды, который через второй интегрирующий блок 13 поступает на управл ющий вход блока подстройки амплитуды 8, в качестве которого мо жет быть применен управл емый делитель на оптронах. В результате работы цепей авторегулировани  на .вычитающий вход сумматора 7 поступает сигнал совпадающий с точностью до фазы и амплитуды с сигналом датчика. На выходе сумматора 7 сигнал,таким образом, близок к нулю. в случае касани  человека к токо ведущим част м в зоне защиты сигнал на выходе датчика тока утечки измен етс  на величину пропорциональную току через тело человека. Сигнал на вычитающем входе сумматора 7 остаетс  неизменным т.е. пропорциональным начальному току утечки, за счет .инерционности интегрирующих блоков 10 и 13. Тогда на выходе сумматора 7 по вл етс  сигнал, равный разности нового и начального сигнала датчика т.е. пропорциональный току через тело человека. После выпр млени  в бло ке сигнал Up поступает на вход блока 3, где сравниваетс  с опорным напр жением U,, , которое определ ет уставку срабатывани  устройства в целом. Если ,, то на входе блока 3 по вл етс  сигнал (tlp-O), который поступает на вход интегратора 4, на выходе которого по вл етс  напр жение , возрастающее по акону t ) и„мг(; и, Пб5кольку .Up пропорционально току через человека Л , а определ ет ток уставки срабатывани .Зуот( можно записать t HHr((: ) где момент прикосновени  к токоведущим част м/ коэффициенты пропорциональности , учитывающие чувствительность датчика тока утечки и посто нную интегрировани  интегратора. Напр жение U,„.oдaeтc  на вход порогового блока и при превышении им напр жени  срабатывани  Црр порогового блока вызывает срабатывание всего устройства и отключение напр жени  от контролируемого участка сети. Если же за врем  нарастани  напр жени  на выходе интегратора  о величины UCP происходит самосто тельное отсоединение человека от токоведущих частей, то сигнал на выходе датчика 1 стает равным начальному, и напр жение на выходе сумматора вновь становитс  равным нулю, так как за врем  самосто тельного отсоединени  человека от токоведущих частей (доли секунды)Не происходит сколько-нибудь значительной перестройки амплитуды и фазы управл емого генератора . Напр жение на выходе блока 3 также равно нулю, и блок 5 сбрасывает сигнал интегратора на ноль, и срабатывани  устройства не происходит. Аналогично работает устройство при кратковременных бросках тока утечки вызванных комму та ционны1 И процессами. Параметры устройства могут быть выбраны так, что токовременна  характеристика его совпадает с кривой допустимых дл  человека значений тока. Таким образом, реализуетс  метод минимальной перезащиты . Применение предлагаемого устройства за счет реакции на выделенную величину тока через человека позвол ет осуществить защиту человека от поражени  электрическим током в сети с большим током утечки, превышающим уставку срабатывани , обеспечить высокую чувствительность при высокой надежности энергоснабжени  независимо -от величины и фазы естественного тока утечки сети.The invention relates to electro-mechanics, namely, protective disconnect devices. It is known a device that disconnects an access from a controlled area to a breakdown of the insulation and human contact with the leading parts of electrical installations Cl. The device closest to the invention is a device containing a leakage current sensor, rectifier, compressor, integrator, integrator reset unit on Zero and threshold unit The disadvantage of the known device is V. THOMA, that it cannot work in networks in which the leakage current exceeds the device operation setpoint. As is well known in any network, there is always a leakage current that can reach hundreds-milliamperes for extensive networks with worn-out insulation. In order to ensure the normal power supply of consumers in this case, it is necessary to raise the pickup setpoint to a value contrary to electrical safety standards. In addition, in three-phase networks, the natural leakage current can have any phase angle, while the current through the human body coincides in phase with the voltage of the phase to which the person touched. The magnitude of the resultant leakage current is ∆., L soboo2 the magnitude of the resultant leakage when a person touches one of the phases, 3 is the magnitude. natural leakage current through the network wire insulation: h. - the amount of current through the human body; - phase difference 0, t. The change in the leakage tone is the solution of this equation showing that there is an infinite number of slots 3, H and Euth which, at a given setpoint, do not trigger the device, since the resultant leakage current can be both less and more natural leakage. So, for example, if the natural leakage current coincides in phase with the voltage of phase C, and the person touches phase A, and the current through the person is equal to the natural leakage current, then the resulting leakage current is equal to the original, natural leakage current, i.e. the leakage current does not change. The device in this case does not work. The aim of the invention is to ensure the operability of the device in a three-phase network with large leakage currents exceeding the pick-up setting. The goal is achieved by the fact that a protective disconnect device in a network with a deafened neutral contains a leakage current sensor and a rectifier, to the output of which a secondary comparator is connected, the output of which is connected to the integrator's input and to the integrator's blocker1, which output is connected to the integrator's input, the output of the latter is connected to the threshold unit, the adder, the amplitude adjustment unit, the controlled generator, the first and second integrating units, the frequency and phase control unit, the unit In this case, an adder is connected to the output of the rectifier, and the totalizer input of the adder is connected to the output of the leakage current sensor, and the output of the controlled oscillator is connected to the subtractive input through the first control unit; The unit is ACTIVATED to the output of the frequency and phase control unit, the reference input of which is connected to the output of the leakage current sensor, and the input of the compared signal is connected to the output of the amplitude adjustment unit; 5а, to which the input of the compared signal of the comparison signal is also connected; which is also connected to the output of the leakage current sensor, and the output through the second integrated unit is connected to the control input of the amplitude adjustment unit. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains leakage current sensor 1, rectifier 2, comparator 3, integrator 4, integrator reset unit to zero 5, threshold unit 6, adder, amplitude adjustment unit 8, controlled generator 9, first integrating unit 10, frequency and phase adjustment unit 11, a comparison unit of amplitudes 12, the second integrating unit 13, the device operates as follows. In the absence of leakage current, the signal at the output of the sensor is zero. The amplitude adjustment block, controlled by the amplitude comparison block, maintains at the subtractive input of the adder a signal equal in amplitude to the sensor signal, t, e, zero. At the output of the adder and the outputs of subsequent blocks, the signal is also zero, and the device is in standby mode. If a leakage current isolates at the output of the leakage current sensor, it also appears as a signal proportional to the leakage current. The leakage current signal from sensor 1 is fed to the inputs of the reference signal of blocks 11 to 12. The signal of the same blocks to the inputs of the same blocks is transmitted through the block 8, in case the frequency and phase of the generator signal differs from the signal of the sensor used by as a reference signal, block 11 is executed; the frequency / phase circuit / discriminator produces a tuning signal which, through the integrating unit 10. For example, a conventional RC circuit with a large Unity of minutes) constant time, is fed to the control input of the generator 9. As a controllable generator, a PC oscillator with a Wien bridge can be used, the shoulders of which are equipped with resistive optocouplers controlled by a signal with Block 10. The generator is adjusted in such a way that at the output of the generator, the signal with phase accuracy coincides with the signal of the leakage current. If the signal at the output of block 8 differs in amplitude from the signal of sensor 1, then block 12, made, for example, according to the differential amplifier circuit, to the inputs of which, after straightening, are compared signals, produces an amplitude trim signal, which through the second integrating unit 13 goes to the control input of the amplitude adjustment block 8, which can be used as a controllable divider on optocouplers. As a result of the operation of the auto-regulation circuits, the subtracting input of the adder 7 receives a signal that coincides, up to phase and amplitude, with the sensor signal. At the output of the adder 7, the signal is thus close to zero. in the event that a person touches the leading parts in the protection zone, the signal at the output of the leakage current sensor changes by an amount proportional to the current through the human body. The signal at the subtractive input of the adder 7 remains unchanged i. proportional to the initial leakage current, due to the inertia of the integrating units 10 and 13. Then, at the output of the adder 7, a signal equal to the difference of the new and initial sensor signal, i.e. proportional to the current through the human body. After straightening in the block, the signal Up is fed to the input of block 3, where it is compared with the reference voltage U ,, which determines the pick-up value of the device as a whole. If ,, then a signal (tlp-O) appears at the input of block 3, which is fed to the input of integrator 4, the output of which is a voltage that increases in acycne t) and mg (; and, П55 because .Up is proportional to the current through the person is L, and determines the current of the pickup setting. Zoot (you can write t HHr ((:) where the moment of contact with live parts) / proportionality coefficients, taking into account the sensitivity of the leakage current sensor and the integrator constant. odetc to the input of the threshold unit and when it exceeds the voltage triggered When the threshold unit is triggered, the entire device trips and the voltage is disconnected from the monitored network section. If during the voltage rise at the integrator output of the UCP value, the person disconnects from the live parts, the signal at the output of sensor 1 becomes equal to the initial one, and the voltage at the output of the adder again becomes equal to zero, since during the time of independent disconnection of a person from current-carrying parts (a fraction of a second) there is no significant restructuring amplitude and phase controlled oscillator. The voltage at the output of block 3 is also zero, and block 5 resets the integrator's signal to zero, and the device does not respond. The device works in a similar way for short-term inrush of leakage current caused by commutativity1 and processes. The parameters of the device can be chosen so that the current-time characteristic of it coincides with the curve of current values for a person. Thus, a minimal re-protection method is implemented. The application of the proposed device, by reacting to a selected amount of current through a person, allows a person to be protected from electric shock in a network with a high leakage current exceeding the pick-up setting, to ensure high sensitivity with high reliability of power supply independently of the magnitude and phase of the natural leakage current.

«"

OQOq

ч:h:

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик тока утечки и выпрямитель, к выходу которого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку сброса интегратора на ноль, выход которого подключен к обнуляющему входу интегратора, выход последнего подключен к пороговому блоку, отличающееся _;тем, что, с целью обеспечения его работоспособности в трехфазной сети с большими токами утечки, превышающими уставку срабатывания, в него введены .сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрирующие блоки, блок подстч. ройки частоты и фазы, блок сравнения амплитуд, при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммирующий вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитающему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интегрирующий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опор- _о ного сигнала которого подключен к ® выходу датчика тока утечки, а вход сравниваемого сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуды, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнения амплитуд·,. · вход опорного сигнала которого также подключен к выходу дат чика тока утечки, а выход через второй интегрирующий блок подключен к управляющему входу блока подстройки амплитуды.A DEVICE FOR PROTECTIVE CIRCUIT BREAKING IN A NETWORK WITH A DEEP EARTHED NEUTRAL, containing a leakage current sensor and a rectifier, the output of which is connected to the input of the comparator, the output of which is connected to the input of the integrator and to the reset unit of the integrator to zero, the output of which is connected to the resetting input of the integrator, the output of which is connected to threshold block, different _; the fact that, in order to ensure its operability in a three-phase network with large leakage currents exceeding the tripping threshold, an adder, an amplitude adjustment block, a controlled generator, the first and second integrating blocks, and the substation block are introduced into it. frequency and phase adjustments, an amplitude comparison unit, while the adder output is connected to the input of the rectifier, and the summing adder input is connected to the output of the leakage current sensor, and the output of the controlled generator, the control input of which is connected through the first integrating unit, is connected to the subtracting input to the output of frequency control unit and the phase opor- input _of which is connected to the signal Nogo ® output current leakage sensor, and compares the signal input is connected to the output of the amplitude adjustment block to which the one the input of the compared signal of the amplitude comparison unit ·, is also connected. · The input of the reference signal of which is also connected to the output of the leakage current sensor, and the output through the second integrating unit is connected to the control input of the amplitude adjustment block. SU .,,.1035713SU. ,,. 1035713