Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью

Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()890269 (61) Дополнительное к 3$T. свил-ву (22) Заявлено 25.04.80 (2 I ) 2915096/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (28) Приоритет

{5lt)M. Кл, G 01 R 27/16

Х 02 Н 3/16

Гооударстееннмй комитет

СССР

Опубликовано 15.12 81 Бюллетень № 46 .

Дата опубликования описания 15.12.81 по аелам изеоретений и открытий (53) УДК 621.317. .333 (088.8) (72) Автор изобретения

А. М. Парахин

I ! !

Новосибирский электротехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ В, СЕТЯХ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ

НЕЙТРАЛЫ0

Изобретение относится к контролю изоляции и может быть использовано для периоди ческого измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Известно устройство для измерения сопро5 тивлеиия изоляции в сетях с глухозаземленнои неитралью> сОдержащее источник псремен ного напряжения (генератор напряжения), заземлитель, основной и дополнительные индикаторы с исполнительными элементами, транс10 форматоры тока, блок коммутации и трансформатор напряжения. Зто . устройство позволяет измерять сопротиВление изоляции сети без отключения однофазных нагрузок, но для этого требуется отсутствие связи нулевого про15 вода с землей на всем ее протяжении (1).

Однако вследствие связи с землей корпусов эануленного оборудования и наличия повторных заземлений нулевого провода это требование в большинстве практических случаев

20 невыполнимо. Кроме того, сигнал, получаемый при помощи трансформаторов тока, соответствует току, пропорциональному полной проводимости изоляции фаз участков сети. Для выделения из него составляющей пропорциональ. ной активной проводимости изоляции должны использоваться специальные приборы. Недостат ком этого устройства является также необходимость наличия блока коммутации для шунтирования вторичной обмотки трансформатора напряжегй я lips Однофазных КОрОтких размы" каниях.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения, блок регистрации (вольтметр), добавочную емкость и линию задержки Е23.

Недостаток устройства заключается в том, что с помощью него невозможно измерять сопротивление изоляции участков сети. без от. ключения однофазных нагрузок, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изэляции в детях с глухозаземленной нейтралью, содержащее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения и блок регистрации, введены дроссель насыщения, переменный эталонный резистор и источник переменного напряжения, причем первая обмотка управления дросселя насьпцения одним выводом подключена к источнику постоянного напряжения, другим — к подвижно. му контакту переключателя режимов измерения, неподвижные контакты которого соединены с фазами контролируемого участка сети и через амперметр с переменным эталонным резистором, другая обмотка управления включека последовательно с нулевым проводом, обмотка переменного тока включена последовательно с блоком регистрации и источником переменного тока, другой вывод переменного эталонного резистора соединен с источником постоянного напряжения, а конденсатор подключен параллельно блоку регистрации.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — амплитудно-частотная характеристика контура, образованного обмоткой переменного тока дросселя насыщения и конденсатором.

Устройство содержит выключатель 1, контролируемый участок сети 2, и дроссель 3 насыщения, управляющие обмотки 4 и 5, обмотка 6 переменного тока и обмотка 7 подмагничивания, источник 8 тока подмагничивания, источник 9 постоянного напряжения, переключатель 10 режимов измерения, амперметр 11, переменньгй эталонный резистор 12, блок регистрации 13, конденсатор 14, источтик 15 переменного напряжения, Между одной из фаз контролируемого участка сети 2 и нулевым проводом. подключена однофазная нагрузка 16, Измерение сопротивления изоляции и работа устройства осуществляется следующим образом.

Отключают выключатель 1 контролируемый участок сети 2, а затем подключают переключателем 10 режимов измерения источник 9 постоянного напряжения к фазам контролируемого участка сети 2. При этом составляющая тока источника 9 постоянного напряжения, протекающая через однофазную нагрузку 16 не создает магнитный поток в сердечнике дросселя 3 насыщения, так как протекает через одинаковые встречно включенные обмотки 4 и 5 дросселя 3 насыщения, а составляющая тока, протекающая через сопротивление изоляции контролируемого участка сети 2, создает напряженность магнитного поля пропорциональную этому току. С помощью источника 8 тока подмагничивания предварительно соз2О

ig ао

55 дается напряженность магнитного поля, обеспеч пзающая работу на нелинейном участке кривой намагничивания сердечника дросселя 3 насыщения. Ток, протекающий через сопротивление изоляции сети, вызывает изменение напряжем ости магнитного поля в сердечнике. Вслед. стене нелинейности кривой намагничивания сердечника, это приводит к изменению индуктивности обмотки переменного тока дросселя 3 насыщепия. Так как к этой обмотке подключен источпик 15 переменного напряжения постоянной амплитуды, то изменение индуктивности обмотки 6 приводит к изменению тока, протекающего в этой цепи. Однако получить однозначное соответствие между током, проте кающим через сопротивление изоляции контролируемого участка сети 2 и током в обмотке

6 переменного тока дросселя 3 насыщения при применении сердечников из феррита или пермалоя не удается, вследствие сильной зависимости кривых намагничивания этих материалов от температуры. Применение же ферри-, товых и пермалоевых сердечников обусловлено тем, что они обладают наиболее высокой чувствительностью к току подмагничивания. Поэтому измерение сопротивления изоляции произ. водят методом замещения, Для этого с помощью блока регистрации 13 фиксируют ток, протекающий в цепи обмотки 6 переменного тока дросселя 3 насыщения, а затем переклюьзтслем 1О режимов измерения источник 9 постоянного напряжения подключают к переменному эталонному резистору 12, введенному предварительно в положение соответствующее максимальному значению этого сопротивления.

Уменьшая величину сопротивления, добивается такого же значения тока в обмотке 6 дросселя 3 насыщены как и при подключении источника 9 постоянного напряжения к фазам сети, При этом величина эталошюго сопротивления равпа суммарному сопротивлению изоляции фаз контролируемого участка сети 2. При калиброванном напряжении источника 9 постоянного напряжения амперметр 11 может быть проградуирован в килоомах, если же напряжение этого истопника не калибровано, то велигина эталонного сопротивления может быть измерена килоомметром, либо в качестве этаФ лонного сопротивления может быть использован мост сопротивлений. IIepeg каждым измерением чеобходимо размагничивать сердечник дросселя 3 насьпцения.

Для повышения точности измерения сопротивления изоляции параллельно блоку регистрации 13 подключен конденсатор 14, Колебательный контур, образованный этим конденсатором и обмоткой 6 переменного тока дросселя 3 насыщения настроен на более высокую частоту f, чем частота 1, источника 15 пе890269

Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения и блок регистрации, о т л и ч а ю ш е ее я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены дроссель насыщения, переменный эталонный резистор и источник переменного напряжения, причем первая обмотка управления дросселя насыщена одним выводом подременного напряжения таким оораэом, что частота этого источника находится в области спада амплитудно-частотной характеристики контура. Это поясняется фиг. 2 (сплошная кривая).

При появлении поля подмагничивания сердечника дросселя 3 насыщения пропорциональной составляющей тока, протекающего через сопротивление изоляции сети, уменьшается индуктивность обмотки 6 переменного тока дросселя 3 насыщения и резонансная частота контура сме- tO щается в область более. высоких частот (f на фиг. 2, а соответствующая амплитудно-частотная характеристика контура изображена пунктиром), При высокой добротности контура малому изменению резонансной частоты кон- $ тура соответствует значительное изменение амплитуды напряжения на реактивных элементах контура ЬЧ =(Ч вЂ” V> /, которое фиксируется блоком регистрации 13, подключенным параллельно конденсатору 14 и представ- р0 ляющим собой в этом случае вольтметр с высоким входным сопротивлением.

-Если однофазные нагрузки имеют индуктивный характер (обмотки трансформаторов, ка2$ тушек контактов, реле и т.д.), то для ограничения тока, протекающего в этих цепях при измерении и уменьшения мощности источником постоянного напряжения, этот источник должен формировать импульсное напряжение.

В этом случае блок регистрации.13 необходимо снабдить схемой запоминания изменения амплитуды напряжения колебаний на конденсаторе 14 для фиксации этого изменения вольтметром.

При измерении изоляции отдельных участ- $$ ков сети дроссели насыщения могут быть постоянно включены в рассечки нулевого провода соответствующих участков. Остальные же элементы устройства выполняются в виде переносного прибора, подключаемого во время ig чзмерения с помощью разъема к обмоткам дросселя насьпцеиия к фазам контролируемого участка сети.

Использование ферритовых и пармалоевых сердечников дросселя насьпцения с замкнутыми магнитопроводами при небольшом количестве витков управляющих обмоток позволяет обеспечить надежное автоматическое отключение участков сети при однофазных коротких замыканиях, так как такие сердечники при токе выше нескольких ампер, протекающем через управляющую обмотку, работают в режиме насыщения. При этом полное сопротивление управляющей обмотки, включенной в рассечку нулевого провода, практически равно ее активному сопротивлению, которое при небольшом количестве витков управляющей обмотки невелико и поэтому незначительно влияет на полное сопротивление петли фаз-нуль. Значительное снижение влияния сопротивления управляющей обмотки дросселя насыщения на автоматическое отключение при однофазных коротких замыканиях может быть достигнуто также путем соединения одинаковых встречно включенных управляющих обмоток параллельно во время между измерениями.

Таким образом, устройство позволяет измерять суммарное активное сопротивление изоляции участков сети без отключения однофазных нагрузок. Это снижает вероятность возникновения аварийных режимов, так как появляется возможность их прогнозирования, и повышает безопасность эксплуатации электрических установок и машин, в которых на фазное напряжение включена аппаратура управления и коммутации, цепи местного освещения и обогрев, и т.д. (например, электрических подъемно-транспортных машин: кранов, подъемников, лифтов, транспортеров). При таком измерении может оыть выявлено снижение сопротивления изоляции в любой цепи электрических установок и машин, включая и электрооборудование, которое включено на фазное напряжение.

Для нормальной работы устройства требуется отсутствие связи нулевого провода с землей только на контролируемом участке сети. Проведенные испытания показали, что относительная ошибка измерения сопротивления изолялии, определяемая методом измерения, может составлять при этом не более 3%. Результирующая же ошибка измерения сопротивления изоляции зависит от точности изменения величины эталонного сопротивления.

Удовлетворительная точность измерения может быть обеспечена даже в том случае, если нулевой провод имеет связь с землей в зоне контроля, при условии, что переходное сопротивление между этим проводом и землей намного больше его собственного сопротивлейия на контролируемом участке сети, а ток, протекающ™Т1 через однофазные нагрузки во время измерения, невелик. При этом шунтирующее действие проводимости земли будет сказываться незначительно на точность измерения.

Формула изобретения

890269 ключена к источнику постоянного напряжения, цругим — к подвижному контакту переключателя режимов измерения, неподвижные контакты которого соединены с фазами контролируемого участка сети и через амперметр с переменным эталонным резистором, другая обмотка управления включена последовательно с нулевым проводом, обмотка переменного тока включена последовательно с блоком регистрации и источником переменного тока, другой вывод переменного эталонного резистора соединен с источником постоянного напряжения, а конденсатор подключен параллельно блоку регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 659992; кл. G 01 R 27/18, 22.07.77.

2, Петри П, О., Жихарский В.В., Никифоров С. П. Импульсный метод контроля изо ляции в сетях с заземленной нейтралью. Труды

Московского энергетического института, вып.

232. М., 1975, с. 64 — 68 (прототип). и )0269 и1

Подписное

Заказ 10962/72 Тираж 735

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Панчерников

Редаткор О. Персиянцева Техред Т.Маточка . Корректор Н Стец