Способ контроля сопротивления изоляции разветвленных сетей постоянного и переменного тока

 

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля изоляции потребителей, находящихся под напряжением. Сущность: способ состоит в наложении переменного напряжения с периодически изменяющейся частотой на контролируемую сеть, компенсации емкостной составляющей тока индуктивным током и определении величины нижнего экстремума огибающей максимальных потенциалов. Способ позволяет повысить точность измерений при изменении параметров контролируемой сети в процессе эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для непрерывного контроля сопротивления изоляции потребителей постоянного и переменного тока, находящихся под напряжением.

Известен способ определения участка сети с пониженным по отношению к земле сопротивлением изоляции в электрической сети постоянного тока, основанный на периодическом изменении во времени, по линейному или близкому к линейному закону, напряжения смещения потенциала сети по отношению к земле, на дифференцировании токов, протекающих по участкам сети, сравнении величин производных этих токов и выбора поврежденного участка по наибольшей из этих величин [1].

Недостатком этого способа является низкая достоверность измеpения, обусловленная, во-первых, появлением ложного сигнала на выходе датчика, возникающего в момент перемены знака производной линейно изменяющегося напряжения, во-вторых, невозможностью получения линейно- изменяющегося напряжения из-за неравенства нулю внутреннего сопротивления вспомогательного источника, работающего на активно-емкостную нагрузку. Чем больше выходное сопротивление вспомогательного источника напряжения и емкость контролируемой сети, тем сильнее форма накладываемого на сеть напряжения отличается от линейной и тем выше погрешность измерений.

Наиболее близким по технической сущности является способ отыскания места снижения изоляции в электрической сети, основанный на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока с периодически изменяющейся частотой, измерении разности между двумя значениями токов, соответствующими одинаковым для измерения на всех участках сети значениям частоты тока смещения и определении места с пониженной изоляцией по максимальной из измеренных величин [2].

Недостатком данного способа является низкая чувствительность, обусловленная преобладанием емкостной составляющей тока над активной в сетях с большей распределенной емкостью, в связи с чем прирост полного тока, протекающего по отдельным присоединениям, фиксируемый датчиком, оказывается в несколько раз меньше прироста активной составляющей тока, возникающего при повреждении изоляции.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем наложение переменного напряжения с периодически изменяющейся частотой на контролируемую сеть, измерение величины тока, обратно пропорциональной сопротивлению изоляции, производят компенсацию емкостной составляющей тока, протекающего через изоляцию, индуктивным током, выделяют сигнал, пропорциональный активной составляющей тока (току утечки изоляции), усиливают и выпрямляют (детектируют) этот сигнал, после чего выделяют огибающую максимальных потенциалов выпрямленного сигнала и затем определяют значение нижнего экстремума полученной огибающей, по величине которого судят о сопротивлении изоляции присоединения.

На фиг.1, поясняющей принцип контроля сопротивления изоляции разветвленных сетей по предлагаемому способу, схема замещения контролируемой сети 1 представлена емкостью 2, сопротивлением 3 изоляции по отношению к земле и нагрузкой 4 каждого присоединения, а также эквивалентными емкостью 5 и сопротивлением 6 ошиновки 7 и источника 8 питания сети. Один из выводов источника 9 переменного напряжения с периодически изменяющейся частотой, так называемого генератора качающейся частоты (ГКЧ), заземлен, а другой подключен к компенсирующим обмоткам 10 сумматоров 11 и к разделительному конденсатору 12, соединенному с одним из полюсов контролируемой сети. Второй вывод обмоток 10 соединен с одним из выводов индуктивностей 13, второй вывод которых заземлен.

Сумматоры, число которых равно количеству контролируемых присоединений, кроме компенсирующих обмоток содержат первичные обмотки 14, представленные участками контролируемых кабелей присоединений, и измерительные обмотки 15, на выводы которых включены усилители 16. Выходы усилителей соединены с входами коммутатора 17, к выходу которого подключен выпрямитель 18. С выходом выпрямителя соединен вход фильтра 19 низкой частоты, выход которого связан с входом блока 20 выделения нижнего экстремума. На вход блока выделения нижнего экстремума подключено устройство 21 индикации.

Предлагаемый способ реализован следующим образом.

Производят наложение на контролируемую сеть переменного напряжения с периодически изменяющейся частотой от ГКЧ. Это вызывает появление в обмотках 14 сумматоров тока, величина которых определяется комплексными сопротивлениями изоляции присоединений. Возникшие таким образом токи создают в магнитопроводах сумматоров потоки, индуцирующие переменную ЕДС в измерительной обмотке 15, причем величина ЕДС будет тем выше, чем меньше комплексное сопротивление изоляции. В разветвленных сетях с большой распределенной емкостью на землю емкостное сопротивление значительно меньше активного сопротивления исправной изоляции, поэтому емкостная составляющая тока преобладает над активной. Следовательно, величина ЕДС в обмотке 15 определяется в основном значением емкостной составляющей тока, не несущей информации о состоянии изоляции.

Для повышения чувствительности измерений производят компенсацию емкостной составляющей тока, чтобы индуцированная в измерительной обмотке ЕДС определялась только активной составляющей тока изоляции. Компенсацию емкостной составляющей тока осуществляют индуктивным током, протекающим по компенсирующей обмотке 10 и индуктивности 13.

При малых частотах напряжения ГКЧ, когда величина индуктивного сопротивления минимальна, поток в магнитопроводе и ЕДС в измерительной обмотке определяется в основном током компенсирующей обмотки. Для высших частот напряжения ГКЧ, наоборот, индуктивное сопротивление максимально, а емкостное сопротивление кабеля минимально. При некоторой частоте напряжения ГКЧ, когда величина емкостной составляющей тока равны величине тока, протекающего через индуктивность, возникает резонанс токов. Так как фаза индуктивного тока отстает на угол, близкий к 90^о, от фазы вызвавшего его напряжения, а фаза емкостной составляющей тока опережает на 90^о это напряжение, потоки, создаваемые этими двумя токами взаимно компенсируют друг друга и в магнитопроводе сумматора циркулирует поток, наведенный только лишь активной составляющей тока. Чем ниже сопротивление изоляции присоединения на землю, тем выше результирующий поток в магнитопроводе и ЕДС (далее - сигнал) в измерительной обмотке.

Перед дальнейшей обработкой сигнал усиливают. Зависимость напряжения U этого сигнала от времени t представлена на фиг.2,а. Затем сигнал выпрямляют (детектируют), для чего выход усилителя контролируемого присоединения через коммутатор соединяют с входом выпрямителя. После чего выделяют огибающую максимальных потенциалов, для чего выпрямленный сигнал (фиг.2, б) подают на вход фильтра низкой частоты. Затем определяют величину нижнего экстремума U_min огибающей максимальных потенциалов (фиг.2,в), для чего подают сигнал на вход блока выделения нижнего экстремума. На выходе этого блока получают сигнал, величина которого пропорциональна величине нижнего экстремума огибающей максимальных потенциалов, а следовательно, и активной составляющей тока утечки изоляции и обратно пропорциональна значению сопротивления изоляции контролируемого присоединения на землю. Полученный таким образом сигнал (фиг,2, г) подают на устройство индикации, по показаниям которого судят о состоянии изоляции присоединения.

Таким образом, предлагаемый способ обладает большей точностью по сравнению с известным, где рассматриваемая величина образуется под действием как активной, так и емкостной составляющих полного тока изоляции, так как при его реализации в формировании выходного сигнала участвует лишь активная составляющая полного тока изоляции, несущая информацию о состоянии изоляции сети относительно земли.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ РАЗВЕТВЛЕННЫХ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, основанный на наложении переменного напряжения с периодически изменяющейся частотой на контролируемую сеть, измерении величины тока, обратно пропорциональной величине сопротивления изоляции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, производят компенсацию емкостной составляющей тока, протекающего через изоляцию, индуктивным током, выделяют сигнал, пропорциональный активной составляющей тока, усиливают и выпрямляют этот сигнал, после чего выделяют огибающую максимальных потенциалов выпрямленного сигнала и затем определяют значение нижнего экстремума полученной огибающей, обратно пропорционального сопротивлению изоляции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2