PL228251B1 - Ground fault protection system - Google Patents
Ground fault protection systemInfo
- Publication number
- PL228251B1 PL228251B1 PL420600A PL42060017A PL228251B1 PL 228251 B1 PL228251 B1 PL 228251B1 PL 420600 A PL420600 A PL 420600A PL 42060017 A PL42060017 A PL 42060017A PL 228251 B1 PL228251 B1 PL 228251B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- input
- output
- neutral
- power supply
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
(21) Numer zgłoszenia: 420600 (51) Int.CI.(21) Application number: 420600 ( 51 ) Int.CI.
H02H 3/32 (2006.01)H02H 3/32 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 20.02.2017 (54)Patent Office of the Republic of Poland (22) Application date: 20/02/2017 (54)
Układ zabezpieczenia różnicowoprądowegoResidual current protection system
mm
CM ooCM o
CMCM
CMCM
Ω.Ω.
PL 228 251 B1PL 228 251 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest układ zabezpieczenia różnicowoprądowego przeznaczony do instalowania w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia, dla ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym oraz jako element ochrony przeciwpożarowej budynków.The subject of the invention is a residual current protection system intended for installation in low voltage power networks, to protect people against electric shock and as an element of fire protection of buildings.
Znany jest z publikacji E. Skrzyneckiego „Zabezpieczenia różnicowoprądowe”, http://www.sonel.pl//pl/teoria-pomiarow/zabezpieczenia-roznicowopradowe.html, styczeń 2017, układ zabezpieczenia różnicowoprądowego, w którym wejście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego fazowego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego. Wejście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego neutralnego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego. Wejście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego ochronnego, którego końcówka druga stanowi wyjście ochronne układu. Wyjście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego fazowego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego. Wyjście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego neutralnego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego. Wyjście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem fazowym odbiornika energii elektrycznej. Wyjście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem neutralnym odbiornika energii elektrycznej. Wyjście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem ochronnym odbiornika energii elektrycznej. Wejście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z uziemieniem.It is known from the publication of E. Skrzynecki "Residual current protection", http://www.sonel.pl//pl/teoria-pomiarow/zab Security-roznicowopradowe.html, January 2017, the first end of the first phase feed wire, the second end of which is connected to the phase input of the residual current device. The neutral input of the residual current protection system is the first terminal of the first neutral supply wire, the second terminal of which is connected to the neutral input of the residual current device. The protective input of the residual current protection system is the first terminal of the protective supply cable, the second terminal of which is the protective output of the system. The phase output of the residual current device is connected to the first end of the second phase supply wire, the second end of which is the phase output of the residual current protection system. The neutral output of the residual current device is connected to the first end of the second neutral supply wire, the second end of which is the neutral output of the residual current protection system. The phase output of the residual current protection system is connected to the phase input of the electric energy receiver. The neutral output of the residual current protection system is connected to the neutral input of the electric energy receiver. The protective output of the residual current protection system is connected to the protective input of the electric energy receiver. The protective input of the residual current protection system is connected to the ground.
Znany układ powoduje powstawanie niepożądanych wyłączeń w przypadku zasilania większej liczby obwodów chronionych, na skutek powstawania spadków napięcia w linii neutralnej układu. Zmniejsza się przez to pewność zasilania dla układów z wyłącznikami różnicowoprądowymi, co może przynieść wymierne straty związane z brakiem ciągłości zasilania urządzeń. Znany układ jest wrażliwy na zwarcia linii neutralnej do przewodu ochronnego, lub do uziemienia nawet dla rozłączonych wyłącznikiem nadmiarowym obwodów elektrycznych.The known circuit causes undesirable shutdowns in the case of supplying a greater number of protected circuits, due to the voltage drops in the neutral line of the system. As a result, the reliability of power supply for systems with RCDs is reduced, which may result in measurable losses related to the lack of continuity of power supply to the devices. The known circuit is sensitive to short circuits of the neutral line to the protective conductor, or to the ground, even for electric circuits disconnected by a circuit breaker.
Istota układu zabezpieczenia różnicowoprądowego według wynalazku polega na tym, że końcówka druga przewodu zasilającego fazowego pierwszego połączona jest z wejściem fazowym zasilacza niskiego napięcia, a końcówka druga przewodu zasilającego neutralnego pierwszego połączona jest z początkiem uzwojenia wtórnego transformatora. Koniec uzwojenia wtórnego transformatora połączony jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego, z wejściem neutralnym zasilacza niskiego napięcia i z wejściem nieodwracającym wzmacniacza pomiarowego, którego wyjście połączone jest z wejściem filtra górnoprzepustowego. Wyjście filtra górnoprzepustowego połączone jest z wejściem filtra dolnoprzepustowego, którego wyjście połączone jest z wejściem sygnałowym wzmacniacza mocy. Wyjście sygnałowe wzmacniacza mocy połączone jest z początkiem uzwojenia p ierwotnego transformatora, którego koniec uzwojenia pierwotnego połączony jest z poziomem odniesienia zasilacza. Wyjście dodatnie zasilacza połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim wzmacniacza mocy. Wyjście ujemne zasilacza połączone jest z wejściem zasilającym ujemnym wzmacniacza mocy. Końcówka druga przewodu zasilającego ochronnego połączona jest z wejściem odwracającym wzmacniacza pomiarowego.The essence of the residual current protection system according to the invention consists in the fact that the second end of the first phase power supply conductor is connected to the phase input of the low voltage power supply, and the second end of the first neutral supply conductor is connected to the beginning of the transformer secondary winding. The end of the transformer secondary winding is connected to the neutral input of the RCD, to the neutral input of the low voltage power supply and to the non-inverting input of the measuring amplifier, the output of which is connected to the input of the high-pass filter. The output of the high-pass filter is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the signal input of the power amplifier. The signal output of the power amplifier is connected to the beginning of the primary winding of the transformer, whose end of the primary winding is connected to the reference level of the power supply. The positive output of the PSU is connected to the positive input of the power amplifier. The negative output of the power supply is connected to the negative input of the power amplifier. The second end of the protective supply cable is connected to the inverting input of the measuring amplifier.
Układ zabezpieczenia różnicowoprądowego według wynalazku umożliwia poza rozłączeniem obwodów monitorowanych sieci elektroenergetycznych, w przypadku przekroczenia dopuszczalnych prądów upływności, kompensację spadków napięć w przewodzie zasilającym neutralnym. Umożliwia, przez to zasilanie większej liczby obwodów bez skutków występowania niepożądanych wyłączeń wyłącznika różnicowoprądowego. Układ według wynalazku jest odporny na zwarcia linii neutralnej, nie tylko do przewodu ochronnego, ale i do uziemienia, a także do obwodów elektrycznych rozłączonych wyłącznikiem nadmiarowym.The residual current protection system according to the invention allows, apart from disconnecting the circuits of the monitored power networks, in the case of exceeding the permissible leakage currents, the compensation of voltage drops in the neutral supply conductor. It thus enables a greater number of circuits to be supplied without the effects of unwanted trips of the RCD. The system according to the invention is resistant to short circuits of the neutral line, not only to the protective conductor, but also to the earthing, as well as to electrical circuits disconnected by a circuit breaker.
Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, uwidoczniony jest na rysunku przedstawiającym schemat ideowy układu zabezpieczenia różnicowoprądowego.The subject of the invention, in an exemplary embodiment, is shown in the drawing showing a schematic diagram of a residual current protection system.
Wejście We fazowe L układu stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego fazowego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego Rn oraz z wejściem fazowym zasilacza niskiego napięcia Zs. Wejście We neutralne N układuThe phase input L of the system is the first terminal of the first phase supply wire, the second terminal of which is connected to the phase input of the Rn residual current device and to the phase input of the low voltage power supply Zs. Neutral N input of the system
PL 228 251 B1 stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego neutralnego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z początkiem uzwojenia wtórnego transformatora Tr. Koniec uzwojenia wtórnego transformatora Tr połączony jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego Rn, z wejściem neutralnym zasilacza niskiego napięcia Zs oraz z wejściem nieodwracającym wzmacniacza pomiarowego Wp, którego wyjście połączone jest z wejściem filtra górnoprzepustowego FGP. Wyjście filtra górnoprzepustowego FGP połączone jest z wejściem filtra dolnoprzepustowego FDP, którego wyjście połączone jest z wejściem sygnałowym wzmacniacza mocy Wm. Wyjście sygnałowe wzmacniacza mocy Wm połączone jest z początkiem uzwojenia pierwotnego transformatora Tr, którego koniec uzwojenia pierwotnego połączony jest z wyjściem poziomu odniesienia zasilacza Zs. Wyjście dodatnie zasilacza Zs połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim wzmacniacza mocy Wm. Wyjście ujemne zasilacza Zs połączone jest z wejściem zasilającym ujemnym wzmacniacza mocy Wm. Wejście We ochronne PE układu stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego ochronnego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem odwracającym wzmacniacza pomiarowego Wp oraz z wyjściem Wy ochronnym PE układu. Wyjście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego Rn połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego fazowego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście Wy fazowe L układu według wynalazku. Wyjście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego Rn połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego neutralnego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście Wy neutralne N układu według wynalazku. Zmienne napięcie z sieci elektroenergetycznej zasila wejście We fazowe L i wejście We neutralne N. Zmienne napięcie z wejścia We fazowego L przewodem zasilającym fazowym pierwszym zasila: wejście fazowe zasilacza niskonapięciowego Zs i wejście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego Rn, a zmienne napięcie z wejścia We neutralnego N przewodem zasilającym neutralnym pierwszym poprzez uzwojenie wtórne transformatora Tr zasila: wejście neutralne zasilacza niskonapięciowego Zs i wejście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego Rn. Dodatnie napięcie z wyjścia dodatniego zasilacza Zs zasila wejście zasilające dodatnie wzmacniacza mocy Wm. Ujemne napięcie z wyjścia ujemnego zasilacza Zs zasila wejście zasilające ujemne wzmacniacza mocy Wm .The first end of the first neutral supply wire, the second end of which is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer Tr. The end of the secondary winding of the transformer Tr is connected to the neutral input of the residual current device Rn, to the neutral input of the low voltage power supply Zs and to the non-inverting input of the measuring amplifier Wp, whose output is connected to the input of the high-pass filter FGP. The output of the FGP high-pass filter is connected to the input of the FDP low-pass filter, the output of which is connected to the signal input of the Wm power amplifier. The signal output of the power amplifier Wm is connected to the beginning of the primary winding of the transformer Tr, the end of the primary winding of which is connected to the output of the reference level of the power supply Zs. The positive output of the Zs power supply is connected to the positive input of the Wm power amplifier. The negative output of the Zs power supply is connected to the negative input of the Wm power amplifier. The PE protective input of the system is the first terminal of the protective supply cable, the second terminal of which is connected to the inverting input of the Wp measuring amplifier and to the protective PE output of the system. The phase output of the Rn residual current device is connected to the first end of the second phase supply wire, the second end of which is the L phase output of the system according to the invention. The neutral output of the Rn residual current device is connected to the first terminal of the second neutral supply wire, the second terminal of which constitutes the neutral output Wy, N of the system according to the invention. Variable voltage from the power grid supplies the input Phase L input and neutral I input N. Variable voltage from the L phase input using the first phase power supply cable supplies: the phase input of the low-voltage power supply Zs and the phase input of the Rn residual current device, and the variable voltage from the neutral I input N through the wire the neutral input first through the transformer's secondary winding Tr supplies: the neutral input of the low-voltage power supply Zs and the neutral input of the Rn residual current device. The positive voltage from the positive output of the PSU supplies the positive input of the power amplifier Wm. The negative voltage from the negative output of the PSU supplies the negative input of the power amplifier Wm.
Napięcie z wejścia neutralnego wyłącznika różnicowoprądowego Rn podawane jest na wejście nieodwracające wzmacniacza pomiarowego Wp. Napięcie odniesienia z wejścia We ochronnego PE podawane jest na wejście odwracające wzmacniacza pomiarowego Wp. Różnica napięć z wejść: odwracającego i nieodwracającego wzmacniacza pomiarowego Wp podawana jest z wyjścia wzmacniacza pomiarowego Wp na wejście filtra górnoprzepustowego FGP, w którym usuwana jest składowa stała napięcia. Napięcie z wyjścia filtra górnoprzepustowego FGP podawane jest na wejście filtra dolnoprzepustowego FDP, w którym ograniczane jest pasmo sygnału przebiegu napięcia w celu uniknięcia wzbudzenia drgań w układzie według wynalazku. Napięcie z wyjścia filtra dolnoprzepustowego FDP podawane jest na wejście sygnałowe wzmacniacza mocy Wm, z którego wyjścia sygnałowego wzmocniony przebieg napięcia podawany jest na uzwojenie pierwotne transformatora Tr wymuszając w nim przepływ zmiennego prądu odprowadzanego do wyjścia poziomu odniesienia zasilacza Zs. Zmienny prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora Tr indukuje zmienne napięcie w uzwojeniu wtórnym transformatora Tr o polaryzacji przeciwnej do polaryzacji spadku napięcia w przewodzie zasilającym neutralnym pierwszym. W ten sposób kompensowane są spadki napięć w przewodzie zasilającym neutralnym pierwszym wywołane przepływem przez ten przewód prądu zasilającego odbiorniki energii elektrycznej podłączone do wyjścia Wy układu według wynalazku.The voltage from the input of the neutral residual current device Rn is fed to the non-inverting input of the measuring amplifier Wp. The reference voltage from the protective input PE is fed to the inverting input of the measuring amplifier Wp. The voltage difference from the inputs: inverting and non-inverting measuring amplifier Wp is fed from the output of the measuring amplifier Wp to the input of the FGP high-pass filter, in which the DC voltage component is removed. The voltage from the output of the FGP high-pass filter is fed to the input of the FDP low-pass filter, in which the signal band of the voltage wave is limited in order to avoid vibration excitation in the system according to the invention. The voltage from the output of the low-pass filter FDP is fed to the signal input of the power amplifier Wm, from which the signal output the amplified voltage wave is fed to the primary winding of the transformer Tr, forcing the flow of alternating current to the output of the reference level of the power supply Zs. The alternating current in the primary winding of the transformer Tr induces an alternating voltage in the secondary winding of the transformer Tr with a polarity opposite to the polarity of the voltage drop in the first neutral supply wire. In this way, voltage drops in the first neutral supply line caused by the flow of current supplying electric energy consumers connected to the output Wy of the system according to the invention are compensated.
W fazie pierwszej wyłącznik różnicowoprądowy Rn jest wyłączony. Zasilające napięcie z wejść wyłącznika różnicowoprądowego Rn nie jest podawane na jego wyjścia i wówczas obwody podłączone do wyjść Wy układu według wynalazku nie są zasilane.In the first phase, the Rn residual current circuit breaker is turned off. The voltage supply from the inputs of the Rn residual current device is not supplied to its outputs, and then the circuits connected to the outputs Wy of the circuit according to the invention are not powered.
W fazie drugiej wyłącznik różnicowoprądowy Rn jest włączony. Zmienny prąd płynie z wejść wyłącznika różnicowoprądowego Rn przez wyłącznik różnicowoprądowy Rn do jego wyjść i dalej przewodami zasilającymi drugimi do wyjść Wy fazowego L oraz neutralnego N układu według wynalazku. Obwody podłączone do wyjść Wy układu według wynalazku są zasilane. Upływ prądu z przewodów fazowych obwodów podłączonych do wyjścia Wy fazowego L układu według wynalazku po przekroczeniu wartości znamionowej wyłącznika różnicowoprądowego Rn powoduje jego wyłączenie i przejście do fazy pierwszej działania układu. Połączenie wyjścia Wy neutralnego N z ziemią lub przewodem ochronnym nie powoduje przepływu prądu wyrównawczego w wyniku kompensacji spadków napięć w przewodach neutralnych, dlatego w takim przypadku nie wystąpi niepożądane zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego.In the second phase, the Rn residual current device is turned on. The variable current flows from the inputs of the residual current device Rn through the residual current device Rn to its outputs and then through the second supply lines to the outputs of phase L and neutral N of the system according to the invention. Circuits connected to the outputs The outputs of the system according to the invention are powered. The current leakage from the phase conductors of the circuits connected to the L phase output of the system according to the invention, after exceeding the rated value of the Rn residual current device, causes its switching off and transition to the first phase of the system operation. The connection of the neutral Wy output N with the earth or the protective conductor does not cause the flow of equalizing current as a result of the compensation of voltage drops in the neutral conductors, therefore in such a case there will be no undesirable tripping of the residual current device.
PL 228 251 B1PL 228 251 B1
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420600A PL228251B1 (en) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Ground fault protection system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420600A PL228251B1 (en) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Ground fault protection system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL420600A1 PL420600A1 (en) | 2017-08-16 |
| PL228251B1 true PL228251B1 (en) | 2018-03-30 |
Family
ID=59579319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL420600A PL228251B1 (en) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Ground fault protection system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL228251B1 (en) |
-
2017
- 2017-02-20 PL PL420600A patent/PL228251B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL420600A1 (en) | 2017-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9929558B2 (en) | Electrical protective device and method for selective disconnection of a subsystem in case of a second fault in an IT power supply system | |
| US20130070374A1 (en) | Electrical monitoring device and method for safeguarding the protective function of a type a residual current device (rcd) | |
| US20150194798A1 (en) | Electrical fault protection device | |
| CN102893477B (en) | Residual current device | |
| AU2013234368B2 (en) | Residual current device (rcd) with earth current sensing | |
| PL228251B1 (en) | Ground fault protection system | |
| Abdullah et al. | Power quality analysis of Residual Current Device [RCD] nuisance tripping at commercial buildings | |
| US11031772B2 (en) | Protection earth connection detector | |
| KR101813673B1 (en) | Short current reduction apparatus, and circuit breaker, cabinet panel and cable reel apparatus using thereof | |
| RU2498322C1 (en) | Electric meter with protective cutout | |
| Mehmed-Hamza et al. | Sensitivity and Selectivity of Time Overcurrent Relay Protection in Medium Voltage Power Lines | |
| Chang et al. | Application of low voltage high resistance grounding in nuclear power plants | |
| GB2491947A (en) | System of current protection of a primary electrical distribution box | |
| KR100983473B1 (en) | Apparatus for providing power to electric device used in distribution system using cable sheath and installation method thereof | |
| RU2300165C1 (en) | Device for protecting persons against electric shock from ac distribution center | |
| CN105027377B (en) | ground fault current interface | |
| RU100341U1 (en) | PROTECTIVE CIRCUIT BREAKER COMBINED IN THE AC NETWORK WITH EARTHED NEUTRAL | |
| RU166203U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS | |
| CN106663939B (en) | Device for reducing residual current | |
| KR101647325B1 (en) | Switch board with busbar protective relaying by one-point earthing of enclosure box | |
| RU2614528C1 (en) | Device for protecting power transmission of two parallel-connected cables in electrical network with insulated neutral of single-phase ground fault | |
| RU2500060C1 (en) | Device of protection against leakage currents in shaft electric circuits | |
| RU2450401C1 (en) | DEVICE OF SELECTIVE SIGNALING OF INSULATION RESISTANCE REDUCTION IN CABLE NETWORK WITH INSULATED NEUTRAL OF 0,4 kV FOR ESSENTIAL SERVICES | |
| GB2373112A (en) | Method and apparatus for protecting against hazardous voltages on electrical installations | |
| UA89008C2 (en) | Electrical equipment protection device |