Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей

 

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСП 1ЕСНИХ

РеспуБлин

G 01 R 2?/18

1 с 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ7ЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СЕИД:.ТЕЛЬСТВУ

З «Д

Ь.

1" ЪЪйФЫЗ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОИРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫтиям

ПРИ fKHT СССР

1 (21) 4653418/21 (22) 21.02.89 (46) 23.01.92. Бюл. Y 3 (72) Л.Н.Карпиловский (53) 621 ° 316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1183920, кл. G 01 R 27/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1638660, кл, Г 01 R 27/18, 1990. (54) СПОСОБ ИЗМ:РЕНИЯ СОПРОТИРЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ И ЕМКОС И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при измерениях значений сопротивления изоляции и емкости электрических сетей с большими емкостями относительно земли, используемыми в электроэнергетике, судовой электромеханике, шахтостроении и т.д.

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения значений сопротивления изоляции и емкости электрических сетей.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерения при одновременном упрошении способа за счет уменьшения числа операций.

Способ состоит в том, что подают в контролируемую ать единя,ныл скачок измерит ел «! o o па пряже ш.я постояняого тока, в начале переходного процесса установления измерительного

„„Я1 „„ "щ7уа цельизобретения — повышение быстродействия измерения при одвоврсменном упроцении способа. Для этого подают в контролируемую сеть едиш чный скачок измерительного напряжения постоянного тока, в начале переходного процесса установления измерительного напряжения на имнедансе изоляции сети через заданное время измеряют мгновенное значение падения этого налряжешся на имледансе изоляции, запоминают его.

Посл» измерения прерывают поступление измерчтельного напряжения на и . едапс изоляции и черс" априорно =a àü..o= время измеряют мгновенное значение . падения напряжения измерительного сигнала на импедансе пзоляц :и в переходном процессе разряда емкости сети и определяют величины сопротивления изоляции и емкости по соответствующим

Формулам. 1 ил. напряжения на импедансе изоляции сети через эаданна время измеряют мгно. венное значение падения этого напряжения на импедансе изоляции и запоминают его, дополнительно сразу после проведения указанногб измерения прерывают поступление измерительного напряжения на импедансе изоляции и через априорно заданное вре л, равное заданному врейени заряда емкости се- . ти, измеряют мгновенное значение депия напряже..я измеригельлог0 cl .ãнала на импедансе изоляции в переходном процессе разряда емкости сети от

3 этого сигнала и определяют величины сопротивления изоляции и емкости по выражениям

1 707569 ряда можно записать как е ф-.

U - — -- — U ° (1 - е ). (3) Кх RïCõ

1 R+Rê 0

1п(1 — — --)

01

"о

Кк

У2

1n —-V1

1О

С

«»

Х И « т

R 1n(1 — — ) — 1n — )

1 «о где К вЂ” сопротивление цепи заряда

I сети, равное сумме сопротивлений резистора и блока ну- 15 левой точки для измерительного сигнала;

Uy -. «еличина единичногo скачка измерительного напряжения

U — первое измеренное мгновен- 20

1 ное значение измерительного напряжения непосредственно перед прерыванием цепи заряда емкости сети, U — второе измеренное мгновенное 25

2 значение измерительного напряжения, фиксируемое через априорно заданное время от начала разряда емкости сети; — априорно заданные равные 30

% временныс интервалы после начала з;.ряд и начала разряда емкости сети соответственно.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Выражение для определения текущих мгновенных значений напряжения на емкости С при ее заряде записывается 40 как

Кх RAci

U(t) ------- V ° (1 — е ), (1)

К,+R„ где Rq " RgRg/(К < + Кх).

45 Выракенне лпя определения текущих мгновенных значений измерительного напряжения прн разряде емкости Сх записывается как 1

V(t) U< e "" х (2) 50 где U — напряжение на»мкости Сх в ( начальный момент времени разряда, фиксируемое в момент прерывания поступления

55 изме pHT (.J1 5>(ol 0 наи) я i ения я н ( имиеданс изоляции.

Измеренные значения мгновенного напрякения в момент разрыва цепи заti

= «о

RACx (4) полученному из выражения (3) при

Rх

---- — — -- - 1 т.е. при условии что

R + К к

Э

R>>)R<, и сравнительно невелика по сравнению с измеренной величиной U< (после истечения заданного времени).

В дальнейшем, после определения R по упрощенному выражению эта составляющая погрешности при необходимости может быть учтена.

Измеренное мгновенное значение измерительного напряжения в процессе разряда .срез заданное время записывается дк т

«

k С„

2. (5) где U — значение измерительного на1 пряжения на импедансе изоляции в начале процесса разряда емкости (после прерывания процесса заряда этой емкости), Выражения (4) и (5) можно решить

1 относительно t и й2 следующим обра1 эом

U)

-R С 1п(1 — †--) n х «У

«2

-R C 1п ич (7) Так как t < = 1:<, то приравнивая выражения (6) и (7) и решая это уравнение относительно Ry, получаем

1п(1 - — --) U0 к 1 1n(U2/U ) Затем опрс. ляем Сх по выражению

1 . (8) 1

Сх (9) Ur «2

R< 1n(1 — — ) — ) и—

В связи с тем,чтодля диапазона измеряемых величин сопротивления изоляции

R находящихся обычно в пределах 1010000 кОм, величина зарядного реэис-.ора R< (с учетом сопротивления блока искусственной нулевой точки) не превышает обычно 1 кОм, то величина погрешности вычисления « определяется по выражению

1707569

Устройство для измерения сопротивпения изоляции и еггкости электрггчесЪ ких сетей, реализующее предлагаемыи способ состоит из источника 1 измеЭ

5 рительного напряжения постоянного тока, сопротивления 2, блока 3 искусственной нулевой точки, развязывающего блока 4, вычислителя 5, блока 6 форггирования пауз, з.адатчиков 7 и 8 временных интервалов, аналоговых ключей 9 и 10, псрсключателя 11, статических триггеров 12 и 13., аналоговых запомлггагощих элементов 14 и 15, одновибратора 16, элеме»тон 17 и 18 за- держки, индикаторов 19 и 20, логических элементов 11Jf!1 21 и 22, вьтключателя 23, конденсатора 24 и клемм 2528.

Кроме того, на чертеже изображены отрезок трехфазно r сети 29 псременного тока и сопротивления изоляции и емкости Фаз сети Кхд Rxc, 1 хс Схд

С, С параллельное соединение кохь хс торых дает величины R!rи С . 25

Устройство работает следующим образом.

11ри замьгкании выключателя 23 единичньпг сигнал напряжения постоянного тока через конденсатор 24 и логпчес- 30 кий элемент ИХ!1г 21 поступает на первый вход статического тргггг ера 12, » 11 переводя его в положение 2, при котором обеспечивается замыкание аналогового ключа 9, и на вход задатчика

7, где начинается отсчет. априорно заданного интервала времени

Замыкание ключ;г 9 приггодггт к тому, что единичный скачок измерительного иапряжегги,г поступае-. через сопротивление 2 и блок 3 искусственной нулевой точки в контролируемую сеть 29, в результате чего на импеда»се изоляции сети начинает нарастать измерительное напряжен:re., 45

Через заданное время t< на выходе задатчика 7 временных интервалов появляется сигнал, который поступает на второй вход ст:тического триггера

12, вызывая его возврат в исходное положение "1", при котором размыкается аналоговый ключ 9, на вход элементз 8 временных шгтервалов, в котором начинается:-тсчет априорно задан»or р! т .з ггтг Ф =,;y UE г>сз непв}я» ! сс \ вход „зцсг;е:.т . ги!г ..2 а я :,," с.»»овибратора 16, переводя его в неустойгчивое состоя»»е, при котором замыкается аналоговый ключ 10.

Размыл<ание ключа 9 ьызывает ггрекращение заряда емкости сети Сг! измерительным напряжением, а замыкаг«ге ключа 10 обеспечивает поступление мгновенного значения иэм рительного напр»жения в момент tr от начала заряда через развяэьгвающий блок 4,аиалоговыйг ключ 10 и переключатель 11 (находящийся в положении "1", когда его вход соединен с первым входом) на аналоговьпг запоминающий элемент 1 ., на котором это значение запомнггается, Через второй временной отрезок ( — от ггачала разряда емкости сеггг на вьгходе эадатчика 8 временных интервалов появляется сигнал (к этому времени одновибратор 16 уже возвращается в устойчивое исходное сосгояние, при котором ключ 10 разомкнут), которьпг поступает на вход блока 6 формирования пауз, на первьй. вход статического триггера 13, переводя его в положение "2", обеспечивающее пере» ъ 11 ход переключателя 11 в положение 2 при котором вход переключателя 11 отсоединяется от первого выхода и подсоединяется к второго выходу. Через ! время задержки, задаваемое элем"нтом

17, снг нал с выхода задатчика 8 врг.менных интервалов через второй »ход элемента ИПИ 22 поступает íà вход од.новпбратора 16, снопа переводя его в неустойчивое положе» . е„ при ко ором замыкается ключ 10. Ь этом слу !ае мгновенное значение измерительного напряжения в процессе разря,га е «,псти сети через развязывающий блек 4, блок 10 и переключатель 11 поступает уже на аналоговый запоминающий элемент 15, где запоминается. Через вре-! мя, опредсляемое элеме»том 18 задерж ки, сигнал с выхода задатчика 8 по ступает на третий вход вычислителя 5, давая тем самым разрешение на введение индгормации с аналоговых запомггнающих элементов 14 и 15 в вычислитель 5, в память которого в качес гве константы введено аггриорно заданное время t = .tg. Начинается процесс огределени» в вычислителе 5 величин Rrr и С по выражениям (8) и (9), по эавернении которого информация поступает соответственно на индикаторы 19 и 20. K этому врс;-:егнг од.:овибра ор ! u d03np2iueтс r в ус l ои гггьос > i . ное положение, при котором аналоговый ключ 10 разомкнут.

1707 569

Х где К

2.,«ф

По истечении времени, задаваемого блоком 6 дгормирования пауз, на его

----выкоде появляется сигнал. который переводит статический триггер 13 в положение "1", при котором переключатель 1 1 тоже возвращается в положение 1 . Этот же сигнал через логический элемент ИЛИ 21 переводит статический триггер 12 в положение "2", что вызывает замыкание ключа 9, и начинается новьпi цикл измерения.

Формула изобретения

Способ измерения сопротивления

1 изоляции и емкости электрически..с сетей, при котором в контролируемую сеть подают единичный скачок измерительного напряжения постоянного то- 2р ка, в течение переходного процесса установпения измерительного напряжения на импедансе изоляции сети в эадашигй момент времени от начала этого процесса измеряют и запоминают . 25 первое мгновенное значеш.е измерит льного напряжешгя на импедансе изоляции сети, о т л и ч а ю— щи и с я тем, что, с целью повьпиеггия быстродействия измерения при одновременном упрс =," .ши способа за счет уменьшения числа операций, p nîëíèòåëüHî после прер.гваг»ия процесса заряда емкости сети и эапомг»нания существовавкгсго при этом гга им35 педансе изоляции мгновенного эначсния измерительного напряжения в пер е ходи ом пр оце с с е фи к сир уют тол ьк о однократно второе мгновенное значение измерительного напряжения в переходном процессе разряда емкости сети через время, равное заданному времени заряда ev. ости сети, и определяют величины сопротивления изоляции R и емкости сети Сх по выражениям

1п(1 — — --)

Б»

Uo X = К» 1„(11 УЦ,) г и» юг 1

R 1п(1 — — ) — 1n--

Uî сопротивление цепи заряда емкости сети, равное сумме сопротивлений резистора и блока нулевой точки измерительного сигнала; величина единичного скачка измерительного напряжения; первое измеренное мг новенное . значение измерительного нагряжения непосредственно перед npep»mанием цепи заряда емкости сети, гтор"е измеренное мгновенное эна ение измерительного на«ряжения, фиксируемое через заданное врсмя от начала разряда емкости сети, заданные временные интервалы после начала заряда и начала разряда ег.кости сети соот1 ветственно.

1 707569

Составитель Д.Чучелов

Техред Л.Олийнь к Корректор А.Обручар

Редактор И. Гор ная

Закая 266 Тиоаж Подписное

В1П1ИПИ Гос,лар;.-..<ач;< -..-î,::,ý: <:. < r;«:с из <".р. телиям и открьгиям ири ГЕНТ ССС".

113035, !1ос<;вг., М-35, У=у«<скзя «ыб., д. «/5

Производственка-издательский комй нат "Патеит", r, Укгород, ул, Гагар ><"-. 10 1