Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением



Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением

 


Владельцы патента RU 2460080:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для измерения и постоянно действующего контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока на кораблях, судах, шахтах, метрополитене и там, где есть разветвленные отдельные сети постоянного тока, изолированные от земли. Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением содержит генератор импульсов с переключающимся ключом К1 на выходе, блоки питания, сигнализации и индикации, шунт Rш. При этом в устройство введены подключенный к генератору импульсов формирователь импульсов с ключами К2 и К3 на выходе, первый и второй блоки выборки и хранения аналогового сигнала (БВХАС), дифференциальный усилитель, электронный делитель напряжения с умножителем напряжения на выходе. Технический результат - повышение надежности измерения и контроля сопротивления изоляции контролируемых электрических сетей постоянного тока напряжением до 1000 В, а также высоковольтных сетей постоянного тока напряжением выше 1000 В, изолированных от земли. 1 ил.

 

Предложение относится к контрольно-измерительной технике для измерения, контроля и сигнализации о снижении сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока ниже нормы и может быть использовано для измерения и постоянно действующего контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока на кораблях, судах, шахтах, метрополитене и там, где есть разветвленные отдельные сети постоянного тока.

Предлагаемый способ и устройство измерения и контроля сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока относится к технике улучшения условий пожароэлектробезопасности эксплуатации силовых цепей генерировпания, преобразования электрической энергии различных электросетей постоянного тока, изолированных от земли.

Известен способ повышения пожароэлектробезопасности систем генерирования и преобразования электроэнергии путем оценки токов утечки в цепях питания переменного или постоянного тока с заземленной нейтралью или заземленным полюсом. Способ основан на выделении разницы входных и выходных токов нагрузки у щита питания. По разнице этих токов судят об уровне пожаробезопасности, оценивая возможность возникновения электрической дуги между токоведущими жилами кабеля и землей (корпусом). По токам утечки судят также об электробезопасности обслуживающего персонала и обеспечивают защиту при малых токах утечки. Примером может служить устройство защитного отключения типа УЗО-20 по ТУ 16-92 ИЖТШ.656111.085 ТУ, г.Ставрополь, завод "Сигнал". Недостатками данного способа являются сравнительно низкая надежность пожаробезопасности и ограниченная область применения.

Известен способ измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока относительно земли (корпуса), заключающийся в том, что применяют дополнительный источник постоянного измерительного напряжения, а для исключения влияния рабочего напряжения контролируемой сети перед измерением сопротивления изоляции компенсируют напряжение сети относительно земли (корпуса) введением регулируемого источника постоянного напряжения, после чего включают источник измерительного напряжения и производят отсчет показаний измерительного прибора (авт. свид. СССР №369515, опубл. 08.11.1979 г., БИ №10).

Недостатком данного способа является необходимость наличия двух источников постоянного напряжения: компенсирующего и измерительного. В электрических сетях питания транспортных средств довольно часто трудно конструктивно и технологически обеспечить хорошую компенсацию напряжения питания объекта контроля.

Известны способ и устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях постоянного тока по авторскому свидетельству СССР №370551, МКИ G01R 27/18, отличающиеся тем, что с целью измерения сопротивления изоляции под рабочим напряжением дополнительно введена цепочка из источника питания постоянного тока и диода, подключенных параллельно проводам сети, а их общая точка соединена с другой клеммой токового прибора. Недостатком этого способа и устройства является большая погрешность измерения, так как сопротивление изоляции полюса сети является функцией величины напряжения питания. При больших колебаниях напряжения контролируемой сети постоянного тока соответственно изменяется (увеличивается) и погрешность измерения сопротивления изоляции.

За прототип взяты сравнительно новые способ и устройство измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением (патент РФ 2175138 С1, МКИ G01R 27/18, B60L 3/00, опубл. 20.10.2001 г., бюл. №29), в которых предложен способ измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением, при котором накладывают на силовую сеть измерительное напряжение постоянного тока. Останавливают переходный процесс перезаряда емкостей в контролируемой сети, не дожидаясь его окончания, измеряют напряжение на сопротивлении изоляции, ток измерительного источника напряжения и вычисляют сопротивление изоляции силовой сети относительно земли путем деления измеренного напряжения на измеренный ток.

Устройство измерения сопротивления изоляции содержит источник измерительного напряжения, ограничительный резистор, индикатор, формирователь измерительных схем, микропроцессорный блок, два датчика напряжения, два датчика тока.

Недостатком этого способа и реализующего его устройства является большая сложность реализации особенно в части компенсации до нуля напряжения на сопротивлении изоляции неконтролируемого полюса, измерительное напряжение необходимо выбирать существенно выше напряжения контролируемой сети, что существенным образом усложняет и удорожает устройство, снижает его надежность, а наличие двух датчиков тока, двух датчиков напряжения ведет к увеличению погрешности измерений сопротивления изоляции. Недостатком данного способа и устройства является также и то, что в процессе измерения сопротивления изоляции происходит перезаряд емкостей электрической сети от нуля до полного напряжения сети. Если в такой сети без применения способа и устройства оператор, касаясь одного полюса сети, попадает под напряжение, которое существенно ниже напряжения сети, то при применении этого способа и устройства в аналогичной ситуации оператор попадает под полное напряжение сети, из-за чего существенно ухудшаются условия электробезопасности при контроле силовой сети постоянного тока.

Предлагаемый способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока и устройство для его реализации, блок-схема которого представлена на фиг.1, свободно от недостатков, присущих прототипу. Это достигается тем, что предлагаемый способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением, заключающийся в том, что сначала измеряют напряжение U1 относительно земли одного полюса контролируемой сети постоянного тока, затем шунтируют этот же полюс относительно земли (корпуса) резистором Rш, отличающийся тем, что измеряют напряжение U2 этого полюса относительно земли после шунтирования и завершения переходного процесса, связанного с процессом шунтирования, а эквивалентное сопротивление изоляции Rиз контролируемой силовой сети постоянного тока рассчитывают по формуле:

Предложено также устройство для измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением, содержащее генератор импульсов с переключающимся ключом К1 на выходе, блоки питания, сигнализации и индикации, шунт Rш, отличающееся тем, что в устройство введены подключенный к генератору импульсов формирователь импульсов ФИ с ключами К2 и К3 на выходе, первый и второй блоки выборки и хранения аналогового сигнала БВХАС, дифференциальный усилитель ДУ, электронный делитель напряжения ЭДН с умножителем напряжения УН на выходе, причем первый БВХАС подключен к одному полюсу контролируемой сети через последовательное соединение ключа К2 и ключа К1, а второй БВХАС подключен к тому же полюсу контролируемой сети также через последовательное соединение ключей К3 и К1, а выходы первого и второго блоков БВХАС соединены с первым и вторым входами дифференциального усилителя ДУ, а выход дифференциального усилителя соединен со входом электронного делителя напряжения (ЭДН), соединенного своим выходом со входом умножителя напряжения (УН), а выход умножителя напряжения соединен со входами блоков сигнализации и индикации, кроме того, все блоки устройства запитаны от блока питания.

Предложенный способ и устройство по сравнению с прототипом обеспечивают существенное повышение надежности и позволяют измерять и контролировать сопротивление изоляции в различных силовых сетях постоянного тока, изолированных от земли (корпуса), в том числе и сетей постоянного тока напряжением как до 1000 В, так и высоковольтных напряжением выше 1000 В, что согласуется с новыми требованиями Регистра РФ в редакции 2010 г. п.2.11.3 часть XI «Электрическое оборудование».

Предложенное устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением содержит генератор импульсов (ГИ) 1 с переключающимся ключом (К1) 2 на выходе, блок питания (БП) 3, блоки сигнализации (БС) 4 и индикации (БИ) 5, резистивный шунт (Rш) 6; в устройство введены формирователь импульсов (ФИ) 7 с ключами (К2) 8 и (К3) 9, первый 10 и второй 11 блоки выборки и хранения аналогового сигнала (БВХАС), дифференциальный усилитель (ДУ) 12, электронный делитель напряжения (ЭДН) 13 с умножителем напряжения (УН) 14 на выходе, причем первый БВХАС 10 своим входом подключен к одному полюсу 15 контролируемой сети 16 через последовательное соединение ключа (К2) 8 и ключа (К1) 2, а второй БВХАС 11 подключен к тому же полюсу 15 контролируемой сети 16 через последовательное соединение ключа (К1) 2 и ключа (К3) 9, а выходы первого (10) и второго (11) блоков БВХАС соединены с первым и вторым входами дифференциального усилителя (ДУ) 12, а выход ЭДН (13) соединен с входом умножителя напряжения (14), к выходу УН (14) подключены блоки сигнализации (4) и индикации (5), а все блоки устройства запитаны от блока питания 3. Устройство другим выходом 17 заземлено.

Работа способа и устройства измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением происходит следующим образом.

Устройство одним выводом через переключающуюся группу контактов 2 ключа К1 подключается к полюсу 15 контролируемой сети 16, а другим выводом устройство подключено к земле 17. Напряжение U1 полюса (15) относительно земли подключено к блоку БВХАС 1 (10), где оно запоминается, и подается на первый вход дифференциального усилителя (12), после чего срабатывает формирователь импульсов (7) и с помощью ключа К1 (2) и ключа К3 (9) подается на вход второго блока БФХАС (11), в котором запоминается напряжение U2 полюса (15) контролируемой сети (16) после шунтирования полюса (15) шунтом Rш (6) и окончания переходного процесса, связанного с шунтированием. В дифференциальном усилителе из напряжения U1 вычитается напряжение U2, a разность напряжений подается на электронный делитель напряжения (13), в котором происходит деление разности (U1-U2) на величину напряжения U2, а после умножения частного от деления на величину Rш в умножителе УН получается величина напряжения на выходе умножителя (14), пропорциональная сопротивлению изоляции контролируемой электрической сети (16) постоянного тока, которая подается на вход блока сигнализации (4) и на вход блока индикации (5).

Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей постоянного тока под рабочим напряжением, содержащее генератор импульсов с переключающимся ключом К1 на выходе, блоки питания, сигнализации и индикации, шунт Rш, отличающееся тем, что в устройство введены подключенный к генератору импульсов формирователь импульсов с ключами К2 и К3 на выходе, первый и второй блоки выборки и хранения аналогового сигнала (БВХАС), дифференциальный усилитель, электронный делитель напряжения с умножителем напряжения на выходе, причем первый БВХАС подключен к одному полюсу контролируемой сети через последовательное соединение ключа К2 и ключа К1, а второй БВХАС подключен к тому же полюсу контролируемой сети также через последовательное соединение ключей К3 и К1, а выходы первого и второго блоков БВХАС соединены с первым и вторым входами дифференциального усилителя, а выход дифференциального усилителя соединен со входом электронного делителя напряжения, соединенного своим выходом со входом умножителя напряжения, а выход умножителя напряжения соединен со входами блоков сигнализации и индикации, а все блоки устройства запитаны от блока питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено к использованию при создании и применении устройств и систем для измерения сопротивлений изоляции в сетях постоянного тока, находящихся под напряжением.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите систем электроснабжения. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению изоляции цепей постоянного тока. .

Изобретение относится к способам измерения и контроля сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей постоянного тока. .

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для эксплуатационного контроля состояния изоляции относительно земли объектов под рабочим напряжением в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, а также в сетях, где нейтраль заземлена через резистор или реактор

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой, а именно к микропроцессорным системам управления и диагностики тепловозов

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления подключают измерительную цепь, содержащую управляемый дополнительный источник постоянного тока формирующий однополярное двухступенчатое напряжение, при этом, с целью снижения измерительного напряжения дополнительного источника, с цепью заземления соединяют полюс дополнительного источника одноименный с подключенным полюсом контролируемой цепи. Устройство содержит измерительную цепь, включенную между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления и состоящую из управляемого дополнительного источника постоянного тока, ограничительных резисторов и токового шунта, микропроцессорный элемент, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания аналоговой части микропроцессорного элемента, блок передачи измерительной информации, при этом, параллельно токовому шунту, подключена цепь из последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей, а параллельно дополнительному источнику подключен еще один операционный усилитель с делителем напряжения на входе, выходы операционных усилителей соединены с входами аналого-цифрового преобразования микропроцессорного элемента, а выход микропроцессорного элемента, управляющий дополнительным источником, имеет функцию широтно-импульсной модуляции. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса. Технический результат заявленного изобретения заключается в сокращении числа коммутационных элементов, отвечающих за подключение цепей к измерительному каналу, и в сокращении времени, затрачиваемого на проведение измерений. Технический результат достигается благодаря тому, что исследуемые цепи группируют в двухмерную матрицу, состоящую из m строк и n столбцов. Далее группы цепей, составляющих строки и столбцы матрицы, поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1 и выполняют измерения напряжений AU на резисторе R1. Сопротивления изоляции групп цепей определяют по формуле Rизол=R1×(U/ΔU-1). Каждая исследуемая цепь участвует в двух измерениях: сначала в составе группы строки матрицы, а затем в составе группы столбца матрицы. На основе анализа результатов измерений определяют цепи с пониженным сопротивлением изоляции относительно корпуса. Выдача команд, измерение напряжений, вычисление сопротивлений изоляции и формирование результатов контроля осуществляется с помощью программного модуля. Для (m×n) исследуемых цепей требуется проведение (m+n) измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения сопротивления изоляции цепей постоянного тока, находящихся под рабочим напряжением, и устройство для его осуществления относятся к электроизмерительной технике и предназначены для использования преимущественно в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение помехозащищенности и точности измерений, упрощение устройства, реализующего заявленный способ, а также расширение функциональных возможностей за счет реализации функции самодиагностики измерительных каналов и устройства в целом. Технический результат достигается устройством, осуществляющим способ, заключающийся в том, что в интервалах между измерениями сопротивления изоляции производят контроль измерительных каналов путем подключения входов первого измерительного канала к одной точке и определения среднего значения «нуля» после "n" измерений для учета в расчете напряжения, а затем подключения этих же входов к обоим полюсам контролируемой цепи для последующего вычисления отношения среднего (из "n") значения показаний второго канала к среднему значению показаний первого канала, при выходе рассчитанных показателей за пределы установленных порогов, делают вывод о нарушении функционирования измерительных каналов, а в противном случае последующее вычисление общего сопротивления изоляции производят по формуле:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции. Технический результат - повышение надежности работы системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения. Полюса обмотки возбуждения шунтируют сопротивлениями, часть которых периодически шунтируется управляемыми ключами с целью изменения состояния измерительной схемы, измеряют напряжения на определенных элементах схемы и вычисляют сопротивление изоляции по формуле, приведенной в описании изобретения. Блок-схема способа включает в себя обмотку возбуждения (1); контролируемое сопротивление изоляции (3); два шунтируемых сопротивления (6) и (8); два управляемых ключа (5) и (9), шунтирующих сопротивления (6) и (8) соответственно; добавочные высокоомные сопротивления (2) и (4), включенные между полюсами обмотки возбуждения и ключами (5) и (9); блок (10) управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок (12); блок (13) контроля исправности ключей; заземляющее сопротивление (70. Технический результат получают путем снижения уровня напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения емкости между фазами и корпусом (или землей) в любых трехфазных электросетях, например в судовых. Описан способ измерения фазной емкости электросети с изолированной нейтралью, который включает в себя поочередное измерение токов замыкания каждой из фаз и отличается тем, что дополнительно измеряют углы между векторами токов замыкания и векторами возникающих при замыканиях напряжений на нейтрали, используя которые рассчитывают фазные емкости. Способ повышает точность и устраняет ошибки при определении фазных емкостей электросети. 3 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений. Устройство содержит источник испытательного напряжения (ИИН), эталонный резистор (ЭР), зарядный ключ (ЗК), испытуемый объект (ИО), разрядный ключ (РК), разрядный резистор (РР), выходные выводы, к которым подключают ИО, двухканальный цифровой измеритель с запоминающим устройством с двумя информационными (ЦИ) и двумя управляющими входами, устройство отображения информации (УОИ), генератор тактовых импульсов (ГТИ) и блок управления (БУ) с выходами «Пуск» и «Установка нуля». Первый вывод ИИН через ЗК присоединен к первому выходному выводу устройства, а второй вывод ИИН через ЭР присоединен ко второму выходному выводу устройства. К выходным выводам устройства параллельно подключены соединенные последовательно РК и РР. Выход ЦИ соединен с входом УОИ. Выход ГТИ соединен с первым управляющим входом ЦИ. Также в устройство введены замыкающий и размыкающий блок-контакты ЗК, замыкающий блок-контакт РК, пиковый детектор, дифференцирующий элемент, нуль-компаратор, световой индикатор, счетчик времени, блок умножения напряжений, цифровой индикатор, два масштабных преобразователя и органы управления двухканальным цифровым измерителем с запоминающим устройством. Причем входные выводы первого масштабного преобразователя подключены параллельно выходным выводам устройства, а его выход через размыкающий блок-контакт ЗК и замыкающий блок-контакт РК подключен к первому информационному входу ЦИ и к входам дифференцирующего элемента и пикового детектора. Выход дифференцирующего элемента подключен к входу нуль-компаратора, а выход нуль-компаратора подключен к входу счетчика времени и световому индикатору. Выход счетчика времени подключен к первому входу блока умножения напряжений, второй вход которого подключен к выходу пикового детектора. Выход блока умножения напряжений подключен к входу второго масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора. Второй вывод ИИН соединен через замыкающий блок-контакт ЗК с вторым информационным входом ЦИ. Вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом «Пуск» блока управления. Второй управляющий вход ЦИ соединен с выходом органов управления ЦИ. Обнуляющие входы пикового детектора и счетчика времени соединены с выходом «Установка нуля» блока управления. Технический результат заключается в возможности непосредственного измерения оставшегося ресурса изоляции. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство состоит из источника измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока, фильтра RC, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одного диод, шунтирующего конденсатор С1, блока гальванической развязки, усилителя напряжения сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, блока питания, электронного делителя напряжения, блока индикации и блока сигнализации. При этом источник измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока положительным полюсом подключен к корпусу (земле), а отрицательным полюсом соединен с нижним первым выводом резистора нейтрали контролируемой сети. Второй вывод резистора нейтрали контролируемой сети соединен с нейтралью контролируемой сети. Параллельно источнику измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока включены конденсатор С1 и диод, катод которого соединен с корпусом (землей). Параллельно резистору нейтрали включен фильтр RC, причем конденсатор фильтра включен параллельно входу блока гальванической развязки, который своим выходом включен на вход усилителя напряжения сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со входом электронного делителя напряжения, а выход электронного делителя напряжения соединен непосредственно с блоком индикации и с блоком сигнализации. При этом все блоки устройства запитаны от блока питания. Технический результат заключается в возможности непрерывного контроля сопротивления изоляции. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство содержит резистор, соединенный с нейтралью одним выводом, резистивный датчик тока, источник стабилизированного напряжения постоянного тока, шунтирующий конденсатор C1, RC-фильтр на 50 Гц, блок гальванической развязки, электронный делитель напряжения, дифференциальный усилитель, блок питания и блоки индикации и сигнализации. При этом второй вывод резистора нейтрали соединен с введенными резистивным датчиком тока и источником стабилизированного напряжения постоянного тока, включенными последовательно. Второй вывод резистора нейтрали соединен с корпусом через шунтирующий конденсатор С1, а плюсовой вывод источника стабилизированного напряжения соединен с корпусом через введенный резистивный датчик тока. Параллельно резистивному датчику тока включен RC-фильтр, средняя точка которого соединена с входом блока гальванической развязки, а выход блока гальванической развязки соединен с входом электронного делителя напряжения, на выход которого входом включен дифференциальный усилитель, на выход которого входом включены блоки индикации и сигнализации. Все блоки устройства запитаны от блока питания. Технический результат заключается в возможности непрерывно контролировать сопротивление изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью. 1 ил.
Наверх