CZ7125U1 - Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení - Google Patents

Description

Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení

Oblast techniky

Technické řešení se týká kontinuálního sledovače zemního odporu anebo odporu vedení a spadá do oblasti měření elektrických veličin.

Dosavadní stav techniky

V současné době neexistují žádná zařízení na kontinuální měření zemního odporu anebo odporu vedení. Zemní odpor zemnící soustavy a uzemnění se v současné době měří při pravidelných revizích prováděných revizním technikem a to pomocí měřících přístrojů a soustavou měřících elektrod.

Nevýhodou tohoto systémů je skutečnost, že mezi jednotlivými měřeními zemního odporu je velmi dlouhý časový interval. To způsobuje, že zvětšení zemního odporu, například bleskosvodné sítě anebo odpojení uzemnění, může být zjištěno až při další revizi, což může znamenat, že se havarijní stav zemnící soustavy může prodloužit na dobu několika týdnů až roky. Takový stav zemnících soustav způsobuje nejen škody na elektrických a elektronických zařízeních v důsledku jejich přepětí, ale je i zdrojem požárů a úrazů. Odstranění tohoto stavu by si vyžadovalo časté revize, což však není v praxi prakticky realizovatelné. Pro odstranění tohoto nepříznivého stavu vznikl požadavek na zkonstruování zařízení, které by umožňovalo kontinuální sledování zemního odporu a které by signalizovalo i jeho zvětšení.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle předmětného technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze stabilně zabudované přístrojové skříňky umístěné v místě měření zemního odporu anebo odporu vedení a ze soustavy měřících elektrod. Ve stabilně zabudované přístrojové skříňce je umístěn multivibrátor, jehož napěťový výstup je propojený se zdrojem střídavého proudu s konstantní amplitúdou. Výstup zdroje střídavého proudu je vyvedený na proudový výstup a je umístěný v přístrojové skříňce rovněž jako napěťový vstup sledovače. Sledovač obsahuje rovněž střídavý amplitúdový zesilovač s demodulátorem propojený svým prvním vstupem s napěťovým vstupem sledovače. Za střídavým amplitúdovým zesilovačem následují komparátory, jejichž výstupy jsou připojeny k vyhodnocovacím obvodům s polovodičovými spínači. Na výstupy polovodičových spínačů je připojena optická signalizace a/nebo výstupní kontaktní členy a/nebo analogový výstup. Polovodičové spínače jsou s výhodou osazeny spínacími transistory.

Stabilně zabudovaná přístrojová skříňka obsahuje rovněž zemnící svorku, která je spojena s druhým vstupem střídavého amplitúdového zesilovače s demodulátorem, přičemž v zabudované přístrojové skříňce je umístěný i zdroj napětí se stabilizátorem.

Za účelem dosažení požadovaných účinků kontinuálního sledovače zemního odporu nebo odporu vedení je průběh výstupního

-1CZ 7125 Ul napětí multivibrátoru obdélníkový a jeho frekvence je odlišná od sítové frekvence a jejich harmonických průběhů.

Podstatou řešení určeného výhradně pro měření odporu vedení je, že proudový výstup a napěťový výstup jsou spojeny nakrátko.

Podle dalšího nároku je podstatným znakem technického řešení sledovače rovněž připojení proudové elektrody k proudovému výstupu a napěťové elektrody k napěťovému vstupu kontinuálního sledovače. Pro dosažení požadované třídy přesnosti 0.5 % je podstatné, aby proudová elektroda byla od měřeného uzemnění vzdálena minimálně 40 m a ve středu mezi nimi byla umístěna napěťová elektroda.

Z hlediska bezpečnosti a ochrany je důležité, aby mezi proudový výstup, napěťový vstup, zemnící svorku a mezi elektrodu, napěťovou elektrodu a uzemnění byla zařazena přepěťová ochrana.

Hlavní výhodou kontinuálního sledovače zemního odporu anebo odporu vedení je nepřetržité sledování zemního odporu sledovaného uzemnění anebo odporu sledovaného vedení. Při případném zvýšení zemního odporu anebo odporu vedení je tento stav signalizován LED diodami jako výstraha a při dalším nárůstu je tento stav signalizován jako alarm, přičemž jsou aktivovaná příslušná relé, čímž je umožněno dvoupolohové, ale i analogové ovládání dalších zařízení, resp. jejich odpojení. U velkých uzemňovacích soustav anebo ve společných uzemňovacích soustavách nad 10 000 m², tvořených vzájemně propojenými náhodnými a strojenými uzemněními se zemní odpor neměří a je problematické odměřit samostatné uzemnění. Proto není potřebné a ani možné trvale sledovat zemní odpor celé soustavy, případně jednotlivých uzemnění. V praxi je však nutné zajistit spolehlivost připojení na uzemnění u jednotlivých zařízení například aktivní jednosvodové bleskosvody, uzel soustavy TN-C, bod rozdělení na soustavu TN-S, uzemnění ve zdravotnických zařízeních a podobně. V těchto případech proto postačuje kontrolovat odpor zemnícího vedení mezi zemnící soustavou a bodem, ve kterém je nutné sledovat spolehlivost uzemnění. V tomto případě je sledovač podle předmětného řešení upraven tak, že je proudový výstup s napěťovým vstupem propojen nakrátko.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže objasněné na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno blokové schéma kontinuálního sledovače zemního odporu anebo odporu vedení. Obr. 2 znázorňuje připojení kontinuálního sledovače zemního odporu k měřícím elektrodám. Na obr. 3 je znázorněno připojení kontinuálního sledovače odporu vedení ke sledovanému vedení a na obr. 4 je znázorněno připojení přepěťové ochrany ke kontinuálnímu sledovači.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Kontinuální sledovač zemního odporu jednotlivého uzemnění (obr. 1 a 2) sestává ze stabilně zabudované přístrojové skříňky 1 vhodně umístěné u vlastní zemnící soustavy. Ve stabilně

-2CZ 7125 Ul zabudované přístrojové skříňce 1 je umístěn multivibrátor B_lř jehož napěťový výstup je propojený se zdrojem B₂ střídavého proudu s konstantní amplitúdou, jehož výstup je vyveden na první svorku, umístěnou přístupně na přístrojové skříňce 1. Jedná se zároveň o proudový výstup I_z sledovače. Na přístrojové skříňce je zároveň přístupně vyvedena druhá svorka, která představuje napěťový vstup U_z sledovače a který je propojený s prvým vstupem střídavého amplitudového zesilovače s demodulátorem B₃, jehož výstup je připojen na vstup komparátorů B₄. Výstupy komparátorů B₄ jsou připojeny k vyhodnocovacím obvodům VO s polovodičovými spínači S, tvořenými spínacími tranzistory. Na výstupy vyhodnocovacích obvodů VO je připojeno výstupní relé R_c a tři signalizační

LED diody. Ve stabilně zabudované přístrojové skříňce 2 je umístěn i zdroj napětí Α_χ se stabilizátorem A₂. Zdroj napětí A·^ je napájen síťovým napětím 230 V s frekvencí 50 Hz. Po přetransformování a usměrnění je jednosměrné napětí přivedeno do stabilizátoru A₂. Zemnící svorka GND je je spojena s druhým vstupem střídavého amplitudového zesilovače s demodulátorem B₃ a zároveň je vyvedena na přístrojovou skříňku 1. Na místě měření se k proudovému výstupu I_z kontinuálního sledovače zemního odporu připojí proudová elektroda PE a k jeho napěťovému vstupu U_z je připojena napěťová elektroda NE. Kontinuální sledovač je konstruován pro třídu přesnosti 0.5 %. Tato třída přesnosti je zaručená pro takové rozmístění elektrod, kdy proudová elektroda PE je od měřeného uzemnění vzdálena minimálně 40 m a ve středu mezi nimi je umístěna napěťová elektroda NE.

Funkce a činnost kontinuálního sledovače zemního odporu je následující. Multivibrátor Bj generuje napětí pravoúhlého průběhu ±5 V s frekvencí obvykle 70 Hz. Toto napětí řídí zdroj B₂ střídavého proudu s konstantní amplitudou ±10 mA. Přechodem tohoto proudu přes měřený obvod se na odporu uzemnění vytváří střídavé napětí, které je snímáno střídavým amplitudovým zesilovačem s demodulátorem B₃ a v komparátorech B₄ je porovnávané s dvěmi předem nastavenými hodnotami. Při vzrůstu odporu měřeného obvodu a tím i napětí na něm nad první nastavenou hodnotu, je tento stav ve vyhodnocovacím obvodě VO signalizován jako výstraha. Při dalším překročení je signalizován jako alarm. Obě překročení jsou opticky indikovány LED diodami, žlutou jako výstraha a červenou jako alarm. Při rozsvícení LED diod se přepnou kontakty výstupních relé Βθ, která mohou ovládat další zařízení. Třetí, zelená

LED dioda signalizuje připojení sledovače na síť. Za neznázorněným otvíratelným krytem přístrojové skříňky 1 jsou umístěny ještě dvě zdířky na připojení kontrolního voltmetru. Kontinuální sledovač zemního odporu vedení podle tohoto technického řešení je určen na měření odporů v rozsahu 0 - 10 Ω, 0-20Ω, 0-30Ω.

-3CZ 7125 Ul

Příklad 2

V tomto příkladě je popsán kontinuální sledovač odporu vedení, určený pro kontrolu takových měřících soustav, u nichž není možné sledovat zemní odpor. Zapojení a konstrukce sledovače je stejná jako u sledovače zemního odporu. Rozdíl je pouze v propojení proudového výstupu I_z a napěťového vstupu U_z, které je provedeno nakrátko. Měřený vodič je připojen mezi tuto dvojici a svorku GND. V tomto případě není nutno používat proudovou a napěťovou elektrodu PE a NE. Funkce zařízení (podle obr. 3) je obdobná jako v příkladu 1.

Příklad 3

Za účelem ochrany kontinuálního sledovače zemního odporu anebo odporu vedení je výhodné, když je mezi proudový výstup I_z, napěťový vstup U_z, zemnící svorku GND a mezi proudovou elektrodu

PE, napěťovou elektrodu NE a uzemnění zařazena přepěťová ochrana PO (obr. 4).

Průmyslová využitelnost

Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení je možno používat na kontinuální sledování odporu uzemnění malých uzemňovacích soustav stejně jako velkých uzemňovacích soustav, kde se s výhodou sleduje odpor vedení.

	NÁROKY NA	OCHRANU
1. Kontinuální	sledovač	zemního	odporu anebo odporu vedení,
vyznač	u j í c í	se t	í m, že ve stabilně zabudova-	-

Claims (9)

1. kde se s výhodou sleduje odpor vedení.

   NÁROKY NA OCHRANU 1. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení, vyznač u j í c í se t í m, že ve stabilně zabudova- -

   né přístrojové skříňce (1) je umístěn multivibrátor (Bg), jehož napěťový výstup je propojen se zdrojem (B₂) střídavého proudu s konstantní amplitudou s proudovým výstupem (I_z), přičemž napěťový vstup (U_z) je propojený s prvým vstupem střídavého amplitudového zesilovače s demodulátorem (B₃), jehož výstup je propojený se vstupem komparátorů (B₄), jejichž výstupy jsou připojeny k vyhodnocovacím obvodům (VO) s polovodičovými spínači (S) s optickou signalizací a/nebo kontakty výstupního relé (R_e) a/nebo analogovým výstupem.
2. 2. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároku l, vyznačující se tím, že jeho zemnící svorka (GND) je spojena s druhým vstupem střídavého amplitudového zesilovače s demodulátorem (B₃).
3. 3. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že ve

   -4CZ 7125 Ul stabilně zabudované přístrojové skříňce (1) je umístěný zdroj napětí (A^) a stabilizátor (A₂).
4. 4. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že výstupní napětí multivibrátoru (Bj) je obdélníkového průběhu s frekvencí odlišnou od sítové frekvence a jejich vyšších har. monických hodnot.

   A
5. 5. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle v nároků l až 4, vyznačující se tím, že proudový výstup (I_z) a napěťový vstup (U_z) jsou spojeny nakrátko.
6. 6. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že k proudovému výstupu (I_z) je připojena proudová elektroda (PE) a k napěťovému vstupu (U_z) je připojena napěťová elektroda (NE) .
7. 7. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároku 6, vyznačující se tím, že pro třídu přesnosti 0,5 % je proudová elektroda (PE) vzdálená od měřeného uzemnění minimálně 40 m a ve středu mezi nimi je umístěna napěťová elektroda (NE).
8. 8. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle nároku 1, vyznačující se tím, že polovodičovými spínači (S) jsou spínací transistory.
9. 9. Kontinuální sledovač zemního odporu anebo odporu vedení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že mezi proudový výstup (I_z), napěťový vstup (U_z), zemnící svorku (GND) a proudovou elektrodu (PE), napěťovou elektrodu (NE), uzemnění je zařazena předpěťová ochrana (PO).