устройство защитного отключения

Формула изобретения

Устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока нулевой последовательности, ко вторичной обмотке которого подключено реле, воздействующее на автоматический выключатель, отличающееся тем, что устройство содержит симметричный емкостной блок, образованный тремя конденсаторами одинаковой емкости и с рабочим напряжением не выше номинального напряжения воздушной линии электропередачи, причем каждый из конденсаторов одним своим выводом присоединен к одному из фазных проводов воздушной линии электропередачи, а вторым - к защитному нулевому проводу воздушной линии, при этом емкость каждого конденсатора должна быть не менее 10 мкФ и обеспечивать при нарушении емкостной симметрии блока конденсаторов срабатывание автоматического выключателя, причем блок конденсаторов установлен на последней по ходу движения энергии опоре воздушной линии, а автоматический выключатель - на первой опоре воздушной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение имеет отношение к защите электроустановок напряжением до 1000 В от аварийных режимов, которые могут вызвать смертельные электропоражения людей и сельскохозяйственных животных, а также пожары из-за возможных коротких замыканий.

Широко известны устройства защитного отключения (книга С.И.Кострубы Электробезопасность на фермах, М.: Росагропромиздат, 1990). В этой книге на стр.31 дано описание, а на рис.10 приведена схема устройства защитного отключения (УЗО), которое выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство содержит дифференциальный трансформатор тока нулевой последовательности, ко вторичной обмотке которого подключено реле (чувствительный орган), воздействующее на автоматический выключатель. Через окно сердечника дифференциального трансформатора тока проходят нулевой и три фазных провода, которые являются первичной обмоткой дифференциального трансформатора тока. Работает прототип следующим образом. При отсутствии токов утечки на землю геометрическая сумма токов в трех фазных проводах и нулевом проводе равна нулю и поэтому во вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока напряжения нет. При замыкании или утечке тока на заземленный корпус электроприемника или непосредственно на землю равенство токов в первичной обмотке дифференциального трансформатора тока нарушится, поскольку по фазному проводу помимо тока нагрузки будет проходить ток замыкания или утечки на землю, и в его вторичной обмотке появится напряжение. Если оно равно или превышает напряжение срабатывания реле (чувствительного органа), то произойдет отключение аварийного участка электросети.

Недостатком прототипа является невозможность обеспечить защиту электроустановки при обрывах и падениях на землю проводов воздушной линии электропередачи (ВЛ). Оборвавшиеся и упавшие на землю провода ВЛ напряжением до 1000 В представляют большую опасность поражения электрическим током людей и сельскохозяйственных животных. Но особую опасность они представляют для детей, которые не ведая об опасности, подходят к лежащим на земле проводам и даже пытаются взять провод в руку, при этом ребенок, как правило, мгновенно погибает либо от так называемого шагового напряжения, либо от напряжения прикосновения.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение защиты людей и животных при обрывах проводов воздушной линии электропередачи и защиты от пожаров при замыканиях.

Предлагаемое устройство защитного отключения включает функцию электрозащиты при возможных обрывах и падениях на землю проводов ВЛ.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока нулевой последовательности, ко вторичной обмотке которого подключено реле, воздействующее на автоматический выключатель, содержит симметричный емкостный блок, образованный тремя конденсаторами одинаковой емкости и с рабочим напряжением не выше номинального напряжения воздушной линии электропередачи, причем каждый из конденсаторов одним своим выводом присоединен к одному из фазных проводов воздушной линии электропередачи, а вторым - к защитному нулевому проводу воздушной линии, при этом емкость каждого конденсатора должна быть не менее 10 мкФ и обеспечивать при нарушении емкостной симметрии блока конденсаторов срабатывание автоматического выключателя, причем блок конденсаторов установлен на последней по ходу движения энергии опоре воздушной линии, а автоматический выключатель - на первой опоре воздушной линии.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства защитного отключения.

Устройство содержит автоматический выключатель 1, срабатывающий от реле (чувствительного органа) 2, получающего сигнал на срабатывание от вторичной обмотки 3 дифференциального трансформатора 4, сквозь окно трансформатора проходят нулевой рабочий 5 (N) и фазные провода 6 (L₁, L₂ , L₃), идущие к стоящей в земле первой опоре ВЛ 7, на которой установлены изоляторы 8, к которым крепятся провода ВЛ и защитный нулевой проводник 9 (РЕ), идущие к последней по ходу движения энергии опоре 10 (промежуточные опоры ВЛ не показаны), на последней опоре 10 установлен емкостный блок 14, содержащий три конденсатора 11, 12 и 13 одинаковой емкости.

Каждый из конденсаторов 11, 12, 13 одним своим выходом присоединен к одному из фазных проводов 6 ВЛ, а вторым - к защитному нулевому проводнику 9 (РЕ-проводнику), при этом рабочее напряжение каждого из конденсаторов должно быть выше номинального напряжения ВЛ, а емкость должна быть таковой, например, не менее 10 мкФ, чтобы при нарушении емкостной симметрии блока 14 вызывать срабатывание автоматического выключателя 1, причем блок конденсаторов 14 должен быть установлен на последней опоре 10 (считая по ходу движения энергии), а автоматический выключатель - на первой опоре 7 ВЛ или вблизи нее.

Работает устройство следующим образом.

При обрыве одного из фазных проводов 6 (L_1, L ₂ или L₃) ВЛ, допустим оборвался фазный провод L₁, по двум другим оставшимся целыми проводам и защитному нулевому проводу (РЕ-проводнику) 9 пойдут токи от конденсаторов 12 и 13 емкостного блока 14. Поскольку эти токи не будут скомпенсированы током через конденсатор 11 из-за обрыва провода L₁ , то произойдет мгновенное срабатывание устройства, т.е. через дифференциальный трансформатор 4 пройдут нескомпенисированные токи, вызывающие появление сигнала на вторичной обмотке 3, воздействующего на реле 2, которое отключает автоматический выключатель 1. Таким образом линия будет обесточена раньше, чем провод упадет на землю, и упавший на землю провод уже не будет представлять собой никакой опасности. То же самое произойдет при обрыве провода L₂ или L₃.

Если произойдет короткое замыкание фазного провода 6 (L₁, L₂ или L₃ ) на защитный нулевой провод (РЕ-проводник) 9, то по этому фазному проводу 6 через окно дифференциального трансформатора 4 потечет ток короткого замыкания. На вторичной обмотке 3 трансформатора появится напряжение, которое заставит сработать реле (чувствительный орган) 2, и оно, в свою очередь, воздействуя на автоматический выключатель 1, отключит питание линии и тем самым предотвратит возникновение пожара.