Способ определения тока утечки

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике контроля изоляции электроустановок. Цель изобретения - повышение чувствительности определения тока утечки за счет периодического изменения полярности вспомогательного источника тока. На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ. Источник 1 рабочего тока соединен с потребителем электроэнергии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фаз относительно земли 4. Вспомогательный источник тока 5 соединен с средней точкой /нейтралью/ источника 1 рабочего тока через переключатель 6, вспомогательную цепь 7 и землей. Фазочувствительный вольтметр 8 соединен между землей и средней точкой источника 1 рабочего тока. Вольтметр 9 соединен между средней точкой источника 1 рабочего тока и его фазным выводом. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

151> 4 б 01 К 31,/08 опислник изовгкткния

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И1 с!1 1!1, ) - » й!1; ЯЩ

F. - ÅÀ1-1 О ТЕ;, А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4242258/24-21 (22) 24.02.86 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Э. С. Шурин (53) 681.317.333 (088.8) (56) Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках.— М.: Энергия, 1979, с. 259 — 260.

Поливанов К. М. Теоретические основы электротехники, ч. 1. — М.-Л., Энергия, 1965, с. 68 — 71. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА

УТЕЧКИ (57) Изобретение от»юсится к электротехнике, а именно к технике контроля изоляции

„„Я0„„148:1466

2 электроустановок. Цель изобретения — — »»овышение чувствительности опрсделе»»ия тока утечки за счет»-.åðèîäè÷åñêîãо измене» ия полярности вспомогательного источника ».ока. На чертеже приведена схема, пояспя»ощая данный способ. Источник 1 рабочего тока соединен с потребителем электроэн» ргии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фаз относительно земли 4.

Вспомогательный источник тока 5 соеди»:с;» со средней точкой (нейтралью) псгочпнка 1 рабочего тока через переключатель 6, вспомо гательную цепь 7 и землей. Фазо:»увств»»тельный вольтметр 8 соединеH между зех»ле»» и средней точкой источника рабочего ток» 1.

Вольтметр 9 соединен между средней точкой источника рабочего тока», его фаз»»ы»».ыводом. 1 ил.

1483406

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике контроля изоляции электроустановок.

Цель изобретения — повышение чувствительности определения тока утечки за счет периодического изменения полярности вспомогательного источника тока.

На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ.

Источник рабочего тока 1 соединен с потребителем электроэнергии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фаз относительно земли 4, Вспомогательный источник тока 5 соединен со средней точкой (нейтралью) источника рабочего тока 1 через переключатель 6, вспомогательную цепь

7 и землей. Фазочувствительный вольтметр 8 соединен между землей и средней точкой источника рабочего тока 1. Вольтметр 9 соединен между средней точкой источника рабочего тока 1 и его фазным выводом.

Сушность способа заключается в том, что периодически переключают и возврашают в исходное положение зажимы вспомогательного источника тока, имеющий ту же частоту, что и рабочий ток, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, и измеряют напряжение смещения нейтрали, как при исходном, так и при переключенном положениях зажимов вспомогательного источника тока, а о токе утечки судят по результатам измерений.

Напряжение смещения нейтрали UeE электроустановки как переменного, так и постоянного тока при включенном между средней (нулевой) точкой источника рабочего тока и землей вспомогательном источнике тока определяется формулой (исходная полярность): — EY +> U Y

Uy = О (!)

Yt + Y где E — электродвижушая сила вспомогательного источника тока;

YE — проводимость вспомогательной цепи, т. е. цепи, содержашей вспомогательный источник тока и вклюГ ченной между нейтралью и землей; — напряжение i-й фазы относительно средней точки источника рабочего тока, т. е. относительно нейтрали, причем для средней точки i равно нулю (здесь и в дальнейшем в аналогичном контексте говоря о фазе, подразумевают и полюс, и зажим аккумулятора и другие подобные элементы; зажимы, соединенные перемычками, рассматриваются как один зажим);

Y; — проводимость i-й фазы относительно земли;

n — число фаз системы;

Y — общая проводимость токоведущих частей относительно земли, равная

Если при исходном положении зажимов вспомогательного источника тока с т-й фазы на землю имеет место утечка тока, то напряжение смещения нейтрали UuE>r определяется формулой

25 U,„У +ГУ+,Х К) ; (3) где Р„, — напряжение т-й фазы относительно нейтрали;

Y ° — проводимость утечки, Если же утечка тока на землю имеет место при переключенных зажимах вспомогательного источника тока, то напряжение смещения нейтрали У .:ф.. определяется, формУлои 0 Y — ЕЬ+2- У;У

Используя закон Ома и то, что напряжение фазы относительно земли равно соответствующему фазному напряжению, уменьшенному на напряжение смещения нейтрали, при совместном решении (1), (2) и (3) получают формулу для тока утечки 1 при исходном положении зажимов вспомогательного источника тока: — ЯЯ= — Ж

lи.= и (4) 45

Аналогично из (1), (2) и (4) получают формулу для тока утечки 1,„„при переключенных зажимах вспомогательного источника тока: — 2Е(11мт,« — Uw )

50

Для реализации предложенного способа между средней (нулевой) точкой источника рабочего тока 1 и землей предварительно включают вспомогательный источника тока 5

55 той же частоты, что и рабочий ток. После такой подготовки периодически переключают зажимы вспомогательного источника тока с помошью переключателя 6, т. е. меПри этом напряжения, токи и проводимости в случае переменного тока описываются комплексными числами, а в случае постоянного тока — действительными числами.

Поскольку действительное число является частным случаем комплексного, везде, кроме случая, относяшегося только в постоянному току, для обозначения напряжения тока и проводи мости используют U, 1 и У.

Если переключить зажимы вспомогательного источника тока, т. е. изменить фазу (полярность) его электродвижушей силы !

5 на противоположную, то это приведет к изменению напряжения смещения нейтрали

cU i: на Била .. — Е) +Х U; Y; (/у,р (2) Е

1483406 няют их местами, и возвращают их в исходное положение. При этом измеряют напряжение между нулевой точкой и землей, как при переключенных зажимах, так и при их исходном положении. При отсутствии вывода от средней точки используют искусственную нулевую точку, получаемую посредством звезды из одинаковых проводимостей. Сами измерения выполняют высокоомным фазочувствительным вольтметром, который включают между нулевой точкой, естественной или искусственной, и землей. Измеряемая при этом величина является напряжением смещения нейтрали. В сетях переменного тока для указанных измерений используют фазочувствительный прибор. Для повышения точности измерения искусственную нулевую точку создают отдельно для вспомогательного источника тока и для вольтметра.

Вместо приведенного можно применить и косвенный метод измерения, который по крайней мере в сетях переменного тока позволяет применить более простые, удобные и точные приборы и не требует организации нулевой точки для вольтметра.

Например, в случае симметричной трехфазной системы вольтметром с очень большим сопротивлением (сравнительно с общим сопротивлением токоведущих частей относительно земли) измеряют модули напряжений

U U> U между фазами А, В, С и землей и модуль фазного напряжения U . Один из возможных вариантов измерения напряжения U состоит в том, что измеряют модуль напряжения между любыми двумя фазами, т. е. линейное напряжение, и полученную величину делят на - /3. Указанное позволяет найти вектор напряжения смещения нейтрали:

1 я

В случае электроустановки постоянного тока высокоомным вольтметром измеряют напряжение U+ между положительным полюсом и землей и U — между отрицательным полюсом и землей, что позволяет найти напряжение земли относительно средней точки источника рабочего тока:

2 +

Описанные периодически повторяющиеся измерения напряжения смещения нейтрали позволяют прежде всего установить момент возникновения утечки, для чего каждый раз сравнивают текущее значение напряжения смещения нейтрали с полученным ранее и если они не совпадают, фиксируют возникновение утечки. Естественно, что оба сравниваемых напряжения должны относиться

Формула изобретения

Способ определения тока утечки, заключающийся в измерении параметров вспомогательной цепи, соединенной с землей, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения чув25 ствительности, периодически изменяют полярность вспомогательного источника тока той же частоты, что и рабочий ток, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, измеряют напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей для каждой полярности вспомогательного источника тока, а ток утечки определяют по формуле

y. ««Р U«Е

35 где UN и N«9 — напряжения между средней точкой источника рабочего тока и землей до вози икновения утечки соответственно при исходной полярности вспомогательного источника тока и противоположной;

UNEyr — напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей прн исходной полярности вспомогатель45 ного источника тока после возникновения утечки;

à — электродвижущая сила вспомогательного источника тока; — проводимость вспомогательной цепи, т. е. цепи, содержащейй вспомогательны и источник тока и включенной между средней точкой источника рабочего тока и землей.

7г

50 к одинаковым состояниям вспомогательного источника тока, т. е. в обоих случаях его зажимы должны быть либо переключены, либо находиться в исходном положе н .it.

Здесь предполагается, что за время между двумя одинаковыми состояниями Bcfloмогательного источника тока возникает н более одной утечки, т. е. за время между двумя утечками успевают выполнить не менее двух измерений.

>0 Если найденный ток утечки не достигает значений, требующих принятия особых мер, например отключения сети, то измерения продолжают аналогично описанному выше.

Использование данного способа позво 5 ляет повысить точность определения тока утечки, что приводит к повышению надежности электроснабжения потребителей и безопасности эксплуатации электроустановок.