SU1765785A1 - Устройство дл измерени сопротивлени изол ции электрических сетей переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в измерительной технике дл  измерени  сопротивлени  изол ции однофазных или трехфазных сетей переменного тока, наход щихс  под рабочим напр жением , причем контролируема  сеть может содержать приемники электроэнерги  посто нного тока, получающие питание от полупроводниковых выпр мителей. Сущность изобретени : уменьшение погрешности измерений сопротивлени  изол ции в сет х, содержащих полупроводниковые выпр мители , за счет учета результатов измерений напр жений фаз относительно земли в различных выпр мленных пол рност х Кроме того, данное устройство обеспечивает повышение безопасности измерений за счет применени  высокоомного вольтметра взамен низкоомного миллиамперметра 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а более конкретно - к области измерени  сопротивлени  изол ции изолированных от земли однофазных или трехфазных электрических сетей переменного |тока, наход щихс  под рабочим напр жением .

Известно устройство дл  измерени  сопротивлени  изол ции сетей переменного тока по 1, содержащее согласующий трехфазный выпр мительный мост, подключенный к фазам контролируемой сети, и

переменный резистор (потенциометр), подключенный к выходу этого моста; подвижный контакт потенциометра через амперметр, ограничительный резистор и двухполюсный переключатель св зан с заземлением , при этом в первом положении переключател  его выходные контакты закорочены , а во втором положении между ними включен вспомогательный источник посто нного измерительного напр жени . В первом положении переключател  путем перемещени  подвижного контакта потенциометра производитс  балансировка моста , образованного плечами потенциометра и сопротивлени ми изол ции полюсов (фаз) контролируемой сети (фиксируетс  по нулевому отсчету амперметра). Во втором поло- 5 жении переключател  в диагональ моста, содержащую амперметр и ограничительный резистор, включаетс  источник измерительного напр жени ; при этом величина тока и диагонали оказываетс  функцией сопротив- 10 лени  изол ции сети. Дл  уменьшени  погрешности потенциометр выполн ют низкоомным.

К недостаткам этого устройства следует отнести относительно высокую стоимость 15 устройства, обусловленную наличием специального низкоомного потенциометра и вспомогательного источника стабилизированного посто нного напр жени , Кроме того, в результате включени  низкоомного 20 потенциометра на полное выпр мленное напр жение сети (500 В дл  контролируемой сети 380 В) повышаетс  активна  мощность , выдел ема  нз потенциометре; в результате снижаетс  его надежность.25

Известно более надежное и более дешевое устройство дл  измерени  сопротивлени  изол ции сетей переменного тока 2, содержащее группу полупроводниковых выпр мителей по числу линейных проводов 30 контролируемой сети, одноименные электроды которых подсоединены к линейным проводам, а другие одноименные электроды соединены в общую точку и через ограничительный резистор подключены к 35 заземлителю; схема устройства содержит также вольтметр посто нного тока, подключенный между одним из линейных проводов сети и заземлителем, При такой схеме включени  напр жение, измер емое вольтмет- 40 ром (посто нна  составл юща  в кривой .напр жени  фаза - земл ) оказываетс  однозначной функцией искомого сопротивлени  изол ции. Однако экспериментально установлено, что и это устройство имеет су- 45 щественный недостаток - тер ет достоверность показаний в том случае, если контролируема  сеть содержит хот  бы один электроприемник посто нного тока, подключенный к ней через полупроводни- 50 ковый выпр мительный мост. Устройство не имеет дополнительной погрешности только в двух случа х - когда в контролируемой сети переменного тока нет вентильной нагрузки и когда сопротивлени  изол ции RI 55 и R2 полюсов вентильной нагрузки равны между собой. В общем виде, когда цепи посто нного тока за выпр мительными мостами имеют неравные сопротивлени  изол ции полюсов (Ri - R2), вольтметр может

показывать любое произвольное значение, как меньшее, так и большее фактического (в зависимости от соотношени  сопротивлений Ri и Ra).

Известно достаточно простое устройство 3 дл  измерени  сопротивлени  изол ции электрических сетей переменного тока, которое принимаем за прототип.

Это устройство содержит три вентил  (полупроводниковых выпр мител ), катоды которых подключены к линейным проводам контролируемой сети, а аноды объединены в общую точку, котора  через амперметр (обмотку токового реле) св зана с заземлителем .

В процессе изменени  мгновенных значений фазных напр жений источника электроэнергии вентили поочередно открываютс  и закрываютс . Всегда открыт вентиль той фазы, котора  имеет в данный момент наибольшее положительное значение напр жени . Эта фаза через сопротивление RM (амперметра или обмотку токового реле) замыкаетс  на землю, и через амперметр протекает ток изм(т), завис щий при данном напр жении сети с амплитудой Um от сопротивлений изол ции двух других фаз. Среднее значение (посто нна  составл юща ) этого тока за период изменени  рабочего напр жени  определ етс  выражением:

Юр3 V3 Um 2п Rw + R

то есть среднее значение тока  вл етс  однозначной функцией эквивалентного сопротивлени  изол ции сети R.

Это устройство несложно по конструкции и удобно при пользовании, но имеет р д недостатков. На каждом периоде изменени  рабочего напр жени  сети кажда  из фаз поочередно замыкаетс  на землю, чем ухудшаютс  услови  безопасности (например , при глубоком однофазном снижении сопротивлени  изол ции может возникнуть опасный режим двухфазного короткого замыкани  через землю). Если в сети имеютс  электроприемники посто нного тока, гальванически св занные с цеп ми переменного тока через полупроводниковые выпр мители, то при этом ток в измерительной цепи не будет  вл тьс  однозначной функцией эквивалентного сопротивлени  изол ции сети 4. Результат измерений может быть в сотни раз выше фактического значени  сопротивлени  изол ции, в св зи с чем так же, как и в первом случае, ухудшаютс  услови  безопасности при эксплуатации сети (обслуживающий персонал не может обнаружить пожароопасное снижение сопротивлени  изол ции и своевременно прин ть меры к устранению неисправности ). Вследствие гиперболической зависимости тока в измерительной цепи от сопротивлени  изол ции образуетс  недостаточна  точность измерений в неразветвленных сет х, содержащих ограниченное количество приемников электроэнергии и соответственно имеющих достаточно высокий уровень сопротивлени  изол ции в кор- .альных услови х при отсутствии повреждений. Этот недостаток не позвол ет организовать процессы диагностики состо ни  изол ции.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерений и повышение безопасности устройства при сохранении его низкой стоимости.

Цель уменьшени  погрешности измерений в сет х, содержащих полупроводниковые выпр мители дл  питани  нагрузки посто нного тока, достигаетс  тем, что устройство-прототип снабжено второй группой вентилей, идентично имеющимс  в прототипе, но включенных в противоположной пол рности, и двухполюсным переключателем на три положени , неподвижные контакты которого соединены с общими точками групп выпр мителей и заземлите- лем (корпусом автономного объекта) в следующей последовательности: в положении 1 - с двум  общими точками; в положении 2-е анодами и заземлителем; в положении 3-е заземлителем и катодами, а к подвижным контактам которого подключен вход измерительного прибора посто нного тока.

Цель уменьшени  погрешности измерений в сет х с небольшим количеством приемников электроэнергии, то есть при эксплуатационных изменени х структуры контролируемой сети, достигаетс  путем введени  в устройство блока изменени  внутреннего сопротивлени  измерительного прибора (с двум  входами) и блока нормировани  сопротивлени  изол ции (переключател ), причем один вход первого блока св зан с подвижными контактами двухполюсного переключател , второй вход - с выходом блока нормировани , а выход - с входом измерительного прибора посто нного тока.

Цель повышени  безопасности измере- ; ний достигаетс  путем применени  высоко- омного измерительного прибора (вольтметра ) взамен микроамперметра. ч На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. На схеме индексом 1 обозначена контролируема  сеть, включающа  в себ  фазы А, В, С, эквивалентное сопротивление нагрузки переменного тока ZH, полупроводниковые выпр мители В (силовые или маломощные, на схеме показан

один выпр мительный мост из вентилей V1-V6), эквивалентное сопротивление нагрузки посто нного тока RH и эквивалентные сопротивлени  изол ции фаз сети переменного тока га, ге, гс и полюсов цепей

0 посто нного тока RI и R2 (емкости относительно земли на схеме не показаны).

Устройство дл  измерени  сопротивлени  изол ции содержит следующие конструктивные элементы; 2 - перва  группа

5 вентилей (выпр мителей); 3 - втора  группа вентилей (выпр мителей); 4 - двухполюсный переключатель на три положени  с не- подвижными контактами 5-10 и подвижными 11 и 12; 13 - заземлитель; 14 0 блок изменени  внутреннего сопротивле- ни  вольтметра; 15 - блок нормировани  сопротивлени  изол ции; 16 - измерительный прибор посто нного тока с внутренним сопротивлением RB (вольтметр магнито5 электрической системы). Кажда  из групп вентилей 2 и 3 содержит по 3 вентил  (соответственно числу проводов контролируемой сети), при этом в группе 2 вентили катодами подключены к линейным проводам, а аноды

0 соединены в общую точку; в группе 3 аноды вентилей подключены к линейным проводам , а катоды соединены в общую точку. К подвижным контактам 11 и 12 переключател  4 подключен блок изменени  внутренне5 го сопротивлени  вольтметра 14, вход которого соединен с блоком нормировани  сопротивлени  изол ции 15, а выход - с измерительной частью вольтметра 16. Неподвижные контакты 5, 6 и 8, 10 переключа0 тел  4 св заны с общими точками группы 2 и группы 3 вентилей соответственно, а контакты 7 и 9 соединены с заземлителем 13 (корпусом автономного объекта).г

Работа устройства осуществл етс  сле5 дующим образом. В положении 1 переключател  4 при заданном значении внутреннего сопротивлени  RB вольтметром 16 фиксируетс  среднее значение выпр мленного напр жени  Ucp между общими точками

0 групп вентилей 2 и 3. Переключатель 4 переводитс  в положение 2, при этом вольтметр 16 при заданном RB подключаетс  к анодам группы 2 вентилей и заземлителю и фиксирует среднее значение Uicp напр же5 ни  «трех фаз относительно земли, выпр мленного в положительной пол рности.в Затем переключатель 4 переводитс  в положение 3, в котором вольтметр 16 при том же значении внутреннего сопротивлени  RB «подключаетс  к катодам группы 3 вентилей

и заземлителю и фиксирует среднее значение U2cp напр жени  трех фаз относительно земли, выпр мленного в отрицательной пол рности .

Искомое значение эквивалентного сопротивлени  изол ции сети рассчитываетс  по формуле:

R RB1

-QUicpl + lUacp Uicpl + IU2CPI

(1)

где RB - внутреннее сопротивление вольтметра; lUcpl, I Uicpl, IU2cpl -абсолютные значени  измеренных напр жений,

Формула (1) выведена теоретически и подтверждена экспериментально на физической модели электроустановки с известными параметрами путей утечки на землю.

В процессе функционировани  контролируемой сети может измен тьс  ее струк тура и, соответственно, значение сопротивлени  изол ции. Наибольша  точность измерений достигаетс  при согласовании внутреннего сопротивлени  вольтметра RB с измер емым сопротивлением изол ции. Поэтому в устройстве дл  измерени  сопротивлени  изол ции блок 14 конструктивно представл ет собой набор резисторов различных номиналов, а блок 15 - переключатель, измен ющий значение резисторов блока 14 при измерении текущего значени  сопротивлени  изол ции сети. Переключателем управл ет оператор.

Claims (1)

1.IXL

.„J...

I I

н

---14

Г

1.IXL.J

Й- i «о

.

-#- I ISJ.J

-(Х ..

М