Способ определения проводимостей изоляции фаз относительно земли в многофазных системах

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к определению проводимостей изоляции фаз действующих многофазных электроустановок без нулевого провода с токоведущими частями, изолированными от земли, и может быть использовано в технике электробезопасности, например, для определения токов с токоведущих частей на землю. Цель изобретения - расширение области использования за счет обеспечения возможности измерения проводимостей в системах с количеством фаз более трех и при включенной нагрузке. Способ определения проводимостей изоляции фаз относительно земли в многофазных системах обладает той особенностью, согласно которой между одной из фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока вводят разделительное сопротивление, определяют напряжение указанной фазы сети относительно нейтрали источника, измеряют напряжение смещения нейтрали такого источника и выводят указанное сопротивление , затем поочередно для всех фаз повторяют приведенные операции, а искомую проводимость изоляции любой из фаз вычисляют по формуле к .-к,., к4-кк, ...к„, ...к„-Ч К4 Кие-.. Nl --Кт-Кщ - К,- ...«„;... Km-ICH; K.-KN,, Кг-КНт...К,,т...1с т-КМт , Ке-к„, ...кгкН1...кт-кн, K2-KNa... kj-kH4...Km-Kt(2 К. Kj-kN;...K:-vrN;..;Km-KH; К|-Кнт km-KNm где Kj, KJ и KNI - коэффициенты, пропорциональные напряжениям фаз относительно нейтрали и нейтрали относительно земли. Кроме того, разделительным сопротивлениям можно сообщать значение больше нуля, но меньше бесконечности, либо равное бесконечности , а также равное нулю в одной из фаз. 3 з.п. ф-лы. (Л С VJ О g ю ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 27/18

ГО СУДА P СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

», "1.,,»»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I к,-к„, к,-к„,...к„,...к -к„, К -км Kq-Км ". км "-Km-KNg км; м1 ке» км;

К, KN К Км -. Kg ° . K мщ (Л (: к,-км, Kl кмис к -км,."кгкм, "кт-км, к -kg ... К,-км ... к,„-км к -км;...к.-км;...к -км; к -к„... к;-к„...к -к„ к,-к„;

Кв км,»

О

О

Ф О (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4243118/63; 4199364/21; 4199365/21;

4199372/21 (22) 24.02.87 (46) 23,12.91. Бюл. М 47 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Э,С, Шурин (53) 621.315.17(088.80) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1226345, кл. G 01 R 27/18, 31/02, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОВОДИМОСТЕЙ ИЗОЛЯЦИИ ФАЗ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ В МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМАХ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к определению проводимостей изоляции фаз действующих многофазных электроустановок без нулевого провода с токоведущими частями, изолированными от земли, и может быть использовано в технике электробезопасности, например, для определения токов с токоведущих частей на землю. Цель изобретения — расширение области использования за счет обеспечения возможности измерения проводимостей в системах с количеством фаз более трех и при включенной нагрузке, Способ определения проводимостей изоляции фаз относительно земли в многофазных системах обладает той особенностью, согласно котоИзобретение относится к области электротехники, а именно к определению проводимостей изоляции фаз действующих многофазных электроустановок без нулевого провода с токоведущими частями, изолированными от земли, и может оыть использовано в технике злектробезопас,, SU„„1700495 А1 рой между одной из фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока вводят разделительное сопротивление, определяют напряжение указанной фазы сети относительно нейтрали источника, измеряют напряжение смещения нейтрали такого источника и выводят указанное сопротивление, затем поочередно для всех фаз повторяют приведенные операции, а искомую проводимость изоляции любой из фаз вычисляют по формуле

М где Кь К; и Км - коэффициенты, пропорциональные напряжениям фаз относительно нейтрали и нейтрали относительно земли.

Кроме того, разделительным сопротивлениям можно сообщать значение больше нуля, но меньше бесконечности, либо равное бесконечности, а также равное нулю в одной из фаз. 3 з.п. ф-лы, ности, например, для определения токов с токоведущих частей на землю.

Цель изобретения — расширение области использования за счет обеспечения возможности измерения проводимостей в системах с количеством фаз более трех и при включенной нагрузке.

1700495 к,-к„, к -кн " кн) "к ки)

К -кн кв Кнв. ° ° кив" "m кн2 к,-ки; к,-к;." кн; "«ки;

I к,-к, кв-кн», - к» - кт-"н» к -кн, ... к;-ки) к») кй) к -кн ... к, -кн " к)» ив

l к)- и, к,-ки, к,-к„;

1 к -Kt),...«;-кн; к,-к„... к,-к„„."к -ки„, к,-к„„ где К, Ki и К)ч — коэффициенты, вычисляемые из соотношений 2_#_ 2 (((l— ) )

m к=

0ф к =UNI к,— где U — напряжение относительно нейтрали источника рабочего тока фазы i сети после введения разделительного сопротивления между нею и одноименной фазой этого источника;

Ги — напряжение смещения нейтрали источника рабочего тока при введенном разделительном сопротивлении между его фазой i и одноименной фазой сети;

0ф — модуль фазного напряжения источника рабочего тока;

Y, — вспомогательная проводимость, вводимая до измерений между нейтралью источника рабочего тока и землей;

m — количество фаз;

1 — номер фазы, принима)ощий значения от 1 до m;

j — мнимая единица (единичный вектор), Разделительным сопротивлениям, вводимым поочередно между каждой из фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока, сообщают значения больше нуля, но меньше бесконечности, а напряхсение каждой иэ таких фаэ сети относительно нейтрали источника определяют путем измерения.

Поставленная цельдостигается тем, что согласно способу определения проводимостей изоляции фаэ относительно земли в многофаэных системах, между одной иэ фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока вводят раздельное сопротивление, определяют напряжение указанной фазы сети относительно нейтрали источни1 ка, измеряют напряжение смещения нейтрали такого источника и выводят указанное сопротивление. затем поочередно для всех фаэ повторяют приведенные операции, а искомую проводимость изоляции любой из фаз вычисляют по формуле

Для упрощения измерений разделительным сопротивлениям, вводимым поочередно между каждой из фаз сети и одноименноФ фазой источника рабочего тока, сообщают

5 значения, равные бесконечности, а напряжение каждой из таких фаз сети относительно нейтрали источника определяют по формуле

"Ыт

О

Кроме того, разделительному сопротивлению в одной из фаз, например в первой, сообщают значение, равное нулю, а напряжение этой фазы сети относительно нейтра15 ли источника рабочего тока определяют по формуле

Я= К1 иф, где Оф — модуль фазного напряжения источника рабочего тока;

20 К1 — коэффициент, равный 1.

K)- «))) к -кн, "° "н ° . ° кт-кв)

k,-ки K -V.))),. K)))) .. K - нв к)-ки; кв- Ки,... кн; ... «,„- Ки;

К,-ки„Кв-"и, " Ки,» ".к "и,) )в

K) - ê N, . к - ки,, к;- к)) ... к,„- к и, ки к<- н) "")- и " " кив

I к,-,ки, к -ки;.„к,-кц...к„-ки; к)-ки ка ки,»" ° ")-"и "К» "и„, 50

55 где Ki — коэффициент, равный отношению фаэного напряжения i-й фазы источника рабочего тока Ui к модулю его фазного напряжения Оф и вычисляемый по формуле

Для реализации способа при подготовке к измерениям вводят вспомогательную проводимость У> между нулевой точкой

25 (нейтралью) источника рабочего тока и землей. Перейдя к измерениям между одной из m фаз сети, например i-й, и одноименной фазой источника рабочего тока, вводят разделительное сопротивление, после чего

З0 измеряют высокоомным прибором напряжение смещения нейтрали такого источника U ;, определяютотносительно нейтрали последнего напряжение указанной фазы

35 сети Я и выводят из схемы упомянутое сопротивление. Далее поочередно для всех остальных фаз повторяют приведенные операции, что позволяет вычисли гь проводимость изоляции любой из фаэ сети относительно земли У по формуле

1700495

40

2л — 1

Ki =cos

Jsln

Ki — коэффициент. определяемый по формуле 1

Ui

К) = иф

Км — коэффициент, определяемый по формуле

Uxi

Кц ф

/ — мнимая единица (единичный вектор).

Разделительное сопротивление, которым как бы отделяют фазу сети от одноименной фазы источника рабочего тока, может иметь как предельные значения: ноль и бесконечность, так и любое промежуточное, Причем такое значение, как ноль, разделительное сопротивление не может иметь более, чем в одной фазе. иначе не удастся получить m не совпадающих состояний системы, необходимых для нахождения искомых проводимостей (m — число фаз системы). При разделительном сопротивлении, равном нулю, операция по его введению вырождается, т.е. становится эквивалентной случаю, при котором никакая операция не производится, Если же разделительное сопротивление равно бесконечности, то операция по его введению становится эквивалентной такой операции, как отключение фазы сети отодноименной фазы источника тока.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример, Разделительным сопротивлением, вводимым поочередно между каждой иэ фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока, сообщают значения больше нуля, но меньше бесконечности, а напряжение каждой из таких фаз сети относительно нейтрали источника определяют путем измерения высокоомным прибором.

Переходные процессы, возникающие при введении разделительного сопротивления, могут привести к снижению точности измерений. Чтобы уменьшить негативное влияние или даже полностью его исключить, необходимо упомянутое сопротивление вводить и выводить без разрыва цепи, а время от его введения до измерения напряжений фазы сети и нейтрали увеличить.

B ряде случаев, например в установках с короткой сетью и активной нагрузкой, электродвижущейся силой, индуцируемой в фазе сети, отключенной от источника рабочего тока, можно пренебречь по сравнению с напряжением этой фазы относительно нейтрали укаэанного источника. При этом последнее напряжение, поскольку отклю5

30 ченная от одноименной фазы источника рабочего тока фаза сети остается соединенной с его другими фазами через проводимость потребителя, определяется выражением (предполагается, что нагрузки фаз равны)

u „ u,, m — 1„

Для симметричной системы, т.е. для случая, представляющего наибольший интерес, это дает

UI — „ ul или и

О(=— - Кь

m — 1

Пример 2. Разделительным сопротивлениям, вводимым поочередно во все фазы, сообщают значения, равные бесконечности, а напряжения соответствующих фаз сети относительно нейтрали источника определяют по формуле оф где 0ф — модуль фазного напряжения источника;

m — число фаз системы; ! — номер фазы;

Ki — коэффициент, равный

Ki =cos

ы О

- jsIn

m m

Второй пример значительно проще первого, так как нет необходимости измерять напряжения фаз сети относительно нейтрали источника, отделяемых от последнего разделительными сап ротивлениями U> . Однако область применения этого способа ограничена упомянутым условием об индуцируемой электродвижущей силе.

Каждый из рассмотренных двух при-. меров осуществления предлагаемого способа дает еще по одному варианту. Для их получения необходимо в одной из фаз, например в первой, разделительному сопротивлению сообщать значение, равное нулю, а все остальное оставить без изменений, При этом напряжение U> будет совпадат Ui, т.е, равно

01= К>иу.

По способам примеров 1 и 2 в одной из фаз нет необходимости выполнять операцию по введению и выведению разделительного сопротивления, так как оно равно нулю, что приводит к упрощению аппаратных средств. Кроме того, эти варианты можно использовать не только в многофазных системах, но и в двухпроводных системах, например в двухпроводных системах постоянного тока. К их недостаткам следует отне1700495

I к,-к„, к,-ки

"2 8»" кн< "ке-км<

Ly ки ... Кр ...К,„-к км, °" "и, "к,л км; к -ки ... к„... к -к„

К3-кн„

50 г.. у,. к,-к», ... к;-к„,...к„-к„, кт к«

I к,-кц ...к,.-кц ...к -к„,. к,-к„... к;-к„...g „ê„„, к,-к„; кi Mïç сти нарушение симметрии s работе системы, Во всех четырех примерах способа при отсутствии вывода от нулевой точки источника рабочего тока используют ис- 5 кусственную нулевую точку, получаемую посредством звезды из одинаковых проводимостей. Для повышения точности организуют две искусственные нулевые точки: одну — для вспомогательной проводимости, 10 вторую — для вольтметра. Вспомогательная роводимость Ув в данном случае — это проводимость цепочки, образованной указан ой звездой и элементом, например езистором, подсоединенным между ее ну- 15 лем и землей.

Во всех примерах напряжение смеще1 ия нейтрали источника рабочего тока Upi пределяют путем измерения. Для этого дин из зажимов вольтметра присоединяют нулевой точке, естественной или искусст венной, а второй — к земле.

В тех случаях, когда разделительное сог ротивление отличается от нуля и от бесконечности, напряжение относительно нейтрали источника рабочего тока фазы сети, которую этим сопротивлением как бы

Отделяют от одноименной фазы упомянутого источника Ui,определяют также путем измерений. Для этого один из зажимов Э0 вольтметра присоединяют аналогично к нулевой точке, а второй - к фазе i сети.

Во всех указанных случаях в качестве вольтметра используют фазочувствительный прибор или производят дополнительные 5 измерения для получения соответствующей информации.

Если разделительное сопротивление имеет значение, равное нулю, то напряжение соответствующей фазы сети относи- 40

1ельно нейтрали источника рабочего тока

0 опИеделяют по формуле и =ифк, «де Оф — модуль фазного напряжения;

Ki — коэффициент, равный 45

К =соз — 1з п — - — — ;

IYl Гп

m — число фаз системы;

j — мнимая единица.

Когда разделительное сопротивление имеет значение, равное бесконечности, напряжение Ui определяют по формуле

О

Ul — — 1 К(Рассматриваемый способ применим для организации непрерывного контроля изоляции токоведущих частей относительно земли. При. этом описанные операции повторяют периодически. Операцию по введению вспомогательной проводимости, как относящуюся к подготовительным, повторять не имеет смысла. Она выполняется лишь один раз при подготовке к измерениям.

При предлагаемом измерении модуль фазного напряжения Оф можно не измерять, а пользоваться его номинальным значением. В тех же случаях, когда требуется повышенная точность измерения, т,е., когда необходимо исключить последствия колебания напряжения сети, необходимо при каждом измерении напряжения измерять еще и модуль фазного напряжения, Для этого в соответствии с одним из возможных способов вольтметр подсоединяют к одной из фаз сети и к нейтрали источника. Разделительное сопротивление при этом должно быть выведено из этой фазы;

Формула изобретения

1. Способ определения проводимостей изоляции фаз относительно земли в многофазныхсистемах, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью. расширения области использования за счет обеспечения воэможности измерения проводимостей в системах с количеством фаз более трех и при включенной нагрузке, между одной из фаз сети и одноименной фазой источника рабочего тока вводят разделительное сопротивление, определяют напряжение указанной фазы сети относительно нейтрали источника, измеряют напряжение смещения нейтрали такого источника и выводят указанное сопротивление, затем поочередно для всех остальных фаз повторяют приведенные операции, а искомую проводимость изоляции любой из фаз вычисляют по формуле где Кь Ki и Кц — коэффициенты, вычисляемые по формулам

1700495

js!è .

„ 2т 1 — 1

К! =cos

Составитель Н.Дьякова

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор Л.Гротилло

Заказ 4465 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Ф

UI

О

UMI

Оф

К!ч! =.

О! — напряжение относительно нейтрали ис.точника рабочего тока фазы сети после введения разделительного сопротивления между нею и одноименной фазой этого источни а;

О!ч! — напряжение смещения нейтрали источника рабочего тока при введенном разделительном сопротивлении между его фазой и одноименной. фазой сети;

Оф — модуль фазного напряжения источника рабочего тока;

Y — вспомогательная проводимость, вводимая до измерений между нейтралью источника рабочего тока и землей;

m — количество фаз; ! — номер фазы, принимающий значения от1до m;

j — мнимая единица (единичный вектор).

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что разделительным сопротивлениям сообщают значения больше нуля, но меньше бесконечности, и дополнительно изме5 ряют напряжение относительно нейтрали источника каждой из фаз сети, отделенных разделительным сопротивлением.

3. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что разделительным сопротивлениям

10 сообщают значения, равные бесконечности, а напряжение относительно нейтрали источника каждой из фаэ сети, отделенных разделительным сопротивлением, определяют по формуле

Ue К

m — 1

4. Способ по и. 2, отличающийся тем, что разделительному сопротивлению в одной из фаз, например в первой, сообщают

20 значение, равное нулю, а напряжение этой фазы сети относительно нейтрали источника раб чего тока определяют по формуле

U1= Оф К1. где Оф — модуль фазного напряжения источ25 ника рабочего тока;

K> — коэффициент, равный 1.