SU1653060A1

SU1653060A1 - Device for monitoring insulation resistance and disconnection of elements in ungrounded networks

Info

Publication number: SU1653060A1
Application number: SU894703052A
Authority: SU
Inventors: Юрий Григорьевич Бацежев; Геннадий Филиппович Горбачев; Валерий Иванович Петуров
Original assignee: Московский Горный Институт
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-05-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл непрерывного пофазного контрол сопротивлени изол ции электрической сети с изолированной нейтралью . Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем обеспечени контрол пофазного сопротивлени изол ции электрической сети. Контроль сопротивлени изол ции осуществл етс оперативным током, получаемым оттрех диодных групп 10-11, 12-13, 14-15. На вторичной обмотке 5 трансформатора 4 тока нулевой последовательности наводитс ЭДС, обусловленна током, обтекающим сопротивление 33 изол ции контролируемого участка. Указатель 6 показывает сопротивление изол ции контролируемого участка, а указатель 29 - общее суммарное сопротивление изол ции контролируемого и сопр женного участков сети. Дл определени величин пофазных сопротивлений изол ции всей сети используютс следующие расчетные выражени : дл фазы A -UA Ui - U2, дл фазы В - Us Ui - Us; дл фазы С - Uc U + 2Ui - U2 - Уз, где Ui - показание измерительного прибора 6, U2 - показание измерительного прибора 27, Уз показание измерительного прибора 28; U - показание измерительного прибора 29. 1 ил. (Л СThe invention relates to electrical engineering and can be used for continuous phase-by-phase monitoring of the insulation resistance of an electrical network with insulated neutral. The aim of the invention is to extend the functionality by providing control of the phase resistance of the insulation of the electrical network. Insulation resistance is monitored by operating current, received from the diode groups 10-11, 12-13, 14-15. On the secondary winding 5 of the zero sequence current transformer 4, an emf is induced due to the current flowing around the insulation resistance 33 of the monitored section. Pointer 6 indicates the insulation resistance of the monitored section, and pointer 29 indicates the total total insulation resistance of the monitored and adjacent sections of the network. The following design expressions are used to determine the values of the phase resistances of the insulation of the entire network: for phase A -UA Ui - U2, for phase B - Us Ui - Us; for phase C - Uc U + 2Ui - U2 - Ouse, where Ui is the reading of the measuring device 6, U2 is the reading of the measuring device 27, Ouse is the reading of the measuring device 28; U - meter reading 29. 1 Il. (Ls

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для непрерывного пофазного контроля сопротивления изоляции электрической сети с изолированной нейтралью.The invention relates to electrical engineering and can be used for continuous phase-by-phase control of the insulation resistance of an electrical network with isolated neutral.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения контроля пофазного сопротивления изоляции электрической сети.The purpose of the invention is the expansion of functionality by providing control phase-by-phase insulation resistance of the electrical network.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Устройство для контроля сопротивления изоляции и защитного отключения в сетях с изолированной нейтралью содержит источник 1’ питания с заземлителем 2, резистор 3, трансформатор 4 тока нулевой последовательности, во вторичную обмотку 5 которого включен указатель 6 уровня изоляции (измерительный прибор), и дополнительные трансформаторы 7 и 8 тока нулевой последовательности. Параллельно указателю 6 уровня изоляции включена отключающая катушка 9. Диоды 10-15 с последоватально включенными токоограничивающими резисторами 16-21 соединены встречно-параллельно, образуя три группы. Каждая группа диодов; одним общим концом подключается к одной из фаз сети, а другие общие концы двух групп диодов 10, 11 и 12,13 посредством двух проводов 22 и 23, каждый из которых пропущен через окно одного из дополнительных трансформаторов 7 и 8 тока нулевой последовательности соответственно, объединены с концом третьей группы диодов 14 и 15, образуя общую точку. Общая точка диодных групп с помощью соединительного провода 24 подключается к резистору 3. Во вторичные обмотки 25 и 26 трансформаторов 7 и 8 тока нулевой последовательности включены указатели 27 и 28 уровня изоляции (измерительные приборы). Параллельно резистору подключен указатель 29 уровня изоляции (измерительный прибор). Трансформаторы 4, 7 и 8 тока нулевой последовательности включены в сеть после выключателя 30. Сопротивление 31 изоляции относится к сопряженному участку сети между силовым трансформатором 32 и трансформатором 4 тока нулевой последовательности, а сопротивление изоляции 33 относится к контролируемому участку сети после трансформатора тока нулевой последовательности.The device for monitoring the insulation resistance and protective shutdown in networks with isolated neutral contains a power supply 1 'with an earthing switch 2, a resistor 3, a zero-sequence current transformer 4, the secondary winding of which 5 includes an insulation level indicator 6 (measuring device), and additional transformers 7 and 8 zero sequence currents. In parallel with the insulation level indicator 6, a trip coil 9 is turned on. Diodes 10-15 with successively connected current-limiting resistors 16-21 are connected counter-parallel, forming three groups. Each group of diodes; one common end is connected to one of the phases of the network, and the other common ends of two groups of diodes 10, 11 and 12,13 by means of two wires 22 and 23, each of which is passed through the window of one of the additional transformers 7 and 8 of the zero sequence current, respectively, are combined with the end of the third group of diodes 14 and 15, forming a common point. The common point of the diode groups using the connecting wire 24 is connected to the resistor 3. In the secondary windings 25 and 26 of the transformers 7 and 8 of the zero sequence current included indicators 27 and 28 of the insulation level (measuring instruments). In parallel with the resistor, an insulation level indicator 29 (measuring device) is connected. The zero sequence current transformers 4, 7, and 8 are connected to the network after the switch 30. The insulation resistance 31 refers to the paired section of the network between the power transformer 32 and the zero sequence current transformer 4, and the insulation resistance 33 refers to the monitored section of the network after the zero sequence current transformer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При положительной полуволне на резисторе 3 общий ток I от источника 1 питания проходит по соединительному проводу 24 через трансформатор 4 тока нулевой последовательности (ТТНГ1) к общей точке диод ных групп, в которой разветвляется на составляющие 1д, 1в, 1с. Составляющие тока !д и 1в протекают соответственно по проводам 22 и 23, пересекая при этом пространство внутри ΤΤΗΓ1 7 и 8 соответственно, после чего через диоды 11 и 13 подходят к фазам А и В сети. Составляющая тока 1с подходит к фазе С сети непосредственно через диод 15. В месте подключения к фазам сети тока 1д , 1в и 1с разветвляются на составляющие 1д\ Из', Ic¹, протекающие через токопроводы фаз и сопротивление 33 изоляции контролируемого участка к источнику 1 питания, и составляющие 1д, Ib¹¹, 1с, протекающие через токопроводы фаз и сопротивление 31 изоляции сопряженного участка к источнику 1 питания. Принимая во внимание, что !д' Ib* + Ic¹ = 1¹ и 1д ¹¹ + 1_В» + 1с ¹¹ = l”. а также, что I ~ I¹ + I ¹¹ и учитывая, что ток !’’дважды пересекает пространство внутри ТТНП 4 в противоположных направлениях, во вторичной обмотке 5 ТТНП 4 наводится ЭДС, обусловленная током h == ί^! т ί¹⁵- I'¹ =·^; 1' и указатель 6 показывает общее сопротивление изоляции контролируемого участка.With a positive half-wave on resistor 3, the total current I from the power supply 1 passes through the connecting wire 24 through the zero sequence current transformer 4 (TTNG1) to the common point of the diode groups, at which it branches into components 1d, 1v, 1s. The components of the current! D and 1c flow through the wires 22 and 23, respectively, crossing the space inside ΤΤΗΓ1 7 and 8, respectively, after which they go through the diodes 11 and 13 to the phases A and B of the network. The component of current 1c approaches phase C of the network directly through diode 15. At the point of connection to the phases of the network, currents 1d, 1v and 1c branch out into components 1d \ Of ', Ic ¹ flowing through the phase conductors and insulation resistance 33 of the controlled section to power supply 1 , and components 1e, Ib ¹¹ , 1c, flowing through the current conductors of the phases and the insulation resistance 31 of the conjugated section to the power source 1. Taking into account that! D 'Ib * + Ic ¹ = 1 ¹ and 1d ¹¹ + 1 _V ”+ 1s ¹¹ = l”. and also that I ~ I ¹ + I ¹¹ and taking into account that the current! '' twice crosses the space inside the CTNP 4 in opposite directions, an EMF is induced in the secondary winding 5 of the TTNP 4, due to the current h == ί ^! t ί ¹⁵ - I ' ¹ = · ^; 1 'and pointer 6 shows the total insulation resistance of the monitored section.

Через ТТНП 7 проходит результирующий ток 12, складывающийся из токов 1д', 1в¹. 1с¹, проходящих через токопроводы фаз и сопротивление 33 изоляции контролируемого участка к источнику 1 питания, и тока 1а, протекающего от источника 1 питания по соединительному проводу 24 и далее пс· проводу 22, пересекая при этом пространство внутри ТТНП 7, через диод 11 к Фазе А. сети. Поскольку 1а¹ + 1в* + 1с^! == I¹, зо вторичной обмотке 25 ТТНП 7 наводится ЭДС, обусловленная током 12·== 1^! + 1а. Поэтому сопротивление изоляции фазы А всей сети, пропорциональное току 1а, определяется как разность показаний указателей 6 и 27.Through TTNP 7 passes the resulting current 12, which consists of currents 1d ', 1v ¹ . 1c ¹ , passing through the phase conductors and insulation resistance 33 of the controlled section to the power supply 1, and current 1a, flowing from the power supply 1 through the connecting wire 24 and then ps · wire 22, crossing the space inside the transformer substation 7, through the diode 11 to Phase A. Network. Since 1a ¹ + 1v * + 1s ^! == I ¹ , the secondary winding of 25 TTNP 7 induces EMF due to the current 12 · == 1 ^! + 1a. Therefore, the insulation resistance of phase A of the entire network, proportional to the current 1a, is determined as the difference in the readings of the pointers 6 and 27.

Поскольку составляющие результирующего тока 1з, проходящего через ТТНП; 8. определяются как и для ТТНП 7, во вторичной обмотке 26 ТТНП 8 .наводится ЭДС, обусловленная током 1з то^! + !в, а сопротивление изоляции фазы В всей сети, пропорциональное току 1в, по аналогии определяется как разность показаний указателей 6 -л 28.Since the components of the resulting current 1z passing through the TTNP; 8. are determined, as for TTNP 7, in the secondary winding 26 of TTNP 8. induced EMF due to the current 1z then ^! +! in, and the insulation resistance of the phase In the entire network, proportional to the current 1v, is defined by analogy as the difference in the readings of the pointers 6-l 28.

Указатель 29 показывает величину общего сопротивления изоляции всей сети. пропорциональную току ! ТО' + 1 ¹¹ « |д Т ‘В + 1с, протекающему через резистор 3. Исходя из этого, ток 1с, пропорциональный сопротивлению изоляции фазы С асей сети, определяется по выражению 1с = 1 - 2'Ί ·· 12 - 1зПри отрицательной полуволне на резисторе 3 общий ток ΐ от исто»цщка 1 питания разделяется на две со-сгааля:-щие: ток !', складыэающийся из токов !/.?, !в'. к;^!. прохо5 дящих через сопротивление 33 изоляции контролируемого участка и токопроводы фаз к точке подключения диодных групп к фазам сети, и ток I , состоящий из токов 1д, Ib',' 1с” проходящих через сопротивление 31 изоляции сопряженного участка и токопроводы фаз к точкам подключения диодных групп к фазам сети. В этих точках токи 1д¹ и 1д,1в и 1в , 1с и1с попарно складываются, образуя токи 1а, 1в и 1с соответственно. Токи 1а и 1в проходят через диоды 10 и 12 провода 22 и 23, пересекая при этом пространство внутри ТТНП 7 и 8 соответственно, к общей точке диодных групп. Ток 1с подходит к общей точке диодных групп непосредственно через диод 14. В этой точке токи !д, 1в и Ic складываются, образуя результирующий ток I, который протекает через соединительный провод 24, пересекая при этом пространство внутри ТТНП 4, к источнику 1 питания. Поскольку !д¹ + Ib¹ + Ic¹ = 1¹ и 1д+ 1в^и+ Ic' = I ” а также 1 = 1¹ + I', и учитывая, что ток I¹¹ дважды пересекает пространство внутри ТТНП 4 в противоположных направлениях, во вторичной обмотке 5 ТТНП 4 наводится ЭДС, обусловленная током h = I ’, и указатель 6 вновь показывает общее сопротивление изоляции контролируемого участ ка.The pointer 29 shows the value of the total insulation resistance of the entire network. proportional to current! TO '+ 1 ¹¹ "| d T' B + 1s flowing through resistor 3. On this basis, a current of 1s, proportional to the insulation resistance of phase C of your network, is determined by the expression 1s = 1 - 2'Ί ·· 12 - 1z for negative In the half-wave on resistor 3, the total current ΐ from the source ”of the power supply 1 is divided into two parts: -the: current! ', which is composed of currents! /.?,! в'. to; ^! . passing through the insulation resistance 33 of the monitored section and the phase conductors to the point of connection of the diode groups to the network phases, and the current I, consisting of currents 1e, Ib ',' 1s ”passing through the insulation resistance 31 of the conjugated section and phase conductors to the points of connecting the diode groups to network phases. At these points, the currents 1d ¹ and 1d, 1v and 1v, 1s and 1s add up in pairs, forming currents 1a, 1v and 1s, respectively. The currents 1a and 1c pass through the diodes 10 and 12 of the wire 22 and 23, while crossing the space inside the TTNP 7 and 8, respectively, to the common point of the diode groups. Current 1c approaches the common point of the diode groups directly through diode 14. At this point, the currents! D, 1c and Ic add up, forming the resulting current I, which flows through the connecting wire 24, crossing the space inside the TTNP 4, to the power supply 1. Since! D ¹ + Ib ¹ + Ic ¹ = 1 ¹ and 1e + 1v ^and + Ic '= I ”as well as 1 = 1 ¹ + I', and taking into account that the current I ¹¹ crosses the space inside the transformer substation 4 twice in opposite directions , in the secondary winding 5 of TTNP 4, an EMF is induced due to the current h = I ', and pointer 6 again shows the total insulation resistance of the monitored section.

Через ТТНП 7 проходит результирующий ток 1г, складывающийся из токов 1а¹, 1в’, 1с¹, протекающих от источника 1 питания, через сопротивление 33 изоляции контролируемого участка и токопроводы фаз, и тока Iа. протекающего от фазы А через диод 10 по проводу 22, пересекая при этом пространство внутри ТТНП 7, к- общей точке диодных групп, а затем через соединительный, провод 24 к источнику^ питания. Покольку 1д^! + 1в’ + Ic¹ = I во вторичной обмотке 25 ТТНП 7 наводится ЭДС. обусловленная током 1г == 1¹ + 1а. Поэтому сопротивление изоляции фазы А всей сети, пропорциональное току 1д определяется разностью показаний указателей 6 и 27.Through TTNP 7 passes the resulting current 1g, consisting of currents 1a ¹ , 1v ', 1s ¹ , flowing from the power source 1, through the insulation resistance 33 of the controlled section and the current conductors of the phases, and current Ia. flowing from phase A through a diode 10 through a wire 22, while crossing the space inside the TTNP 7, to the common point of the diode groups, and then through the connecting wire 24 to the power supply. Since 1d ^! + 1B '+ Ic ¹ = I in the secondary winding of 25 TTNP 7 induced EMF. due to the current 1g == 1 ¹ + 1a. Therefore, the insulation resistance of phase A of the entire network, proportional to the current 1d, is determined by the difference in the readings of pointers 6 and 27.

Так как составляющие результирующего тока !з, проходящего через ТТНП 8 определяются так же как и для ТТНП 7, во вторичной обмотке 26 ТТНП 8 наводитсяSince the components of the resulting current! Z passing through the TTNP 8 are determined in the same way as for the TTNP 7, in the secondary winding 26 of the TTNP 8 is induced

ЭДС, как и во время положительного полупериоад, обусловленная током 1з = I¹ + 1в, а сопротивление изоляции фазы В всей сети, пропорциональное току 1в, снова определяется как разность показаний приборов 6 и 28.EMF, as during the positive half-cycle, due to the current 1z = I ¹ + 1v, and the insulation resistance of the phase In the entire network, proportional to the current 1v, is again determined as the difference in the readings of devices 6 and 28.

Поскольку указатель 29 вновь показывает величину общего сопротивления изоляции всей сети, пропорциональную току I = I* + |^и = |д + Jg + Ic, протекающему через резистор 3, ток !с, пропорциональный со противлению изоляции фазы С всей сети, определяет.ся по выражениюSince the pointer 29 again shows the value of the total insulation resistance of the entire network, proportional to the current I = I * + | ^and = | d + Jg + Ic flowing through the resistor 3, the current! s, proportional to the insulation resistance of phase C of the entire network, is determined by the expression

Ic = I + 211 - 1г - 1з.Ic = I + 211 - 1g - 1h.

Таким образом, величины результирую5 щих токов Ιι, I2,1з, протекающих через ТТНП 4, 7 и 8, а значит, и показания измерительных приборов 6, 27, 28 и 29 не зависят от полярности напряжения на источнике питания и одинаковы при положительной и отри10 цательной полуволнах. Поэтому, переходя от токов к показаниям измерительных приборов, можно записать следующие выражения для определения величин сопротивления изоляции:Thus, the values of the resulting currents Ιι, I2.1z flowing through the CTLFs 4, 7, and 8, and hence the readings of measuring devices 6, 27, 28, and 29, are independent of the polarity of the voltage at the power source and are the same for positive and negative solid half-waves. Therefore, moving from currents to readings of measuring instruments, we can write the following expressions for determining the values of insulation resistance:

Ucy = U - U1 - сопротивление изоляции сопряженного участка сети;Ucy = U - U1 - insulation resistance of the conjugated network section;

Ua = U1 - U2 - сопротивление изоляции фазы А всей сети;Ua = U1 - U2 - insulation resistance of phase A of the entire network;

Ub = U1 - U3 - сопротивление изоляции 20 фазы В всей сети;Ub = U1 - U3 - insulation resistance of phase 20 In the entire network;

Uc = U + 2Ui - U2 - U3 - сопротивление изоляции фазы С всей сети, где Ui - сопротивление изоляции контролируемого участка сети;Uc = U + 2Ui - U2 - U3 is the insulation resistance of phase C of the entire network, where Ui is the insulation resistance of the monitored section of the network;

U-общеесопротивление изоляции контролируемого и сопряженного участка сети; причем Ui находят по показаниям измерительного прибора 6; U2 - по показаниям измерительного прибора 27; U3 - по показа30 ниям измерительного прибора 28: U - по показаниям измерительного прибора 29.U-general insulation resistance of the controlled and associated network section; moreover, Ui are found from the readings of the measuring device 6; U2 - according to the testimony of the measuring device 27; U3 - according to the readings of the measuring device 28: U - according to the readings of the measuring device 29.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет наряду с общим сопротивлением изоляции сети 35 контролировать также и пофазное сопротивление изоляции, что способствует повышению уровня электробезопасности и надежности при эксплуатации электрических сетей с изолированной нейтралью за 40 счет более оперативного выявления и устранения повреждений, а также дает возможность овуществлять диагностику и прогнозирование состояния изоляции на основе дополнительно получаемой инфор45 мации.The proposed device in comparison with the prototype allows along with the general insulation resistance of the network 35 to control also phase-by-phase insulation resistance, which helps to increase the level of electrical safety and reliability during operation of electric networks with isolated neutral for 40 due to more rapid detection and elimination of damage, and also makes it possible to realize diagnostics and prediction of the isolation state based on additional information received.

Claims

Claim

Device for monitoring insulation resistance and protective shutdown in networks with insulated neutral, 50 containing a power source with an earthing switch, in the output circuit of which is included a resistor. connected to another terminal with a connecting wire passed through the window of a zero-sequence current transformer 55, into the secondary winding of which a first insulation level indicator is connected, in parallel with which a trip coil is connected, having terminals for connecting diodes with series-connected limiting resistors, while parallel a second insulation level indicator is included in said resistor, characterized in that, in order to expand functionality by providing 5 to In order to monitor the phase-by-phase insulation resistance of the electric network, it is equipped with two additional zero-sequence current transformers with current level indicators, and diodes with limiting resistors 10 are connected in pairs in opposite-parallel form three groups, the output of the first group being connected to the connecting wire, and the conclusions two other groups through two wires, each of which is passed through the window of one of the two additional zero-sequence current transformers, combined with home of the first group.