УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ УТЕЧКИ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к системам электроснабжения, и предназначена для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в электрических сетях трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью трансформатора в подземных выработках и на поверхности угольных и горнорудных предприятий.
Известна система защиты от токов утечки в сетях 1140 В (реле утечки РУ-1140), включающая комплекс аппаратов (Руководство по ревизии, наладке и испытанию подземных электроустановок шахт. Справочник. - М.: Недра, 1989. - С.256-262).
Указанный комплекс включает блок защитного отключения и блок компенсации емкостных токов и шунтирования поврежденной фазы. Существенным недостатком известной конструкции реле утечки является высокая вероятность ложных срабатываний, что вызвало необходимость замены его другой конструкцией устройства.
В качестве прототипа принят аппарат защиты от токов утечки унифицированный рудничный АЗУР, предназначенный для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в электрических сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением до 1200 В (В.А.Голубев, А.И.Лотов, П.П.Мирошкин. Новое электрооборудование для электроснабжения карьеров. Справочник. - М.: Недра, 1992. - С.260-262).
Функционально известный аппарат объединяет устройство контроля сопротивления изоляции и устройство автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки.
Устройство контроля сопротивления изоляции содержит источники питания эталонного и оперативного напряжения, генератор повышенной частоты, измерительную схему и исполнительные реле основной и резервной защит.
Устройство автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки содержит дроссель-трансформатор, компенсирующий дроссель, разделительный конденсатор и электронную схему настройки.
Основным недостатком аппаратов защиты от утечек тока типа АЗУР является то, что они содержат заземленные индуктивности в схеме защиты и компенсации емкости, что вызывает в кабельных сетях резонансные процессы, в результате которых в LC-цепи возникают перенапряжения, достигающие 4-5-кратной величины рабочего напряжения, пробои аппарата защиты и изоляции в шахтных электроустановках с аварийными последствиями. Кроме того, известные аппараты сложны по конструкции и в эксплуатации, имеют значительные размеры и вес.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и снижение аварийности работы электроустановок и упрощение конструкции защиты.
Предложено устройство для защиты от токов утечки, содержащее усилитель на транзисторах VT1 и VT2 с пороговым элементом на стабилитроне VD3, исполнительные реле К1 и К2 основной и резервной защиты, переменный резистор R2, кнопку проверки S и источник питания схемы защиты Тр.
Отличием предложенного устройства является то, что схема защиты подключена через сопротивление R1 и диоды, соединенные в схему контроля по типу 3В, непосредственно к фазам защищаемой сети, причем нулевая точка указанной схемы контроля через переменный резистор R2 и омметр соединена с землей.
Отличием является также то, что кнопка проверки S соединена с землей и через сопротивление - с одной из фаз защищаемой сети.
Основным преимуществом предложенного устройства является исключение из него трехфазных трансформаторных обмоток (индуктивностей), присоединенных к защищаемой сети и к земле. Кроме того,
устройство по данной заявке имеет простую конструкцию, в частности, за счет исключения компенсатора емкости сети.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана принципиальная электрическая схема устройства защиты от токов утечки.
Устройство выполнено в виде блока, устанавливаемого в распределительных устройствах низкого напряжения (РУИН) подземных трансформаторных подстанций и воздействует на выключатель, а в случае несрабатывания выключателя или повреждения изоляции в подстанции на стороне РУНН резервная защита отключает высоковольтную ячейку КРУВ-6, питающую данную подстанцию.
Устройство содержит три диода VD1, собранные в схему контроля по типу 3В, с помощью которой оно подключается непосредственно к защищаемой электрической сети. В известных устройствах подключение производят через трансформатор, обмотки которого имеют индуктивность и при подключении к земле вызывают резонансные процессы. Исполнительное реле основной защиты К1 подключено к усилителю на транзисторах VT1, VT2 и пороговому элементу на стабилитроне VD3. Уставку сопротивления срабатывания регулируют с помощью переменного резистора R2. В цепь резервной защиты с исполнительным реле К2 включены сопротивление R5 и конденсатор С4, обеспечивающие задержку по времени, например, на 0,2 с. Нулевая точка схемы 3В через сопротивление R1, переменный резистор R2 и омметр Р соединена с землей. Питание схемы защиты осуществляется через трансформатор Тр от подстанции.
Ниже приведено описание работы устройства.
При отсутствии утечки тока в защищаемой сети в схеме контроля 3В ток не протекает и транзисторы VT1 и VT2 закрыты, а исполнительное реле К1 не включено.
В случае возникновения утечки тока из какой-либо фазы электрической сети по цепи 3В - R1 - R2 - омметр Р - земля протекает оперативный ток, в результате чего заряжается конденсатор С1. При превышении
напряжения срабатывания стабилитрона VD3 ток протекает через эмиттерно-базовые переходы транзисторов VT1 и VT2. В результате этого транзисторы открываются и срабатывает исполнительное реле К1, которое своими контактами включает цепь независимого расцепителя Q1 и происходит отключение электрической цепи.
При срабатывании выключателя Q1 основной защиты и отсутствии опасной утечки тока на стороне РУНН исполнительное реле К2 резервной защиты не срабатывает, т.к. его цепь отключена контактом К1. При отказе выключателя Q1 через контакт К1 включается исполнительное реле К2 резервной защиты, которое с выдержкой 0,2 с отключает КРУВ-6. О подаче напряжения и срабатывании защиты сигнализирует лампа HL.
3
Для проверки исправности устройство снабжено кнопкой S, которая включена в цепь дополнительного заземления Д через резистор R4. Цепь дополнительного заземления подключена к одной из фаз электрической сети. При нажатии на кнопку проверки S через резистор R4 в цепи дополнительного заземления появляется ток утечки на землю и исполнительное реле К1 по вышеописанной схеме отключает сеть выключателем Q1.
Предлагаемое устройство для защиты от токов утечки надежно в работе и удобно в эксплуатации. По сравнению с известными устройствами оно имеет упрощенную конструкцию и требует меньших затрат на ремонт и наладку.