Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, содержащее источник оперативного напряжения, множительноделительный блок, сумматор, запоминающий элемент, четыре ключа и три индикатора , причем первый выход источника оперативного напряжения соединен с землей, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два датчика тока, два датчика напряжения, блок дифференцирования , пороговый элемент, элемент зацержки , два одновибратора, два.элемента И, ключ и индикатор,причем второй выход источника оперативного напряжения через первый датчик тока соединен с первым датчиком напряжения и первой входной клеммой и через второй датчик тока и первый ключ соединен с другими входами обоих датчиков напряжения и второй входной клеммой, информационные выходы обоих датчиков напряжения подсоединены к первому и второму входам множительноделительного блока, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, выход множительноделительного блока через второй ключ соединен с первым индикатором, информационный выход первого датчика тока соединен с первым входом сумматора и через третий ключ с входом второго индикатора, информационный выход второго датчика тока соединен с вторым входом сумматора и первьм входом первого логического элемента И и через ,четвертый ключ с входом третьего индикатора и первым входом запомина1ощего элемента, выход сумматора соединен через пятый ключе входомчетвер-д того индикатора и через последователь но® включенные блок дифференцирования и (Л пороговый элемент с входами элемента задержки и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с управляелими входами третьего, четвертого и пятого ключей, выхвд элемента задержки соединен с входом второго одновибратора, первый выход кооо да 1 торого соединен с управляемым входом первого ключа и вторым входом -второго логического элемента И а второй выход соединен с входом запою минающего элемента, выход второго ло гического элемента И соединен с управ ляемым входом второго ключа, а другой вход второго датч1у(а напряжения соединен с землей.

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ а 01 К 27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ :; - -,:,:.",„

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ - . / (21) 3331208/18-21 (22) 27.08.81 (46). 30.03.83. Вюл, )) 12 (72) Л.Н. Карпиловский.и В.М. Ребров (53) 621.317.73 088.8 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)Р 370551, кл. G 01 R 27/18, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 661414, кл. G 01 R 27/18, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, содержащее источник оперативного напряжения, множительноделительный блок, сумматор, запоминающий элемент, четыре ключа и три индикатора, причем первый выход источника оперативного напряжения соединен с землей, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,-в него введены два датчика тока, два датчика напряжения, блок дифференцирования, пороговый элемент, элемент за цержки, два одновибратора, два.элемента И, ключ и индикатор, причем второй выход источника оперативного напряжения через первый датчик тока соединен с первым датчиком напряжения и первой входной клеммой и через второй датчик тока и первый ключ соединен с другими входами обоих датчиков напряжения и второй входной клеммой, информационные выходы обоих датчиков напряжения подсоединены к первому и второму входам множительноцелительного блока, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, выход множительноделительнога блока через второй ключ соединен с первым индикатором, информационный выход первого датчика тока соединен с первым входом сумматора и через третий ключ с входом второго индикато)3а, информационный выход второго датчика тока соединен с вторым входом сумматора и первым входом первого логического элемента И и че- . рез,четвертый ключ с входом третьего индикатора и первым вхоцом запоминающего элемента, выход сумматора соединен через пятый ключ с входомчетвер- > того индикатора и через последовательно@ включенные блок дифференцирования и пороговый элемент с входами элемента задержки и первого одновибратора,выход которого соединен с первым вхо- %а дом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с управляеьаеми входами третьего, четвертого и пятого ключей, выхВд элемента задержки соединен с входом второго одновибратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа и вторым входом .второго логического элемента И,. а второй выход соединен с вторым входом sanoминающего элемента, выход второго логического элемента И соединен с управ ляемым входом второго ключа, а другой вход второго датчика напряжения соединен с землей.

1008672

Йзобретение относится к электротехнике, в частности -к измерению сопротивления изоляции электрических сетей.

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее источник оперативного напряжения, измеритель тОка и индикатор (1 ).

Недостатками устройства являются возможность измерения величины сопротивления изоляции электрической сети только относительно корпуса и отсутствие возможности измерения сопротивления изоляции между фазами (полюсами) электрической сети, нарушение которой обычно ведет к короткому замыканию.

Известно также устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее ис- 20 точник оперативного напряжения, множительно-делительный блок, сумматор, запоминающий элемент, четыре ключа и три индикатора g2).

Недостатком этого устройства так- 25 же является невозможность измерения межфазной изоляции.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для измерения сопротивления изоляции 30 путем обеспечения измерения сопротивления межполюсной (межфазной) изоляции и изоляции полюсов (фаз) контролируемой сети от земли.

Поставленная цель достигается тем,g5 что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее источник оперативного напряжения, множительно-делительный блок, сумматор, запоминающий элемент,4 четыре ключа и три индикатора, причем первый выход источника оперативного напряжения соединен с землей, допол-нительно введены два датчика тока, два датчика напряжения, блок диффе> ренцирования, пороговый элемент, элемент задержки, два .одновибратора, два элемента Й, ключ и индикатор, причем второй выход источника оперативного напряжения через первый датчик тока соединен с первым датчиком напряжения и первой входной клеммой и через .второй датчик тока и первый ключ соединен с другими входами обоих датчиков напряжения и второй входной клеклой, информационные выходы обоих 55 датчиков напряжения подсоединены к первому и второму входам множительноделительного блока, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, выход множительно-дели- $p тельного блока через второй ключ соединен с первым индикатором, информационный выход первого датчика тока соединен с первым входом сумматора и через третий ключ с входом второго индикатора, информационный выход второго датчика тока соединен с вторым входом сумматора и первым входом первого логического элемента И и через четвертый ключ с входом третьего индикатора и первым входом запоминающего элемента, выход сумматора соединен через пятый ключ с входом четвертого индикатора и через последовательно включенные блок дифференцирования и пороговый элемент с входами элемента задержки и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с управляемыми входамй третьего, четвертого и пятого ключей, выход элемента задержки соединен с входом второго одновибратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа и вторым входом второго логического элемента И, а второй выход соединен с вторым входом запоминающего элемента, выход второго логического элемента И соединен с управляемым входом второго ключа, а другой вход второго датчика напряжения соединен с землей.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, датчики 2 и 3 тока, датчики 4 и 5 напряжения, сумматор 6, блок 7 дифференцирования, множительно-делительный блок 8, запоминающий элемент 9, пороговый элемент 10, элемент 11 задержки, логические элементы И 12 и 13, одновибраторы 14 и 15, ключи 16-20, индиKàòoðû 21-24, клеммы 25-27 подключения.

Устройство работает следующим образом.

Перед подключением устройства с контролируемой сети снимается рабочее напряжение путем отключения источника энергии, а также отключаются нагрузки. Затем к полюсам (фазам) контролируемой сети с помощью клемм

25.и 26 подключается устройство, корпус которого заземляется с помо-щью клеммы 27.

Измерение осуществляется в два этапа. На первом этапе оперативное напряжение от источника 1 прикладывается к клемме 25 (одному полюсу фазе сети) и через нормально замкнутый ключ 16 к клемме 26 (другому полюсу — фазе сети). Благодаря такому включению после завершения переходных процессов установления, связанных с зарядом. емкостей сети по отношению к земле, шунтирующих сопротивления изоляции полюсов (фаз) сети по отношению к земле, на выходах датчиков 2

1008672 и 3 тока появятся сигналы, характеризующие соответственно сопротивление изоляции каждого полюса (фазы) сети по отношению к земле. Это тем более верно, так как благодаря тому, что оперативное напряжение подается одновременно на оба полюса (фазы) контролируемой сети, то ток через сопротивление межфазной изоляции в этом случае протекать не будет. Сумма токов, измеренных датчиками 2 и.3, ха- 10 рактеризует эквивалентное сопротивление изоляции сети по отношению к земле (корпусу), равное сопротивлению параллельно включенных сопротивлений полюсов (фаз), т.е. 15

1 Х2 (1)

Х1 Х2 .где йx1 и Rgg — сопротивления изоля- р0 ции полисов (фаз) сети по отношению к . земле (корпусу).

На втором этапе йри подаче оперативного напряжения только на один по- 25 люс (фазу) электрической сети ток оперативного сигнала протекает через разветвляющуюся цепь, одна ветвь которой состоит из сопротивления изоляции полюса (фазы) сети Rgq на кото- 30 рый подано оперативное напряжение, зашунтированного емкостью С>< этого полюса (фазы) сети по отношению к земле (корпусу), а другая ветвь пред- . ставляет собой последовательное соединение межфазной изоляции R„ H сопротивления изоляции по отношению к земле другого полюса (фазы) сети R<, зашунтированных соответствующими емкостями С и Сх2. Отношения сигналов на выходе датчиков 4 и 5 напряжения 40 характеризуют соотношение между величинами сопротивлений межфазной изоляции R и сопротивления изоляции полюса (фазы) сети, на которую непосредственно не подается оператив- 45 ное напряжение т,е. Кх2, R Я,„ (2)"

=П

Х2 Х2

В связи с тем, что величина R g определена на первом этапе измерения, то умножение величины Rx2 на и дает величину межфазной изоляции R . Ч Х2 (3) !

Алгоритм работы устройства следующий.

При подаче питания на устройство ключи 16-20 остаются в исходном по- 60 ложении, т.е. ключ 16 замкнут, ключи

17-20 разомкнуты, а одновибраторы 14 и 15 находятся в устойчивом состоянии. В течение процесса заряда емкостей сети относительно земли (корпуса) 65 информация на индикаторы 21-24 не поступает.

При завершении процесса заряда емкостей сети оперативным сигналом с заданной степенью точности сигнал на выходе блока 7 дифференцирования становится меньше какого-то наперед заданного уровня, что вызывает появление на выходе порогого элемента 10 сигнала, который переводит одновибратор 14 в неустойчивое положение, а также поступает на вход элемента 11 задержки. Сигнал с выхода одновибратора 14 поступает на второй вход логического элемента И 12, на первом входе которого уже присутствует сигнал с выхода датчика 3 тока. Поэтому на выходе логического элемента И 12 появляется сигнал, который вызывает замыкание ключей 17-19 на время пребывания одновибратора 14 в неустойчивом состоянии, что приводит к поступлению на входы индикаторов 2123 сигналов (информации), характеризующих сопротивления изоляции полюсов (фаз) сети относительно земли (индикаторы 21 и 23) и эквивалентного сопротивления изоляции сети относительно корпуса. Одновременно сигнал, характеризующий сопротивление изоляции полюса (фазы) сети относительно земли, с которого впоследствии снимается оперативйое напряжение, т.е. характеризующий Кх2, поступает на вход запоминающего элемента 9. Одновременно сигнал с выхода одновибратора 14 подается на первый вход логического элемента И 13 но на его выход не поступает, так как отсутствует сигнал с внхода одновибратора 15. По истечении времени задержки, которое выбирается большим, чем время пребывания одновибратора 14 в неустойчивом состоянии, на выходе элемента 11 задержки появляется сигнал, который переводит одновибратор 15 в неустойчивое состояние. Сигнал с выхода последнего вызывает размыкание ключа 16 (на время пребывания одновибратора 15 в неустойчивом состоянии). Это приводит к тому, что оперативное напряжение от источника 1 становится приложенным только к одному полюсу (фазе) контролируемой сети. Одновременно сигнал с выхода одновибратора 15 поступает на второй вход логического элемента И 13. Времяуребывания одновибратора 15 в настойчивом состоянии выбирается заведомо большим времени реально возможного, исходя из параметров изоляции и сети переходного процесса установления оперативного тока. Пожтому, когда на выходе блока 7 дифференцирования сигнал снова падает ниже наперед заданного уровня, характеризующего завершение переходного процесса установления

1008672

l

) ! ф ) ВНИИПИ Заказ 2331/56 Тираж 708 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,:4 оперативного тока на втором этапе измерения, т.е. оперативное напряжение приложено непосредственно только к одному из полюсов (фаз) контролируемой сети, сигнал .с выхода порогового элемента 10 переводит одновибратор 14- снова в неустойчивое состояние, что вызывает вновь появление сигнала на первом входе логического элемента И 13 и на второмвходе логического элемента И 12. На )O этот раз на выходе логического элемента И 13 появляется сигнал (так как на втором его входе уже присутствует сигнал от одновибратора 15), который вызывает замыкание ключа 20 )5 и поступление только в з-.:зт отрезок времени информации о величине межполюсной (межфазной) изоляции с выхода множительно-делительного блока 8 на вход индикатора 24. Информация в множительно-делительном блоке вырабатывается непрерывно, так как непрерывно поступают на его входы сигналы с выходов датчиков 4 и 5 напряжения и запоминающего элемента 9, од->5

4ако только в указанный момент второго этапа измерений когда замыкается ключ 20) она носит истинный характер.

На выход логического элемента

И 12 сигнал не проходит, так как в этот момент отсутствует сигнал на его первом входе с выхода датчика-3 тока (цепь датчика 3 тока разомкнута на втором этапе измерения ключом 16), поэтому ключи 17-19 остаются разомкнутыми, и ложная информация на входы индикаторов 21-23 не поступает.

После возвращения одновибратора 15 в устойчивое состояние сигнал с его второго выхода поступает на вход стирания запоминающего элемента 9 и вызывает его переход в исходное состояние. Одновременно возвращаются в исходное состояние ключи 20 (размык )ется) и 16 (замыкается) и начинается новый цикл измерений.

Таким образом, за один цикл измерений получают информацию о величине сопротивления полюсов (фаз) сети относительно земли Ryq и R> y, о величине эквивалентного сопротивления изоляции R з и величине межполюсной (межфазной) изоляции R . Эта информация и тенденции ее измерения дают возможность прогнозировать как однофазные замыкания на землю, так и межполюсные межфазнре короткие замыкания..

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в создании универсального устройства, которое позволяет в значительной степени понизить вероятность кс)ротких замыканий. Это повыаает пожарои электробезопасность объектов, на которых расположены контролируемые сети, а также надежность эксплуатации энергосистем.

Г