RU2007812C1

RU2007812C1 - Device for protective disconnections in a c electric power system with solidly grounded neutral

Info

Publication number: RU2007812C1
Authority: RU
Inventors: Адольф Ходосович Слободкин; Евгений Адольфович Слободкин; Михаил Ефимович Брейтер
Original assignee: Адольф Ходосович Слободкин; Евгений Адольфович Слободкин; Михаил Ефимович Брейтер
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: current of leakage through water of pool to ground within the limits from 0.5 to 1.0 mA is formed intentionally in compliance with algorithm of proposed device from phase wire of power system via current limiting resistor 9 or 10 and electrode on body of pump. This leakage current isolated with leakage current pickup 1 is fed to two-threshold comparison elements 3 and 4 which disconnect electric pump from power system if leakage current is less than 0.5 mA or greater than 1.0 mA. This is explained as follows. Decrease of leakage current to values markedly less than 0.5 mA (practically by factors 10¹...10²) corresponds to breakage of electric connection of electrode through water to ground which refers to coming of this electrode out of water. This disconnection ensures enhanced reliability of electric pump. If value of leakage current lies within 0.5-1.0 mA then protective device switches on, if it is in healthy condition, and feeds power supply to electric pump. If protective device fails then it will not switch on preventing operation of electric pump with faulty protection. This is provided by self-test of protective device. Disconnection of power supply to electric pump with leakage current exceeding 1.0 mA secures electric safety of pump as increase of leakage current over 1.0 mA indicates that either a man touched current-carrying parts or insulation of electric pump deteriorated. EFFECT: increased safety of operation. 1 tbl, 1 dwg

Description

Устройство относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам защиты. The device relates to electrical engineering, in particular to automatic protection devices.

Прямое назначение изобретения - это обеспечение защиты людей от электропоражений при эксплуатации погруженных электронасосов и защита самого насоса от перегорания при работе в непогруженном в воду состоянии. The direct purpose of the invention is to protect people from electric shock during the operation of submerged electric pumps and to protect the pump itself from burnout when operating in a submerged state.

Известны и широко используются устройства защитного отключения, выделяющие ток утечки в землю, сравнивающие его с заданным значением (уставкой) и формирующие отключающий сигнал при превышении тока утечки значения уставки [1] . Protective shutdown devices are known and widely used, emitting a leakage current to earth, comparing it with a preset value (set point) and generating a tripping signal when the leakage current exceeds the set value [1].

Известны устройства защитного отключения [2] , например, серийно выпускаемые Гомельским заводом "Электроаппаратуры", тип УЗО-В, которые отключают защищаемый объект при возникновении токов утечки в землю более 10 мА, представляющих опасность электропоражения человека. Known protective shutdown devices [2], for example, commercially available at the Gomel Plant "Electrical Equipment", type UZO-V, which shut off the protected object when leakage currents to the ground exceed 10 mA, which pose a danger of electric shock to humans.

Недостаток известных устройств заключается в том, что они по своему принципу действия не обеспечивают защиту электронасоса от работы в непогруженном в воду состоянии, что может приводить к быстрому перегреву насоса и выходу его из строя при работе погружного электронасоса в колодцах с малым дебетом воды, так как происходит ее быстрое откачивание и снижение уровня воды ниже самого насоса. При этом известные УЗО не могут произвести отключение такого электронасоса, так как принцип построения УЗО не позволяет выявить момент выхода насоса из воды. A disadvantage of the known devices is that they, by their operating principle, do not protect the electric pump from working in an immersed state, which can lead to rapid overheating of the pump and its failure during operation of the submersible electric pump in wells with a small debit of water, since it is rapidly pumped out and the water level drops below the pump itself. At the same time, well-known RCDs cannot turn off such an electric pump, since the principle of constructing an RCD does not allow to determine the moment the pump exits the water.

На чертеже приведена функциональная блок-схема устройства для защитного отключения в электрической сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью. The drawing shows a functional block diagram of a device for protective shutdown in an electrical AC network with a grounded neutral.

Устройство для защитного отключения содержит датчик тока утечки 1, усилитель 2, пороговые элементы 3 и 4 с пороговыми значениями, соответствующими токам утечки 0,6 и 6 мА, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 с двумя входами А и В и исполнительный орган 6 с двумя контактами, осуществляющими коммутацию электронасоса 7. Электронасос содержит катушку электромагнита 8, два токоограничивающих резистора 9 и 10, а также изолированный от корпуса электрод 11, соединенный со средней точкой резисторов 9,10 и выведенный на верхнюю часть корпуса насоса. Другие концы резисторов 9,10 присоединены к выводам катушки электромагнита насоса. The device for protective shutdown contains a leakage current sensor 1, amplifier 2, threshold elements 3 and 4 with threshold values corresponding to leakage currents of 0.6 and 6 mA, an exclusive OR 5 logic element with two inputs A and B and an actuator 6 with two contacts switching the electric pump 7. The electric pump contains an electromagnet coil 8, two current-limiting resistors 9 and 10, as well as an electrode 11 isolated from the housing, connected to the midpoint of the resistors 9.10 and output to the upper part of the pump housing. The other ends of the resistors 9.10 are connected to the terminals of the pump solenoid coil.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Режим 1. Электронасос в воду не погружен и ток утечки отсутствует (меньше порогового значения 0,6 мА). В этом случае на выходе датчика тока утечки 1 сигнал меньше порогового значения элементов 3 и 4, поэтому на их выходах устанавливаются сигналы уровня А= В= 0. Оба эти сигнала поступают на входы А и В элемента 5, выполняющего операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной сигнал Q которого в соответствии с таблицей истинности (табл. 1) равен 0. При этом исполнительный орган 6 находится в нулевом состоянии, так как Q= 0, его контакты разомкнуты и электронасос обесточен. Mode 1. The electric pump is not immersed in water and there is no leakage current (less than the threshold value of 0.6 mA). In this case, at the output of the leakage current sensor 1, the signal is less than the threshold value of elements 3 and 4, therefore, the signals of level A = B = 0 are set at their outputs. Both of these signals are fed to the inputs A and B of element 5, performing the EXCLUSIVE OR operation, the output signal Q of which, in accordance with the truth table (Table 1), is 0. Moreover, the actuator 6 is in the zero state, since Q = 0, its contacts are open and the electric pump is de-energized.

Режим 2. Электронасос погружен в воду и электрод 11 касается воды в водоеме. При этом по цепи: фазный провод - токоограничивающий резистор 9 (или 10) - электрод 11 - вода течет ток утечки, величина которого задана резистором 9 (или 10) и равна 1 мА. В этом случае сработает пороговый элемент 3 и на его выходе устанавливается сигнал Q= 1. Этот сигнал приводит к срабатыванию элемента 6, замыканию его контактов и включению электронасоса. Mode 2. The electric pump is immersed in water and the electrode 11 touches the water in the pond. In this case, the circuit: phase wire - current-limiting resistor 9 (or 10) - electrode 11 - water flows a leakage current, the value of which is set by the resistor 9 (or 10) and is equal to 1 mA. In this case, threshold element 3 will work and Q = 1 will be set at its output. This signal will trigger element 6, close its contacts and turn on the electric pump.

Режим 3. Электронасос в погруженном состоянии включен, но к его токоведущим частям, например, к кабелю с поврежденной изоляцией прикоснулся человек и через него пошел ток в землю или ухудшилась изоляция в электронасосе и увеличился ток утечки через воду в землю. В любом из этих случаев, если ток утечки увеличивается сверх порога 6 мА, срабатывает второй пороговый элемент. На выходах элементов 3 и 4 появятся сигналы А = 1 и В = 1, что приведет (см. табл. ) к выходному сигналу Q= 0 и отключению питания электронасоса. Mode 3. The electric pump in the submerged state is turned on, but a person touched its current-carrying parts, for example, a cable with damaged insulation and through it a current went into the ground or the insulation in the electric pump deteriorated and the leakage current through the water to the ground increased. In any of these cases, if the leakage current rises above the 6 mA threshold, a second threshold element is triggered. At the outputs of elements 3 and 4, signals A = 1 and B = 1 will appear, which will lead (see table) to the output signal Q = 0 and the power supply to the electric pump is turned off.

Технико-экономическая эффективность выражается в повышении:
- электробезопасности при обслуживании электронасоса вблизи открытых водоемов в условиях, относящихся по опасности поражения к категории особо опасных;
- долговечности электронасосов, так как исключается их перегорание при работе в непогруженном в воду состоянии;
- надежности защиты за счет самоконтроля исправности. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 699604, кл. Н 02 Н 5/10, 1976.Feasibility is expressed in increasing:
- electrical safety when servicing an electric pump near open water in conditions classified as hazardous to the category of especially dangerous;
- the durability of the electric pumps, as their burnout is excluded when working in a state not immersed in water;
- Reliability of protection due to self-monitoring of serviceability. (56) 1. USSR author's certificate N 699604, cl. H 02 H 5/10, 1976.

2. Устройство защитного отключения типа УЗОШ 10.2.010. УХЛ 4, 1988. 2. Residual current circuit breaker type UZOSh 10.2.010. UHL 4, 1988.

Claims

DEVICE FOR PROTECTIVE CIRCUIT BREAKING IN AC ELECTRIC CIRCUIT WITH DIP EARTHED NEUTRAL, comprising a leakage current sensor connected by its output to the amplifier input, to the output of which the first threshold element is connected, as well as an actuator and a circuit of two series-connected resistors, characterized in that in order to ensure the protection of the submersible electric pump from operation in a condition not immersed in water and to ensure self-monitoring of the device in good working order, a second threshold e an element, an EXCLUSIVE OR logic element and an electrode isolated from the pump housing, while the input of the second threshold element is connected to the amplifier output, the outputs of both threshold elements are connected to the inputs of the EXCLUSIVE OR element, the output of which is connected to the input of the actuator, the aforementioned resistor circuit has terminals for connection to the coil of the electric pump, and the midpoint of the resistors is connected to the introduced electrode.