УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для защиты электрических установок переменного тока с изолированной нейтралью от аварийных режимов с распознаванием вида повреждений.
Известно дифференциальное устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электрических машин и аппаратов [п. №2271059 РФ, МПК 7 НО2Н 3/16 /Фейгин Л.З., Левинзон С.В. и др.; Фейгин Л.З. (РФ) - №2004131145; заявлено 2004.10.27; опубл. 2006.02.07 Бюл. №6]. Устройство содержит генератор сети, блок присоединения, нагрузку и измерительное блок.
Генератор сети своими тремя выходами подключен к входу блока присоединения, который своими первыми тремя выходами подключен к нагрузке, соединенной с землей.
Блок присоединения представляет собой дифференциальный автомат, который включен таким образом, что выход четвертой контактной группы подключен к входу второй, вход четвертой контактной группы подключен к одному из выводов ограничительного резистора исполнительного узла измерительного блока. Пятый выход от соединенных между собой разделительных конденсаторов в блоке присоединения к входу измерительного блока.
Измерительный блок состоит из двух узлов исполнительного и контроля изоляции. Измерительная цепь узла контроля изоляции, подключенная к двум фазам сети в блоке присоединения выполнена в виде мостовой схемы выпрямления, один из входов которой подсоединен к блоку присоединения, другой вход через варистор подключен к земле, а обмотка реле тока подключена в диагональ мостовой схемы.
Исполнительный узел измерительного блока представляет собой
ограничительный резистор, один из выходов которого подсоединен к входу четвертой контактной группы дифференциального автомата в блоке присоединения.
Второй вход ограничительного резистора исполнительного узла измерительного блока подключен к второму выходу переключателя режимов, вход которого подключен к одному из выводов симистора, другой выход которого подключен к одной из фаз сети в блоке присоединения и входу резистивного делителя, выход которого подключен к другой фазе сети в блоке присоединения, причем средняя точка резистивного делителя последовательно через контакт реле тока подключена к управляющему электроду симистора, первый выход переключателя режимов подключен через сигнальную лампу к выходу резистивного делителя.
Устройство работает следующим образом.
В нормальном режиме работы дифференциальный автомат в блоке присоединения включен. Нагрузка питается от генератора сети. Ток, протекающий через обмотку реле тока в узле контроля изоляции крайне мал и не достаточен для его срабатывания. Переключатель режимов в исполнительном узле измерительного блока находится в замкнутом положении на сигнальную лампу. Контакт реле тока разомкнут, симистор закрыт, сигнальная лампа не горит.
В аварийном режиме при снижении уровня изоляции ниже установленного предела, допустимого нормами, для любой фазы в любой точке сети по цепи реле тока будет проходить ток, превышающий уровень срабатывания. Реле тока срабатывает и замыкает свой контакт в цепи исполнительного узла в измерительном блоке. При этом симистор открывается, сигнальная лампа включается, обозначая аварийную ситуацию.
При положении переключателя режимов на подключение дифференциального автомата, устройство работает аналогично, но при
включении симистора образуется дополнительная цепь тока, его величина возрастает. При этом нагрузка отключается от генератора сети, предотвращая поражение током обслуживающего персонала при снижении уровня изоляции ниже допустимой величины или при случайном касании человеком токоведущих частей электрооборудования.
Дифференциальное устройство позволяет отключать генератор сети от нагрузки при аварийных режимах (симметричное и несимметричное снижение сопротивления изоляции нагрузки).
Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы устройства, за счет того, что распознавание вида повреждения в контролируемой нагрузке производится вручную, а это значительно ухудшает надежность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству, принятому нами за прототип, является устройство для контроля изоляции электротехнических систем [п. №68799 РФ, МПК НO2Н 3/16 / Балюк А.А., Борзеев И.Я, Катин В.Д.; ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ДВГУПС) (РФ) - №2007121190/22; заявлено 2007.06.05; опубл. 2007.11.27 Бюл. №33]. Устройство содержит генератор трехфазной сети, нагрузку, блок присоединения к нагрузке, делитель частоты, выпрямитель, заградительный блок, измерительный блок и исполнительный элемент.
Генератор трехфазной сети своими тремя выходами подключен к входу блока присоединения, который своими первыми тремя выходами подключен к нагрузке, соединенной с землей. Остальными двумя выходами подключен к входу делителя частоты.
Блок присоединения к нагрузке содержит дифференциальный автомат последовательно соединенный с конденсаторами, объединенными звездой, являющимися блоком питания. Входы дифференциального автомата являются входами блока присоединения. Три выхода дифференциального автомата являются тремя выходами блока присоединения, первый и второй
выходы дифференциального автомата являются четвертым и пятым выходами блока присоединения, а выход разделительных конденсаторов - его шестым выходом.
Делитель частоты своими входами соединен с соответствующими выходами генератора трехфазной сети, первый выход подключен к соответствующему входу выпрямителя, а второй - соединен с землей.
Заградительный блок представляет собой колебательный контур, вход которого подключен к шестому выходу блока присоединения, а выход - к соответствующему входу выпрямителя.
Измерительный блок представляет собой реле, шунтированное конденсатором. Вход реле является входом измерительного блока, а выход реле - его выходом.
Исполнительный элемент представляет собой катушку отключения дифференциального автомата с замыкающим контактом реле измерительного блока. Вход катушки является входом исполнительного элемента, а выход контакта - его выходом.
Устройство работает следующим образом.
Ток генератора трехфазной сети, поступает на реле измерительного блока через конденсаторы блока присоединения и далее через колебательный контур заградительного блока, выпрямитель, делитель частоты - на землю, и имеет минимальную величину. Одновременно, ток генератора трехфазной сети поступает на контролируемую сеть нагрузки через дифференциальный автомат блока присоединения и далее через нагрузку на землю. Основной путь тока проходит от делителя частоты, на выпрямитель, соединенный с измерительным блоком, через заградительный блок, конденсаторы блока присоединения, нагрузку и на землю. В выпрямителе токи поступающие от делителя частоты, генератора трехфазной сети и нагрузки накладываются, и результирующий ток утечки, который управляет контактом поступает на реле измерительного блока. Кроме того, ток генератора трехфазной сети поступает через
дифференциальный автомат блока присоединения на отключающую катушку исполнительного элемента.
В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции в пределах установленных норм, величина тока нагрузки имеет допустимое значение, а величина результирующего тока утечки недостаточна для срабатывания реле измерительного блока. При этом контакт реле измерительного блока, находящийся в исполнительном элементе остается открытым, в отключенном состоянии. Ток от генератора трехфазной сети продолжает поступать на нагрузку. Измерительный блок показывает величину результирующего тока утечки нагрузки, соответствующей техническим нормам.
В аварийном режиме, т.е. при снижении сопротивления изоляции нагрузки ниже установленных норм, результирующий ток утечки увеличивается выше допустимых норм (значений) и включает контакт реле измерительного блока, который показывает величину утечки результирующего тока, превышающую технические нормы. При включенном контакте реле на отключающую катушку исполнительного элемента поступает ток, который отключает ток генератора трехфазной сети от нагрузки с помощью дифференциального автомата блока присоединения.
Недостатком этого устройства является недостаточная надежность работы. Это обусловлено тем, что при малых величинах результирующего тока утечки, дифференциальный автомат срабатывает только при симметричном снижении сопротивления изоляции нагрузки.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства для контроля изоляции электротехнических систем повышающего надежность его работы в электроустановках за счет распознавания типа повреждений в электрооборудовании при различных снижениях изоляции нагрузки.
Для решения поставленной задачи в устройстве для контроля изоляции
электротехнических систем, содержащем генератор трехфазной сети, нагрузку, блок присоединения к нагрузке, включающий дифференциальный автомат, последовательно соединенный с блоком питания, выпрямитель, делитель частоты, заградительный блок, измерительный блок с реле, шунтированным конденсатором, исполнительный элемент с катушкой отключения дифференциального автомата, при этом четыре выхода генератора трехфазной сети подключены параллельно через блок присоединения к нагрузке и заградительному блоку, выход которого подключен к одному из входов выпрямителя, два выхода которого подсоединены к входам измерительного блока, другой вход выпрямителя подключен к одному из выходов делителя частоты, другой выход которого соединен с землей, первый и второй выходы блока присоединения соединены с исполнительным элементом, входы которого соединены с соответствующими выходами генератора сети, дополнительно установлены блок отключения дифференциального автомата, вход которого соединен с четвертым выходом блока присоединения через разделительный конденсатор, а выход соединен с землей, сигнальная лампа, вход которой соединен с контактом реле измерительного блока, а выход ее через резистор соединен со вторым входом исполнительного элемента, при этом контакт реле блока отключения дифференциального автомата своим входом подключен к первому входу исполнительного элемента, а выход его к катушке отключения дифференциального автомата.
Отличительными признаками предлагаемого решения являются снабжение его блоком отключения дифференциального автомата и сигнальной лампой.
Введение в устройство для контроля изоляции электротехнических систем блока отключения дифференциального автомата, сигнальной лампы и новых взаимосвязей блоков устройства позволяет повысить
надежность работы электроустановок при различных снижениях изоляции нагрузки.
Это обусловлено тем, что с помощью вводимого блока отключения дифференциального автомата и новых взаимосвязей представляется возможным надежно фиксировать и отображать не только симметричное, но и несимметричное снижение сопротивления изоляции нагрузки даже при малых значениях результирующего тока утечки.
На фиг. представлена схема устройства для контроля изоляции электротехнических систем.
Устройство для контроля изоляции электротехнических систем содержит генератор трехфазной сети 1, блок присоединения 2 к нагрузке 3, делитель частоты 4, выпрямитель 5, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок 6, исполнительный элемент 7, измерительный блок 8, блок отключения дифференциального автомата 9.
В качестве генератора сети 1 выбран генератор ДГА-250, выпрямителя 5 - диоды Д226Д, делителя частоты 4 - ДЧ600/3000-2700. В блоке присоединения 2 использован дифференциальный автомат ПМВ и конденсаторы 11, 22 - КБГ МП-600 В. В заградительном блоке 6 использован дроссель Др-600 и конденсатор КБГ-400. В качестве исполнительного элемента 7 использованы катушка пускателя типа ПМВ и сигнальная лампа ЛС-220В. В измерительном блоке 8 использовано реле РКН и миллиамперметр М2001-24. В отключения дифференциального автомата 9 использовано реле типа РЭС.
Первые четыре выхода генератора сети 1 подключены к входам блока присоединения 2, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подсоединены к входам нагрузки 3. остальными двумя выходами подключен к входу делителя частоты 4, один выход которого соединен с первым входом выпрямителя 5, а второй выход - с землей.
Блок присоединения 2 к нагрузке 3 содержит дифференциальный автомат 10, последовательно соединенный с конденсаторами 11,
объединенными звездой, являющимися блоком питания. Входы дифференциального автомата 10 и четвертый выход генератора сети 1 являются входами блока присоединения 2. Три выхода дифференциального автомата 10 и четвертый провод от генератора сети 1 являются пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами блока присоединения 2. Первый выход дифференциального автомата 10 и выход четвертого провода генератора сети 1 являются первым и вторым выходами блока присоединения 2, а выход конденсаторов 11 его третьим выходом, выход разделительного конденсатора 22 - его четвертым выходом.
Заградительный блок 6 представляет собой колебательный контур 16, вход которого подключен к третьему выходу блока присоединения 2, а выход к входу выпрямителя 5, вход и выход колебательного контура 16 являются входом и выходом заградительного блока 6.
Исполнительный элемент 7 своими двумя входами подключен к первому и второму выходу блока присоединения 2 и представляет собой катушку отключения 14 дифференциального автомата 10 с замыкающим контактом 21 реле тока 17 блока отключения дифференциального автомата 9. Сигнальную лампу 19 с замыкающим контактом 15 реле тока 12 измерительного блока 8. Вход катушки 14 является входом исполнительного элемента 7, а выход контакта 21 - его выходом. Вход сигнальной лампы 19 соединен с выходом резистора 20, а его вход является входом исполнительного элемента 7. Выход контакта 15 также является входом исполнительного элемента 7.
Измерительный блок 8 представляет собой реле 12, шунтированное конденсатором 13. Вход реле 12 является входом измерительного блока 6, а выход реле 12 - его выходом.
Блок отключения дифференциального автомата 9 представляет собой реле 17, вход которого соединен с четвертым выходом блока присоединения 2 через разделительный конденсатор 22, выход его через
подстроенный резистор 18 соединен с землей.
Устройство работает следующим образом.
Ток генератора трехфазной сети 1 поступает на реле 12 измерительного блока 8 через конденсаторы 11 блока присоединения 2 и далее через колебательный контур 16 заградительного блока 6, выпрямитель 5, делитель частоты 4 - на землю, и имеет минимальную величину. Одновременно ток генератора трехфазной сети 1 поступает на контролируемую сеть нагрузки 3 через дифференциальный автомат 10 и четвертый провод блока присоединения 2 и далее через нагрузку 3 на землю. Основной путь тока проходит от делителя частоты 4, на выпрямитель 5, соединенный с измерительным блоком 8, через заградительный блок 6, конденсаторы 11 блока присоединения 2, нагрузку 3 и на землю. В выпрямителе 5 токи делителя частоты 4, генератора трехфазной сети 1 и нагрузки 3 накладываются и результирующий ток утечки поступает на реле 12 измерительного блока 8. Кроме того, ток генератора трехфазной сети 1 поступает через дифференциальный автомат 10 и четвертый провод генератора сети 1 блока присоединения 2 на отключающую катушку 14 и сигнальную лампу 19 исполнительного элемента 7.
Ток генератора трехфазной сети поступает также на реле 17 блока отключения дифференциального автомата 9 от четвертого блока присоединения 2 через разделительный конденсатор 22, где и компенсируется подстроечным резистором 18.
В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции в пределах установленных норм, величина тока нагрузки 3 имеет допустимое значение, а величина результирующего тока утечки недостаточна для срабатывания реле 12 измерительного блока 8. При этом контакт 15 реле 12 в исполнительном элементе 7 находится в отключенном состоянии, сигнальная лампа 19 не горит. Контакт 21 реле 17 в исполнительном элементе 7 также находится в отключенном состоянии.
Ток от генератора трехфазной сети 1 продолжает поступать на нагрузку 3. Измерительный блок 8 показывает величину утечки результирующего тока нагрузки 3, соответствующую техническим нормам.
В аварийном режиме, в первом случае при симметричном снижении сопротивления изоляции нагрузки 3 ниже установленных норм, результирующий ток утечки увеличивается выше установленных норм (допустимых значений) реле 12 в измерительном блоке 8 срабатывает и включает контакт 15 в исполнительном элементе 7. Измерительный блок 8 показывает величину результирующего тока утечки выше установленных норм, сигнальная лампа 19 в исполнительном элементе 7 горит, показывая аварийный режим в электроустановке. Это дает некоторое время для поиска и устранения неисправностей в электрооборудовании технологического процесса.
В аварийном режиме, во втором случае, при однофазном замыкании на землю или прикосновении человека к фазному проводу величина результирующего тока утечки увеличивается до уровня срабатывания реле 17 в блоке отключения дифференциального автомата 9. При этом включается контакт 21 реле 17 в исполнительном элементе 7 и на отключающую катушку 14 поступает ток, который отключает ток генератора трехфазной сети 1 от нагрузки 3 через дифференциальный автомат 10 блока присоединения 2.