УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ PEN-ПРОВОДНИКА В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к средствам электробезопасности и может быть использована для защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений, вызванных ухудшением параметров PEN-проводника или его обрыва, и для обеспечения электро-, пожаро- и взрывобезопасности.
Полезная модель предназначена для организации контроля непрерывности PEN-проводника и его параметров относительно земли кабельных линий напряжением 0,38 кВ электрических сетей с глухозаземленной нейтралью.
Питающие линии трехфазных электрических сетей напряжением до 1000 В переменного тока, имеющие систему заземления TN-C, выполнены четырехпроводными с совмещенным нулевым PEN-проводником. На него возложены функции обеспечения нормального режима работы электроприемников с одной стороны, и выполнения защитных мер электробезопасности - с другой.
Весьма важную роль при этом играет вопрос целостности цепи нулевых соединений от нейтрали источника питания (силового трансформатора) до вводно-распределительного устройства (ВРУ) объекта.
2
От распределительной сети объекта могут быть запитаны как трехфазные, так и одно- и двухфазные электроприемники, поэтому симметричность суммарной и усредненной нагрузки практически никогда не может быть достигнута и PEN-проводник постоянно находится под нагрузкой. Учитывая то обстоятельство, что согласно п.7.1.45 [Правила устройства электроустановок. 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003] сечение нулевого проводника допускается менее сечения фазного (до 50% при значениях от 35 мм и более),в режиме значительной асимметрии нагрузок PEN-проводник может оказаться под действием тока, превышающего его предельно допустимое значение для соответствующего сечения. Последствия термического воздействия на контактные соединения нулевой цепи усугубляется практикой присоединения медных и алюминиевых жил питающих кабелей к стальным шинам и корпусам шкафов ВРУ.
Известно устройство (см. патент РФ №2348094, Н02Н 5/10, G01R 31/08, опуб. 27.02.2009, бюл. №6) контроля непрерывности нулевых проводников в линиях 0,38 кВ, содержащее трехфазный силовой трансформатор, однофазный двухобмоточный трансформатор, резистор и кнопку.
Недостатком этого устройства является область применения только для пятипроводных линий (системы заземления TN-S), в то время как большинство питающих кабелей низкого напряжения являются четырехпроводными (системы заземления TN-C).
Известно устройство (см. свидетельство на полезную модель №26693, Н02Н 5/10, опуб. 10.12.2002) защиты многофазной воздушной линии электропередачи от последствий обрыва нулевого провода, содержащее выявитель обрыва нулевого провода, короткозамыкатель с силовыми контактами, защелкивающим механизмом и катушкой, соединенной с выходом блока реле контроля напряжения.
Недостатками этого устройства являются: недостаточная селективность сигнала реле контроля при колебаниях напряжения в сети и повышенная опасность поражения персонала электрическим током при одновременном обрыве нулевого провода и замыкании на корпус электроустановки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство автоматического контроля параметров нулевого провода (см. патент РФ №2295186, МПК Н02Н 5/00, опуб. 10.03.2007, бюл. №7), содержащее блоки передачи высокочастотных импульсов, установленные в конце защищаемых линий и установленный на питающей трансформаторной подстанции блок приема с дешифраторами.
Недостатком этого устройства является значительное усложнение контролирующей схемы в радиальных сетях с большим количеством электроприемников.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества контроля непрерывности PEN-проводника и его параметров относительно земли кабельных линий напряжением 0,38 кВ электрических сетей с глухозаземленной нейтралью.
Сущность полезной модели в том, что устройство контроля целостности PEN-проводника в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащее трансформаторную подстанцию, питающую линию, вводно-распределительное устройство (ВРУ), автоматический выключатель, повторный заземлитель, отличается тем, что оно снабжено трансформатором тока, подключенным к заземляющему проводнику повторного заземлителя ВРУ, ко вторичной обмотке которого подключен блок сравнения величины тока с пороговым значением, сигнал с которого поступает на исполнительный механизм главного автоматического выключателя ВРУ.
Устройство отличается тем, что для контроля непрерывности PEN-проводника и его параметров относительно земли используется трансформатор тока в заземляющем проводнике устройства повторного заземления электроустановки.
Отличительной особенностью полезной модели является непосредственное измерение тока через заземляющий проводник повторного заземлителя ВРУ для последующей отстройки порогового значения от максимальной величины несимметрии фазных токов нагрузок до минимального значения тока однофазного замыкания на заземленный корпус электрооборудования.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.
На фиг. представлена обобщенная радиальная схема электроснабжения промышленного объекта от понижающей трансформаторной подстанции. В качестве источника питания объекта принято ВРУ напряжением 0,38 кВ.
Устройство содержит: 1 - трансформаторная подстанция; 2 - повторный заземлитель; 3 - нагрузки потребителей; 4 - питающая кабельная линия; 5 - вводно-распределительное устройство объекта; 6 - трансформатор тока; 7 - блок сравнения; 8 - автоматический выключатель.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы распределительной сети, питаемой от трансформаторной подстанции 1, и при непрерывности PEN-проводника, ток в заземляющем проводнике повторного заземлителя 2 практически отсутствует по двум причинам: 1) большинство силовых электроприемников 3 являются симметричными нагрузками для трехфазной системы переменного тока; 2) имеющиеся одно- и двухфазные потребители обуславливают появление токов нулевой последовательности в контуре с наименьшим сопротивлением PEN-проводника. Аналогичная ситуация наблюдается и в аварийном режиме замыкания фазы на корпус электроустановки 3, вызывая надежное срабатывание соответствующего защитного аппарата в поврежденной линии.
При значительном увеличении переходного сопротивления контактного соединения (или обрыве) PEN-проводника питающего кабеля 4 с корпусом ВРУ 5 в точке А, питание трехфазных симметричных потребителей не нарушится. Однако при повреждениях изоляции любой фазы относительно корпуса электроустановки в любой точке распределительной сети, ток однофазного замыкания будет проходить по цепи: вторичная обмотка трансформатора 1 - питающий кабель 4 -проводник поврежденной фазы - место замыкания - PEN-проводник до корпуса ВРУ 5 - заземляющий проводник 2 повторного заземлителя ВРУ - грунт между объектом и заземляющим контуром трансформаторной подстанции 1 - глухозаземленная нейтраль вторичной обмотки трансформатора. Величина этого тока, в основном зависящая от сопротивления грунта на участке 1-2, может оказаться меньше уставки срабатывания защитных аппаратов как на ВРУ, так и в силовых шкафах распределительной сети объекта.
Посредством измерительного трансформатора тока 6, включенного в рассечку заземляющего проводника повторного заземлителя 2, на вход блока 7 поступает сигнал, величина которого при превышении заранее заданного порогового значения вызовет срабатывание отключающего коммутационного аппарата 8 на ВРУ.