Способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах

(51) 02 3/16 (2010.01) 02 7/26 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ отключения в электрических сетях с изолированной нейтралью. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах, который основан на отключении питания при повреждении изоляции относительно земли за счет увеличения емкости фаз относительно земли. Разработанный способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе основан на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли путем отключения трехфазной сети за счет увеличения емкости фаз относительно земли.(72) Утегулов Болатбек Бахитжанович Утегулов Арман Бахитжанович Уахитова Айгуль Ботановна Амургалинов Самат Токтамысович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В НА ЭКСКАВАТОРАХ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защитного 23240 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защитного отключения в электрических сетях с изолированной нейтралью. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах,основанный на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от поражения электрическим током человека. Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. 2-е изд., перераб.-М. Энергия, 1972,- с.152 Недостатком данного способа является то, что фиксированная уставка срабатывания защиты от поражения электрическим током человека не позволяет обеспечить защиту человека от поражения электрическим током в связи с тем, что сеть напряжением до 1000 В на экскаваторе имеет ток однофазного замыкания на землю меньше чем величина уставки устройства защитного отключения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах. Технический результат достигается тем, что способ повышения эффективности устройства защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах основан на отключении питания при повреждении изоляции относительно земли за счет увеличения емкости фаз относительно земли. При сравнительном анализе видно, что заявляемый способ отличается от прототипа тем,что производиться увеличение емкости фаз относительно земли. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию новизна. Предлагаемый способ поясняется схемой электрической принципиальной(фиг. 1),содержащей силовой трансформатор-1 выключатель нагрузки-2 подающее напряжение в трехфазную электрическую сеть трехфазную электрическую сеть с фазами А, В, С-3 электроприемники-4 выключатель нагрузки-5,коммутирующий конденсаторы между фазами сети и землей, конденсаторы 6, обеспечивающие увеличением тока однофазного замыкания на землю выключатель нагрузки - 7, коммутирующий устройство защитного отключения устройство защитного отключения - 8 полные проводимости изоляции сети - 9. Способ осуществляется следующим образом С силового трансформатора-1 выключателем нагрузки-2 подается напряжение в трехфазную электрическую сеть-3 с фазами А, В, С откуда запитаны электроприемники - 4 напряжением до 1000 В экскаватора. Выключателем нагрузки-5,производится подключение конденсаторов-6 между фазами сети и землей, с целью обеспечения увеличения тока однофазного замыкания на землю. Выключателем нагрузки-7,производится подключение устройства защитного отключения в трехфазную электрическую сеть экскаватора. При повреждении изоляции какой-либо фазы электрической сети относительно земли на экскаваторе устройство защитного отключения-8,имеющее фиксированную уставку для горных предприятий не позволяет произвести отключение выключателем нагрузки-2 трехфазную электрическую сеть-3, и тем самым возникает опасность поражения электрическим током человека. Устройство защитного отключения-8 не отключает трехфазную электрическую сеть-3 при повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли, так как уставка срабатывания защиты больше, чем ток однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети-3 экскаватора. С целью отключения трехфазной электрической сети-3 при повреждении изоляции производится увеличение тока однофазного замыкания в сети путем подключения выключателем нагрузки 5, конденсаторов-6 между фазами электрической сети и землей. При этом ток однофазного замыкания в трехфазной электрической сети-3 экскаватора будет больше,чем ток уставки устройства защитного отключения 8, что приведет к срабатыванию устройства защитного отключения-8 и тем самым производится отключения выключателем нагрузки - 2 питающего напряжения от силового трансформатора-1. Способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе, основанный на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли путем отключения трехфазной сети производиться за счет увеличение емкости фаз относительно земли, что обеспечивает рост уровня электробезопасности при эксплуатации трехфазных сетей с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе. Для подтверждения возможности существования изобретения нами проведены экспериментальные исследования емкости и сопротивлений изоляции фаз электрической сети относительно земли, а также тока однофазного замыкания на землю на экскаваторе ЭКГ-8 И угольного разреза Екибастузский ТОО Ангренсор. Результаты экспериментального исследования емкости и сопротивлений изоляции фаз электрической сети относительно земли, а также тока однофазного замыкания на землю на экскаваторе ЭКГ-8 И приведены в таблице 1. 23240 Таблица 1 Числовые значения емкости и сопротивлений изоляции фаз электрической сети относительно земли, а также тока однофазного замыкания на землю на экскаваторе ЭКГ-8 И, м Х, Ом С, 10-3, мкФ о, мА 45662 58480 72993 4,30 4,93 4464346512 5714359880 7092274627 4,204,42 4,845,04 Где- полное сопротивление изоляции сети- активное сопротивление изоляции сети- емкостное сопротивление изоляции сети- емкость изоляции сети о - ток однофазного замыкания на землю. В таблице 1 числителем представлены результаты расчетов математических ожиданий абсолютных величин емкости, полного, активного и емкостного сопротивлений изоляции фаз электрической сети относительно земли, а также тока однофазного замыкания на землю, а в знаменателе-диапазоны изменения этих же параметров при нормальной работе экскаватора ЭКГ-8 И. Полученные данные показывают, что параметры изоляции электрических сетей изменяются в незначительных пределах и находятся на высоком уровне. Это объясняется прежде всего тем, что схема электроснабжения экскаватора не содержит сеть с распределенными параметрами, а емкость сети состоит из емкости фаз относительно земли только электроприемников. Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В экскаватора ЭКГ-8 И является малой величиной с небольшим диапазоном изменения. Где диапазон изменения параметров изоляции сети и ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обусловлен изменениями напряжения питающей сети. Таким образом, результаты экспериментального исследования экскаватора ЭКГ-8 И угольного разреза Экибастузский ТОО Ангренсор убедительно указывают,что сопротивления изоляции обусловлены активным сопротивлением,которые характеризуют свойства диэлектрика изоляционного материала используемых для изоляции токоведущих частей проводников относительно земли. Емкостное сопротивление выше, чем активное сопротивление изоляции сети напряжением до 1000 В на экскаваторе. Потому ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе обусловлен не емкостной составляющей,а активной. Экспериментальные исследования показали, что ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе ЭКГ-8 И угольного разреза Екибастузский ТОО Ангренсор составляет порядка 5,0 мА. Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе имеет значение меньше, чем уставка устройства защитного отключения(уставка устройства защитного отключениям равна 24 мА). Так как ток уставки(24 мА) больше, чем ток однофазного замыкания на землю (о 5 мА), поэтому используемые устройства защитного отключения на экскаваторах по своим техническим характеристика не обеспечивают эффективную защиту от поражения электрическим током человека в сети напряжением до 1000 В. На основе вышеизложенного следует, что на предприятиях горной отрасли при обслуживании экскаваторов,имеет место поражение электрическим током персонала, работающих на экскаваторах при добыче полезных ископаемых, как у нас в стране, так и зарубежьем. В настоящее время отсутствуют причинноследственные выводы не эффективной работы устройств защитного отключения для защиты людей от поражения электрическим током человека при эксплуатации экскаваторов. В связи с тем что применяемые устройства защитного отключения на экскаваторах не работают и это приводит к нарушению правил безопасности эксплуатации электрооборудования экскаваторов на горнодобывающих предприятиях,необходимо разработать устройства защитного отключения для трехфазной электрической короткой сети напряжением до 1000 В на экскаваторах или разработать технические мероприятия по повышению эффективности устройств защитного отключения на экскаваторах. Разработка устройства защитного отключения для трехфазной электрической сети напряжением до 1000 В на экскаваторах является сложной и много затратной задачей, так как необходимо менять принцип действия устройства защитного отключения для трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В. Существующий принцип действия схемы 3 В основан в 1950 годы профессором Лейбовым и он существует по настоящее время. В 1960 годы данный принцип был детально исследован Н.Ф. Шишкиным в институте горного дела имени А. Скочинского. И все эти исследования сводились для повышения эффективности устройства защитного отключения к шахтным электрическим сетям напряжением до 1000 В. А исследования устройства защитного отключения в электрической сети напряжением до 1000 В на экскаваторах не проводились. Существующий способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах, основанный на наложении постоянного тока на трехфазную короткую сеть с фиксированной уставкой тока срабатывания защиты от поражения электрическим током человека, имеет недостаток. Данный недостаток заключается в том,что фиксированная уставка тока срабатывания защиты от поражения электрическим током человека не позволяет обеспечить защиту человека от поражения электрическим током, так как сеть 3 23240 напряжением до 1000 В на экскаваторе имеет ток однофазного замыкания на землю меньше, чем величина уставки устройства защитного отключения. Для устранения данного недостатка необходимо разработать способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе, основанный на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли путем отключения трехфазной сети за счет увеличения емкости фаз относительно земли. Например, для экскаватора ЭКГ-8 И необходимо подключить между фазами электрической сети и землей конденсаторы емкостью 0,275 мкФ. А для экскаваторов других модификаций необходимо проведение аналогичных исследований и в каждом конкретном случае ведется подбор конденсаторов для увеличения тока замыкания на землю с целью обеспечения электробезопасности работ на экскаваторе. Внедрение разработанного способа защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе ЭКГ-8 И обеспечивает рост уровня электробезопасности при эксплуатации электрооборудования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе, основан на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли путем отключения трехфазной сети отличающийся тем,что производиться увеличение емкости фаз относительно земли.