Устройство для измерения сопротивления изоляции в высоковольтных электрических сетях с изолированной нейтралью

Устройство для измерения сопротивления изоляции в высоковольтных электрических сетях с изолированной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик нЦ 002985

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт..свид-ву (22) Заявлено 111181 (21) 3352258/18-21

t51)M Кн з

G 01 R 29/18 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.0333. Бюллетень № 9 (53) УДК 821. 317..333 (088.8) Дата опубликования описания 07.0 Ко,ре некм4О - =-".. .:;: й- .. Р

А, 3. Николайчук, В. И. Омельченко, и Е. Г. Вольск (72) Авторы изобретения 3 .$ (71) Заявитель

Днепропетровский горный институт им. Артема (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ис-. пользовано для измерения полного сопротивления изоляции и его составляющих относительно земли в высоковольтных электрических сетях с изолированной нейтралью, находящихся под номинальным рабочим напряжением и нагрузкой ° 10

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрической сети относительно земли, основанное на регистрации тока и напряжения нулевой последовательности с последующим расчетом сопротивления изоляции (1) . .Недостатком известного устройства является необходимость накладывать на сеть значительное напряжение смещения, которое должно составлять не менее О, 3 фазного напряжения, так как при напряжении смещения, соизмеримом с напряжением несимметрии сети, результаты измерений оказываются недостоверными, при определении активной составлякщей полного сопротивления получается недопустимо большая погрешность, ввиду затруднений в измерении в реальных сетях небольшой

:величины активной составляющей тока нулевой последовательности, которая в большинстве случаев находится s пределах 5-10% от полного тока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее источник питания, вольтметр, фаэометр и амперметр.

Источник питания подключен к первому выводу устройства и амперметру, который через измерительный вход .фазометра подключен к второму выводу,устройства. Вольтметр и опорный вход фазометра подключены параллельно ксточнику питания.

Работа устройства заключается в следующем. Устройство. своим первым выводом соединяется q: нейтральной точкой сети, а вторым — с заземляющей сетью. В нейтральную точку сети от источника питания вводится первая

ЭДС Е„. При этом измеряют следующие величйны: модуль вектора Ел . (по

1 вольтметру), модуль первого тока в нейтрали 1 „ (по амперметру), угол т сдвига фаз между векторами Йл„и

1см„. Затем в нейтральную точку сети от того источника питания вводят вторую ЭДС Еп . При этом измеряют аналогичные величины Ел, 1см„ t Хсм2. По язмеренным величинам расчетныи путем

1002985. где Ч = с(— с 21

+ х«=хп +х пр < хпр

rn xo определяют модуль полной проводимости сети (или обратную ей величину— модуль полного сопротивления изоляции сети 2, а также g, R — активные составляющие полных проводимости и сопротивления электрической сети относи- 5 тельно земли и Ь, х — реактивные составляющие полных проводимости и сопро. тивления электрической сети относительно земли соответственно (2).

Недостатками этого устройства ян- !О ляются необходимость введения регулируемого источника питания, а также проведения двух измерений напряжения, тока и углов между ними, сложность расчетов, значительная погрешность 5 при определении акTHBной.cocтавляющей полного сопротивления изоляции, которая может достигать 50% при коэффициенте демпфирования d = 5Ъ.

Целью изобретения является повыше- 20 ние точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, )то в устройство для измерения сопро ивления изоляции в высоковольтных

3JIGKTРических cBTRx c H3oJIHPoBBHHoA нейтралью, содержащее источник питания, вольтметр, амперметр и фазометр, подключенный измерительным входом между амперметром и вторым зажимом устройства, причем первый вывод источника питания соединен с первым зажимом устройства, введены коммутатор, калиброванная индуктивность, второй фаэометр и источник опорной

ЭДС, причем второй вывод источника питания через коммутатор и калибро- З5 ванную индуктивность соединен с амперметром, измерительный вход второго фазометра подключен между входом коммутатора и вторым зажимом устройства, вйход источника опорной ЭДС 40 подключен к опорным входам первого и второго фазометров, а вольтметр под ключен м жду входом коммутатора и вторым зажимом устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема 45 устройства измерения сопротивления .изоляции н высоковольтных электрических сетях с изолированной нейтралью; на фиг. 2 — схема замещения измеряе, мой цепи; на фиг ° 3 Векторная диаг 50 рамма ЭДС и токов.

Устройство содержит источник 1 питания, коммутатор 2,калиброванную индуктивность 3, амперметр 4, первый 5 и второй 6 фазометры, вольтметр источник 8 опорной ЭДС, а также элект.рическую сеть 9, заземляющую сеть 10, блок присоединения 11, входные зажимы 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Первый зажим 12 устройства соединяется с нейтральной точкой электри,ческой сети 9, а второй 13 — с заземляющей сетью 10. В случае недоступности нейтральной точки она может быть 65 образована при помощи блока присоединения 11, который в общем случае представляет собой набор индуктивностей, емкостей, резисторов, соединенных в звезду и подключенных к электрической сети 9, либо трехфазный трансформатор с выведенной нейтралью.

При разомкнутом коммутаторе 2 производится измерение модуля вектора суммарной . ЭДС Ег (по вольтметру 7), равного векторной сумме ЭДС источника питания Е и. и ЭДС естественного смещения Ее, а также угла с „(по фазометру 6) между вектором Е и вектором опорной ЭДС отсчета углов EО.

Затем при замкнутом коммутаторе 2 производятся измерения модуля вектора суммарного тока 3 (по ампермет ру 4), вызванного ЭДС Е, а также угла d.2(по фазометру 5) между вектором 2 и вектором опорной.ЭДС ЕО.

Определение полного сопротивления изоляции и его составляющих производится по формулам: актинная составляющая сопротивления изоляции

Р=

2 (E J 3 - ) con v- r

> (2) реактивная составляющая сопротивления изоляции

X (E+p )5inl+x „ () угол между векторами суммарной ЭДС и сум-. марного.тока1 активное сопротивление схемы; реактивное сопротивление схемы; активное и реактивное сопротивления устройств присоединения соответственно; активное и реактивное сопротивления калиброванной индуктивности.

Формулы (1) — (3) получены исходя из следующих соображений. При вводе в нейтраль сети постороннего источника в измеряемой цепи будут действовать дне ЭДС: ЭДС постороннего источника питания Е и ЭДС естественного смещения нейтрали Е®, величина и направление которой определяется н зависимости от соотношений пронодимостей отдельных фаз относительно земли. Согласно схеме замещения (фиг. 2) ураннение Кирхгофа для измеряемой цепи будет иметь нид

Е„+ Ев = (3е + 3„) (2 „+ 2).

1002985

Как видно из векторной диаграммы (фиг. 3)

+ Ее= EZ; Е + 1п = 31 °

Тогда EE+ JE(Z +Еск).

Приняв за направление отсчета углов вектор Ео, получим

j4< сИ (+ Zcx) °

Отсюда

j phd 10 — E )(сИ-Ы2)

2= 2

Е

3 е

Обо э начим с 1 — о-2 тогда

co5V- г „;

Е

Е.

X = Silly XсХ;

15

Z Хг+ гг, Переход к параллельной схеме заме- 5 щения электрической сети относительно земли осуществляется посредством гг+ „г

r активная составляющая сопротивления изоляции;

z2+ хг х реактивная составляюх щая изоляции.

После преобразований получаем формулы (1) (3) . 35

Относительная погрешность определения полного сопротивления изоляции и его составляющих вычисляется по формуле сЖ =. ЙЗпА

Подставив вместо A значения Z, R, х иэ формул (1) — (3), получим значения относительной погрешности измерения полного сопротивления изоляции и его составляющих: х сх сх 1 сх) У2= .(+ — — — (д Е+д 3)+ (— (cfy + х R СХ х сх х р д"х=).(+2 — +х — — — (с(Е+д 3)+ 2 — )д г + сх х

R CX 2 R/ cx "сх — — —" д хсх р "сх — 2-х д " (5) O к= 1+г — + — !-2 (сРЕ+д 3)+ т- — + — )х

R 1 )с Rcx сх 2 R! х х

СХ 2 Я!

1Хсх! R x«> 2 «60

«д г +2 д Х + — — — + И, (Ь) сх х сх х хг х где д Е, д 3 — относительные погрешности измерения ЭДС и тока; 65 д г „,д х „- относительные погрешности определения активной и реактивной составляющих элементов схемы; E4 — абсолютная погрешность измерения углов.

Как видно из формул (4) — (6)i наибольшая погрешность при малых коэф-. х фициентах демпфирования d = — 100 возникает при определении активной составляющей. примем R il гск, де = д 1 = д пр, что вполне можно добиться в реальных сетях. Тогда

{с сх R с1"=2 1+ — — 2 — g + г — O y. +

2 х яр сх 2 сх

Х Х (хх R хсхй

+2 ) d Õ + — — — gg. (1) х) cx x хг

Как видно иэ формулы (7), погреш» ность измерения активной составляю-. щей в значительной мере зависит от. параметров схемы измерения, Если реактивная составляющая носит емкостный характер х „ с О, то погрешность увеличивается, а при х х > 0 — уменьшается.

Следовательно, для уменьшения погрешности измерения в нейтраль сети при измерении активной составляющей необходимо вводить индуктивность.

Применение предлагаемого устройства позволит с более высокой степенью точности и достоверности определять сопротивление изоляции высоковольтных электрических сетей с изолированной нейтралью, а также уменьшить количество разновременных замеров,сократить общее время измерения и вычисления сопротивления изоляции.

Опытный образец устройства был изготовлен в отраслевой лаборатории электробезопасности горных работ

МЧМ УССР и испытан на модели в лабораторных условиях.

Погрешность измерения полного соп- ротивления изоляции не превосходит

3%, а реактивной и активной составляющих — 10% при коэффициенте демпфирования сети d = 5% и применяемых приборах класса точности 0,5. Результаты измерений не зависят от модуля и направления вектора ЭДС естественно; го смещения нейтрали..

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции в высоковольтных электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащее источник питания, вольтметр, амперметр и фазометр, подключенный измерительным входом между амперметром и вторьхс зажимом устройства, причем первый вывод ис точника питания соединен с первым

1002985

4Риг. Р

Составитель О. Панчерников

Техред E,Õàðèòo÷íèê Корректор С, Шекмар

Редактор И. Николайчук

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1541/27

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 зажймом устройства, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены коммутатор, калиброванная ин дуктивность, второй фазометр и источннк опорной ЭДС, причем второй вывод источника питания через коммутатор и калиброванную индуктивность соединен с амперметром, измерительный вход второго фазометра подключен между входом коммутатора и вторым зажи- I0 мом устройства, выход источника опорной ЭДС подключен к опорным входам первого и второго фазометров, а вольтметр подключен между входом коммутатора и вторым зажимом устройства, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 347685, кл. G 01 R 27/29, 1972.

2. Меньшов Б.Г. и др. Определение комплексной проводимости на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.-Труды МИРЭА, 1971, вып. 50, с. 12-20 (прототип).