СИСТЕМА ЗАЩИТЫ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током и защиты системы энергоснабжения электроинструмента при повреждениях и авариях от возникновения пожароопасных ситуаций.
Наиболее эффективно заявляемое изобретение может быть применено при использовании ручного электрифицированного инструмента напряжением 220В, 50Гц в особоопасных производственных условиях: наличие климатических факторов внешней среды, технологических и механических факторов при эксплуатации и др. (например, при строительстве судов в условиях стапельной сборки и достройки на плаву, когда используются временные системы электроснабжения).
Известен целый ряд электротехнических устройств, осуществляющих защиту человека от поражения электрическим током при работе с электроинструментом 220В, 50Гц: функциональные блоки в виде распределительных щитов серии Q-BOX 6 AS С или мобильных защищенных щитков серии Q-DIN 8 ASC фирмы Gewiss, Италия (Каталог «Gewiss Евродин CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), а также в виде распределительных щитков типа URB, UMB и М-Вох фирмы GARO, Швеция (Каталог «Garo, GARO AB-Box 203 - 33525 Gnosjo - Sweden, 1995).
Все эти системы защищают от поражения током обслуживающий персонал, который работает с электрифицированным инструментом напряжением 220 В, 50 Гц. Это происходит за счет того, что в состав функциональных блоков входят устройства защитного отключения, которые при возникновении заданного тока утечки на землю (который возникает при повреждении электрооборудования или при прикосновении человека к токоведущим частям) снимают рабочее напряжение с защищаемого участка сети.
Однако, известные системы защиты неэффективны при использовании их в разветвленных системах электроснабжения, особенно в системах питания электрифицированного инструмента, применяемого в производстве с особоопасными условиями: высокие влажность и температура, запыленность, токопроводящие конструкции, замкнутые объемы и т.д. В этом случае указанным системам присущи следующие недостатки, которые не позволяют им выполнять функцию защиты человека от поражения электрическим током
и функцию защиты системы энергоснабжения от возникновения пожароопасных ситуаций (в случае повреждений или аварий в системе):
а)при подключении электрифицированного инструмента к какой-либо из вышеперечисленных систем через кабельную линию достаточно большой длины возможны ложные срабатывания устройства защитного отключения из-за наличия емкостных токов утечки в питающем кабеле;
б)при подключении к системе энергоснабжения нескольких электрифицированных инструментов и возникновении в линии питания одного из них тока утечки на землю, достаточного для срабатывания устройства защитного отключения, питание будет снято сразу со всех инструментов;
в)не защищаются от возникновения токов утечки на землю входные кабельные линии указанных устройств, хотя они также могут располагаться в особоопасных зонах;
г)при использовании временных сетей питания электрифицированного инструмента высока вероятность механических повреждений кабельных линий питания инструмента, при которых возможно оголение токоведущих жил кабеля, что может привести к дугообразованию и поражению персонала электрическим током.
Известна система защиты, выполненная в виде одного мобильного защищенного щитка ASC (код GW68217) (Каталог «Gewiss Евродин CENATE SOTTO - Via A. Volta, I (Bergamo) - Italy, 1998), которая также характеризуется совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения. Система содержит соединенный с питающей сетью функциональный блок, содержащий последовательно соединенные автоматический выключатель, устройство защитного отключения и разъем для электроинструмента.
Однако, данная система не обеспечивает эффективной защиты человека от поражения электрическим током и возникновения пожароопасных ситуаций в сетях электроснабжения с разветвленными кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц. Причины аналогичны вышеназванным.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является система защиты сети питания ручного электроинструмента, которая принята за прототип (Герман Г.Ю, Киреев Ю.Ю, Солуянов П.В. Алгоритм проектирования оптимальной сети питания ручного электроинструмента//Судостроение (Санкт-Петербург).1999. - № 5.-С.59-61.). Система содержит соединенные с питающей сетью и связанные кабельными линиями входной блок и, по крайней мере, один функциональный блок, при этом входной блок содержит автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для последовательного соединения с функциональным блоком, содержащим автоматический
выключатель и, по крайней мере, один разъем для электроинструмента. Таким образом создается разветвленная система электроснабжения и защиты.
Однако, из-за отсутствия в составе входного и функциональных блоков устройств защитного отключения такая система защиты не может быть использована в сетях энергоснабжения с разветвленными кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц, например, во временной сети (проложенной только на период проведения работ) при ее эксплуатации в особоопасных зонах и зонах повышенной опасности, в частности, в условиях судостроительных заводов. Это объясняется тем, что совокупность существенных признаков известной системы - прототипа обеспечивает многоуровневую защиту лишь от токов короткого замыкания и перегрузки, но не способна одновременно надежно защитить от токов утечек, особенно в сетях энергоснабжения с кабельными линиями достаточно большой длины, при одновременной работе с несколькими электроинструментами напряжением 220В, 50Гц.
Изобретение решает задачу повышения эффективности защиты человека от поражения электрическим током и защиты сети энергоснабжения от возникновения пожароопасных ситуаций (в результате повреждений или аварий), особенно при необходимости использования ее в разветвленных системах электроснабжения и в системах временного электроснабжения электрифицированного инструмента, при проведении работ в особоопасных условиях. Задача решается благодаря тому, что при одновременной защите от токов короткого замыкания, перегрузки и утечек, исключается влияние увеличения длины кабельных линий на нарушение работоспособности и, таким образом, обеспечивается селективность работы системы электроснабжения в целом и ее разветвленных участков. Кроме того, защищаются входные кабельные линии от возникновения в них токов утечки на землю.
Механизм достижения технического результата заявляемой системы защиты не известен из уровня техники.
Заявляемая система защиты содержит соединенные с питающей сетью и связанные кабельной линией входной блок и, по крайней мере, один функциональный блок, при этом входной блок содержит автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для последовательного соединения с функциональным блоком, содержащим автоматический выключатель и, по крайней мере, один разъем для электроинструмента, дополнительно в функциональный и входной блоки последовательно с автоматическими выключателями введены устройства защитного отключения, при этом, устройство защитного отключения входного блока имеет задержку срабатывания по времени и уставку срабатывания по току утечки большую по сравнению с устройством защитного отключения функционального блока.
Наилучший технический результат достигается тогда, когда кабельные линии заявляемой системы выполнены из экранированного кабеля, экран которого охватывает все токоведущие жилы и имеет гальваническое соединение с «землей.
Таким образом создается разветвленная многоуровневая система защиты, совокупность существенных признаков которой обусловливает механизм достижения технического результата, неизвестного из уровня техники.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен один из вариантов реализации заявляемого изобретения в виде однолинейной блоксхемы. Здесь: 1 - входной блок с автоматическим выключателем 2 и, например, два разъема для соединения с функциональными блоками 3 и 4, каждый из которых также содержит автоматический выключатель 5 и, по крайней мере, один разъем для электроинструментов 6 и 7 на напряжение 220В, 50Гц. Во входной 1 и функциональные 3 и 4 блоки последовательно с автоматическими выключателями 2 и 5 введены устройства защитного отключения 8 и 9 соответственно. Устройства защитного отключения 9 функциональных блоков 3 и 4 имеют одинаковую уставку срабатывания по току утечки (например, 10 мА). Устройство защитного отключения 8 входного блока 1 имеет задержку срабатывания по времени и уставку срабатывания по току утечки большую, чем уставка устройства защитного отключения 9 (например, 30 мА).
Кабельная линия 10 выполнена из обычного кабеля. Кабельные линии 11-14 выполнены из экранированного кабеля, экран которого охватывает все токоведущие жилы. Устройства защитного отключения блоков 1, 3 и 4, а также экраны кабельных линий 11-14 соединены с землей. Входной блок 1 через кабельную линию 10 подключен к однофазной сети напряжением 220В, 50Гц и располагается за пределами особоопасной зоны. Функциональные блоки 3 и 4 и ручные электроинструменты 6 и 7, как правило, размещаются непосредственно на местах (зонах) производства работ, в том числе с особоопасными условиями.
Система защиты работает следующим образом.
При возникновении аварийной ситуации в результате прикосновения человека к токоведущим частям электрифицированного инструмента 6 или в результате механического повреждения кабельной линии 13 возникает опасный локальный ток утечки на землю, который превышает уставку срабатывания устройства защитного отключения 9 функционального блока 3. В этом случае происходит обесточивание участка кабельной линии перед электроинструментом 6. При этом, если возникший ток утечки одновременно превышает по величине уставку срабатывания устройства защитного отключения 8 входного блока 1, то его срабатывания не происходит, так как оно имеет выдержку времени по сравнению с устройством защитного отключения 9 функционального блока 3. Таким образом в описываемом
случае не происходит одновременного обесточивания нескольких электрифицированных инструментов 6 и 7, т.е. обеспечивается селективность работы системы электроснабжения и ее разветвленных участков.
При возникновении механических повреждений в кабельных линиях, например кабельной линии И, происходит замыкание токоведущих жил кабеля на заземленный экран, в результате чего возникает значительный ток утечки на землю, который многократно превышает уставку срабатывания устройства защитного отключения 8 входного блока 1, в результате чего происходит обесточивание электрифицированных инструментов 6 и 7. Таким образом осуществляется защита входных кабельных линий функциональных блоков 3 и 4, размещенных в особоопасной зоне.
Следовательно, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения обеспечивает эффективную многоуровневую защиту человека от поражения электрическим током и защиту сети питания электроинструментов от возникновения пожароопасных ситуаций (в результате возникновения повреждений или аварий в сети), особенно при необходимости использования разветвленных сетей энергоснабжения в особоопасных зонах. Поставленная задача решается благодаря тому, что при одновременной защите от токов короткого замыкания, перегрузки и утечек, исключается влияние увеличения длины кабельных линий на нарушение работоспособности и, таким образом, обеспечивается селективность работы системы электроснабжения в целом и ее разветвленных участков. Кроме того, защищаются входные кабельные линии от возникновения в них токов утечки на землю.
Система защиты