RU2229764C1 - Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations - Google Patents
Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2229764C1 RU2229764C1 RU2002131772/28A RU2002131772A RU2229764C1 RU 2229764 C1 RU2229764 C1 RU 2229764C1 RU 2002131772/28 A RU2002131772/28 A RU 2002131772/28A RU 2002131772 A RU2002131772 A RU 2002131772A RU 2229764 C1 RU2229764 C1 RU 2229764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- contacts
- relay
- magnetic starter
- rectifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты электротехнических аппаратов и установок в трехфазных (многофазных) сетях с глухозаземленной нейтралью.The invention relates to electrical engineering and can be used in the protection devices of electrical devices and installations in three-phase (multiphase) networks with earthed neutral.
Известен принцип построения системы защитного отключающего устройства (УЗО) с использованием оперативного постоянного тока [1], принцип действия которого заключается в том, что искусственная нулевая точка по схеме "звезда" образуется с помощью дросселя-трансформатора, последовательно с общей точкой которого включены дроссель, токовое реле и источник постоянного тока, один из выводов которого подключен к корпусу ("земле"). При этом ток, протекающий по указанной выше цепи, является оперативным контролирующим током, величина которого зависит от сопротивления изоляции.There is a known principle of constructing a system of protective tripping device (RCD) using operational direct current [1], the principle of which is that an artificial zero point in the "star" circuit is formed using a choke-transformer, in series with a common point of which a choke is connected, a current relay and a direct current source, one of the terminals of which is connected to the housing ("ground"). In this case, the current flowing along the above circuit is an operational control current, the value of which depends on the insulation resistance.
Недостатком такого устройства является пониженная чувствительность: при определенных соотношениях из-за отсутствия регулировок система защиты и контроля может оказаться неработоспособной.The disadvantage of this device is the reduced sensitivity: at certain ratios, due to the lack of adjustments, the protection and control system may be inoperative.
По такому же принципу построено устройство [2], содержащее генератор сети, датчик, в качестве которого используются три индуктивных сопротивления, подключенные одними выводами к фазам сети, другими - объединенные в общую точку, к которой подключена одним выводом измерительная цепь, содержащая источник напряжения постоянного тока и измерительный элемент, другой вывод измерительной цепи подключен к корпусу ("земле"), индуктивные сопротивления представляют собой трансформатор-дроссель, источник питания образован с помощью вторичной обмотки одной из фаз трансформатора-дросселя.According to the same principle, a device [2] is constructed that contains a network generator, a sensor, which uses three inductive resistances connected by one terminal to the phases of the network, and others connected to a common point, to which a measurement circuit containing a constant voltage source is connected via one terminal current and a measuring element, the other terminal of the measuring circuit is connected to the housing ("ground"), the inductive resistances are a transformer-inductor, the power source is formed using the secondary windings a throttle-phase transformer.
Недостатками такого устройства являются сравнительно низкая чувствительность, определяемая, в основном, индуктивным сопротивлением дросселя, и значительные массогабаритные характеристики, обусловленные наличием трансформаторов-дросселей в трехфазных цепях. При этом диапазон контролируемых сопротивлений сети очень мал и при подключении устройства защиты к генератору сети сопротивление изоляции контролируемой сети еще более снижается.The disadvantages of this device are the relatively low sensitivity, determined mainly by the inductive reactance of the inductor, and significant weight and size characteristics due to the presence of transformers-inductors in three-phase circuits. Moreover, the range of controlled network resistances is very small and when the protection device is connected to the network generator, the insulation resistance of the controlled network is further reduced.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, принятому за прототип, является устройство защиты [3], содержащее генератор сети с измерительной цепью и исполнительным элементом. Измерительная цепь выполнена в виде индуктивного датчика, включенного в цепь нейтрального провода, и двух компараторов, один из выводов индуктивного датчика включен последовательно с переменным резистором, к точке соединения упомянутого резистора и конденсатора одним выводом подключен нагрузочный резистор, другой вывод которого подключен ко второму выводу индуктивного датчика, входы компараторов соединены инверсно, а выходы подключены к узлу задержки, выход которого подключен к ключевому усилителю - исполнительному элементу, воздействующему на исполнительный орган.Closest to the proposed device, adopted as a prototype, is a protection device [3], containing a network generator with a measuring circuit and an actuating element. The measuring circuit is made in the form of an inductive sensor included in the neutral wire circuit and two comparators, one of the outputs of the inductive sensor is connected in series with a variable resistor, a load resistor is connected to the connection point of the aforementioned resistor and capacitor, the other terminal of which is connected to the second output of the inductive sensor, the inputs of the comparators are connected inversely, and the outputs are connected to the delay node, the output of which is connected to the key amplifier - the actuator, Leica Geosystems in the executive body.
Основными недостатками прототипа являются отсутствие возможности контроля изоляции при отключенном состоянии оборудования, возможны ложные срабатывания из-за изменения тока в нулевом защитном проводе, так как в реальных условиях корпуса электрооборудования имеют между собой электрическую связь через защитные нулевые проводники и заземленные коммуникации.The main disadvantages of the prototype are the lack of the ability to control insulation when the equipment is switched off, false alarms are possible due to a change in current in the neutral protective wire, since in real conditions the electrical enclosures are interconnected via protective neutral conductors and grounded communications.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, повышение надежности.The aim of the invention is to expand the functionality of the device, improving reliability.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем генератор сети с измерительной цепью, исполнительным элементом, исполнительным органом, включенным последовательно с нагрузкой, и индикацией нормального и аварийного состояний, измерительная цепь выполнена в виде датчика тока нулевой последовательности, выход которого подключен ко входу первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с одним выводом емкостного фильтра в виде конденсатора и управляющим электродом тиристора, отрицательный выход первого выпрямителя - с другим выводом емкостного фильтра, с катодом упомянутого тиристора и отрицательным выходом второго выпрямителя, положительный выход которого подключен к аноду тиристора, вход второго выпрямителя подключен параллельно первому индикатору узла индикации нормального и аварийного состояний, соединенному со вторым индикатором, другой вывод которого подключен к нулевому проводу, параллельно первому индикатору включены два замыкающих контакта первого и второго реле, входящих в исполнительный элемент, обмотка первого реле через диод подключена одним выводом к параллельно включенному конденсатору, другим - через первый ограничительный резистор к одной из фаз сети после контакта магнитного пускателя, включенного последовательно с автоматом, образующих исполнительный орган, к точке соединения анода диода и параллельно соединенных замыкающих контактов первого и второго реле подключена одним выводом кнопка сброса, другой вывод которой подключен к фазе сети между контактами автомата и магнитного пускателя, обмотка второго реле подключена одним выводом к точке соединения замыкающих контактов первого и второго реле и первого и второго индикаторов, другим - к нулевому проводу, между нулевым проводом и упомянутым фазным включены последовательно второй ограничительный резистор и кнопка тестового контроля, обмотка магнитного пускателя подключена к линейному напряжению между контактами автомата и пускателя через второй размыкающий контакт второго реле.This goal is achieved by the fact that in a device containing a network generator with a measuring circuit, an actuator, an actuator connected in series with the load, and an indication of normal and emergency conditions, the measuring circuit is made in the form of a zero-sequence current sensor, the output of which is connected to the input of the first rectifier, the positive output of which is connected to one terminal of the capacitive filter in the form of a capacitor and the thyristor control electrode, straighten the negative output of the first for - with a different output of the capacitive filter, with the cathode of the mentioned thyristor and the negative output of the second rectifier, the positive output of which is connected to the thyristor anode, the input of the second rectifier is connected in parallel with the first indicator of the normal and emergency indication unit connected to the second indicator, the other output of which is connected to zero wire, parallel to the first indicator, two make contacts of the first and second relays included in the actuator are connected, the first relay is wound through the diode it is connected by one output to a parallel-connected capacitor, by the other, through the first limiting resistor to one of the network phases after the contact of the magnetic starter, connected in series with the circuit breaker forming the actuator, to the junction point of the diode anode and parallel connected make contacts of the first and second relays connected to one output reset button, the other terminal of which is connected to the network phase between the contacts of the machine and the magnetic starter, the winding of the second relay is connected by one output to the point connected the second contacts of the first and second relays and the first and second indicators, the other to the neutral wire, between the neutral and the phase wires the second limiting resistor and the test control button are connected in series, the winding of the magnetic starter is connected to the line voltage between the contacts of the machine and the starter through the second disconnecting contact of the second relay.
Последовательно в каждую из фаз (см. чертеж) сети включен автоматический выключатель (автомат) 1, магнитный пускатель 2 и электродвигатель 3, включенный, например, по схеме "звезда", корпус которого соединен с нулевым защитным проводом, который является элементом системы с глухозаземленной нейтралью; три фазы сети проходят через датчик тока нулевой последовательности 4, выход которого подключен ко входу первого выпрямителя 5, положительный выход которого соединен с одним выводом емкостного фильтра 6 и управляющим электродом тиристора 7, отрицательный - со вторым выводом упомянутого емкостного фильтра 6, с катодом упомянутого тиристора 7 и отрицательным выходом второго выпрямителя 8, положительный выход которого подключен к аноду тиристора 7, вход второго выпрямителя 8 подключен к первому индикатору 9, соединенному со вторым индикатором 10, другой вывод которого подключен к нулевому проводу; параллельно первому индикатору 9 включены замыкающие контакты 11’ и 12’, обмотки которых 11 - первого реле и 12 - второго; обмотка первого реле 11 подключена одним выводом через диод 13 к параллельно включенному конденсатору 14, другим - через первый ограничительный резистор 15 - к одной из фаз напряжения сети после магнитного пускателя 2 (точка "b"); к точке соединения элементов 13, 11’, 12’ подключена одним выводом кнопка сброса 16, другой вывод которой подключен к фазе сети между элементами 1 и 2 (точка "а"); обмотка 12 второго реле подключена одним выводом к точке соединения элементов 9, 10, 11’, 12’, другим - к нулевому проводу; между нулевым проводом (точка "с") и точкой "b" включены последовательно соединенные второй ограничительный резистор 17 и кнопка тестового контроля 18. Обмотка 19 магнитного пускателя 2 подключена к линейному напряжению через второй размыкающий контакт 12’’ (с целью упрощения чертежей в цепи обмотки управления 19 магнитным пускателем 2 не показаны кнопки "пуск" и "стоп", являющиеся обязательными для стандартных схем включения и отключения электрооборудования).In series, in each phase (see drawing) of the network, a circuit breaker (automatic) 1, a magnetic starter 2 and an electric motor 3 are connected, for example, connected according to the "star" circuit, the housing of which is connected to a neutral protective conductor, which is an element of a system with an earthed neutral; three phases of the network pass through a zero-sequence current sensor 4, the output of which is connected to the input of the first rectifier 5, the positive output of which is connected to one output of the capacitive filter 6 and the control electrode of the thyristor 7, the negative - to the second output of the mentioned capacitive filter 6, with the cathode of the said thyristor 7 and the negative output of the second rectifier 8, the positive output of which is connected to the anode of the thyristor 7, the input of the second rectifier 8 is connected to the first indicator 9 connected to the second indicator 10, the other terminal of which is connected to a neutral wire; parallel to the first indicator 9, the closing contacts 11 ’and 12’ are included, the windings of which 11 are the first relay and 12 are the second; the winding of the first relay 11 is connected by one output through a diode 13 to a parallel-connected capacitor 14, the other through the first limiting resistor 15 to one of the phases of the mains voltage after the magnetic actuator 2 (point "b"); a reset button 16 is connected to one connection point of elements 13, 11 ’, 12’, the other terminal of which is connected to the network phase between elements 1 and 2 (point “a”); the winding 12 of the second relay is connected with one output to the connection point of the elements 9, 10, 11 ’, 12’, the other to the neutral wire; between the neutral wire (point "c") and point "b", a second limiting resistor 17 and a test control button 18 are connected in series. The winding 19 of the magnetic starter 2 is connected to the line voltage through the second NC contact 12 '' (to simplify the drawings in the circuit control windings 19 of the magnetic starter 2 the "start" and "stop" buttons are not shown, which are mandatory for standard schemes for turning on and off the electrical equipment).
Устройство, изображенное на чертеже, работает следующим образом. При включении автомата 1 образуется цепь: точка "а" сети, размыкающие контакты кнопки сброса 16, диод 13, обмотка первого реле 11, первый ограничительный резистор 15, точка "b". Выпрямленное напряжение диодом 13 проложено между корпусом электродвигателя 3 и элементами сети после контактов магнитного пускателя 2. При снижении сопротивления изоляции в любой точке указанных выше элементов сети срабатывает первое реле 11 (выпрямленный ток протекает от фазы сети через элементы сети, сопротивление изоляции к нулевому проводу сети). Реле 11 срабатывает и своим контактом 11’ подключает к напряжению питания обмотку второго реле 12, которое своим вторым размыкающим контактом 12’’ разрывает цепь обмотки магнитного пускателя 2, предотвращая (блокируя) его включение. Второе реле 12 становится на блокировку через свой первый замыкающий контакт 12’. Индикатор нормальной работы 9 гаснет, а аварийного состояния загорается, свидетельствуя об аварийном снижении уровня изоляции.The device shown in the drawing, operates as follows. When the machine 1 is turned on, a circuit is formed: network point "a", opening contacts of the reset button 16, diode 13, winding of the first relay 11, first limiting resistor 15, point "b". The rectified voltage by the diode 13 is laid between the motor housing 3 and the network elements after the contacts of the magnetic starter 2. When the insulation resistance decreases at any point of the above network elements, the first relay 11 is activated (the rectified current flows from the phase of the network through the network elements, insulation resistance to the zero wire of the network ) Relay 11 is activated and with its contact 11 ’connects the winding of the second relay 12 to its supply voltage, which, with its second NC contact 12’ ’, breaks the winding circuit of the magnetic starter 2, preventing (blocking) its inclusion. The second relay 12 becomes locked through its first make contact 12 ’. The normal operation indicator 9 goes out, and the emergency state lights up, indicating an emergency decrease in insulation level.
Для приведения устройства в исходное состояние необходимо нажать кнопку "сброс". Во включенном положении пускателя 2 входные зажимы "а" и "b" измерительной цепи закорачиваются, тем самым указанная выше часть цепи из работы исключается, но индикатор 9 нормального состояния продолжает гореть.To bring the device to its original state, you must press the "reset" button. In the on position of the starter 2, the input terminals "a" and "b" of the measuring circuit are shorted, thereby excluding the above part of the circuit from operation, but the indicator 9 of the normal state continues to light.
Во включенном состоянии автомата 1 и пускателя 2 через датчик тока нулевой последовательности 4 проходит векторная сумма токов трех фаз нагрузки, равная нулю при отсутствии тока утечки на корпус ("землю"), индуктируемая ЭДС во вторичной обмотке датчика 4 равна нулю, ток управления тиристора 7 отсутствует, и он закрыт, не влияя на работу устройства.In the on state of the machine 1 and starter 2, the vector sum of the currents of the three load phases passes through the zero-sequence current sensor 4, which is zero in the absence of a leakage current to the housing (ground), the induced EMF in the secondary winding of the sensor 4 is zero, the thyristor control current 7 missing, and it is closed without affecting the operation of the device.
При наличии утечки тока на "землю", что свидетельствует о неисправности изоляции, сумма токов, проходящих через датчик 4, не равна нулю, появляется индуктированная ЭДС на его вторичной обмотке, включается тиристор 7, реле 12, так как упомянутый тиристор шунтирует контакты 11’ и 12’. Контакт 12’’ разрывает цепь обмотки магнитного пускателя 19, и отключается узел 2, и нагрузка отключается от сети. Индикатор 9 гаснет, 10 - загорается. Для приведения устройства в исходное состояние необходимо нажать кнопку "сброс" 16, то есть сопротивление изоляции контролируется непрерывно и автоматически как в отключенном, так и во включенном состоянии нагрузки.If there is a leakage of current to the ground, which indicates a malfunction of insulation, the sum of the currents passing through the sensor 4 is not equal to zero, the induced EMF appears on its secondary winding, thyristor 7, relay 12 are turned on, since the mentioned thyristor shunts contacts 11 ' and 12 '. Contact 12 ’’ breaks the winding circuit of the magnetic starter 19, and node 2 is disconnected, and the load is disconnected from the network. Indicator 9 goes out, 10 - lights up. To bring the device to its initial state, it is necessary to press the reset button 16, that is, the insulation resistance is continuously and automatically monitored both in the disconnected and on state of the load.
Кнопка тестового контроля 18 позволяет осуществлять проверку исправности устройства, где второй ограничительный резистор 17 играет роль сопротивления изоляции, на величину которого произведена настройка устройства.The test control button 18 allows you to check the health of the device, where the second limiting resistor 17 plays the role of insulation resistance, the value of which the device is configured.
Авторами испытано предложенное устройство. При этом получены следующие результаты: при сопротивлении изоляции 30-150 кОм и утечки тока более 0,1А происходило либо блокирование включения, либо отключение устройства. В качестве нагрузки использовались электродвигатели мощностью до 55 кВт, напряжением 380 В.The authors tested the proposed device. The following results were obtained: with an insulation resistance of 30-150 kOhm and a current leakage of more than 0.1 A, either the inclusion was blocked or the device was turned off. Electric motors with power up to 55 kW and voltage of 380 V were used as a load.
Таким образом, предложенное устройство может осуществлять автоматический и непрерывный контроль сопротивления изоляции электроустановки как в отключенном, так и во включенном ее состоянии.Thus, the proposed device can carry out automatic and continuous monitoring of the insulation resistance of the electrical installation both in the off and on state.
Приведенные данные и сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого изобретения.The above data and information confirm the feasibility of the invention.
Источники информацииSources of information
1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергия, 1979, рис.7.13, с.274.1. Dolin P.A. Fundamentals of safety in electrical installations. - M .: Energy, 1979, Fig. 7.13, p. 274.
2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергия, 1979, рис.7.14, с.274.2. Dolin P.A. Fundamentals of safety in electrical installations. - M .: Energy, 1979, Fig. 7.14, p. 274.
3. Патент РФ № 2183375, кл.Н 02 Н 3/16, G 01 R 31/08, опубл. 2002, Бюл. № 16.3. RF patent No. 2183375, class N 02 N 3/16, G 01 R 31/08, publ. 2002, Bull. Number 16.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131772/28A RU2229764C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131772/28A RU2229764C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2229764C1 true RU2229764C1 (en) | 2004-05-27 |
| RU2002131772A RU2002131772A (en) | 2004-07-20 |
Family
ID=32679272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002131772/28A RU2229764C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2229764C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7816894B2 (en) | 2006-06-23 | 2010-10-19 | Electro-Chance, Llc | Method and apparatus for regulating voltage |
| RU2737349C1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-11-27 | Федеральное казенное учреждение Войсковая часть 25776 | Insulation control system for electric circuits with blind-earthed neutral |
-
2002
- 2002-11-27 RU RU2002131772/28A patent/RU2229764C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7816894B2 (en) | 2006-06-23 | 2010-10-19 | Electro-Chance, Llc | Method and apparatus for regulating voltage |
| RU2737349C1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-11-27 | Федеральное казенное учреждение Войсковая часть 25776 | Insulation control system for electric circuits with blind-earthed neutral |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5825599A (en) | Ground fault circuit interrupter system with uncommitted contacts | |
| CA2512692C (en) | Circuit interrupter including arc fault test and/or ground fault test failure indicator | |
| CN107394744B (en) | Device for detecting fault current | |
| CN108604494B (en) | Real-time detection/repair system for power line fault of power distribution system and construction method thereof | |
| CN1842951B (en) | Method and safety device for ground fault protection circuit | |
| KR101759598B1 (en) | Digital relay with sensibility of secondary circuit opening | |
| US20070159738A1 (en) | Receptacle providing sustained excessive voltage protection | |
| KR102058400B1 (en) | Apparatus for discriminating instantaneous current in power grid line | |
| US20110178649A1 (en) | Method for preventing electric shock by contact with connected-to-ground electric appliances and installations, and apparatus therefor | |
| RU198896U1 (en) | Conductor damage protection device | |
| RU2229764C1 (en) | Device for checking insulation resistance and leakage current in power installations | |
| US20080054831A1 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
| JP2009224285A (en) | Circuit breaker unit | |
| SU1003226A1 (en) | Method of testing serviseability of differential-phase protection, device for dial-phase protection of electric installation with voltage regulator and unit for testing serviceability of differential and differential-phase protection | |
| RU2271059C1 (en) | Differential device for ground fault detection and protection of electrical machines and apparatuses | |
| RU2785005C1 (en) | Device for protecting a three-phase electrical installation from open-phase operation | |
| RU2304833C1 (en) | Electrical equipment ground fault test system and equipment operator protective gear | |
| RU2791057C1 (en) | Device for protection from arc circuits and overcurrent with serviceability control | |
| RU2242829C2 (en) | Ground fault detecting and protecting device for electrical machines and apparatuses (alternatives) | |
| RU2763031C1 (en) | Differential current device block | |
| RU2824649C1 (en) | Modular device and method for protecting person from electric shock | |
| RU2183375C2 (en) | Device to protect and test resistance of insulation of electric apparatuses | |
| RU2199788C2 (en) | Device testing serviceability of ac overcurrent protection | |
| RU2157039C1 (en) | Electrical installation ground detecting and protective device | |
| RU98640U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061128 |