Способ определения сопротивления изоляции сети постоянного тока с изолированной нейтралью

Авторы патента:

Лукоянов Владимир Юрьевич (RU)

Давыденко Юрий Николаевич (RU)

Аракчеев Юрий Германович (RU)

G01R27/18 - для измерения сопротивления на землю

Владельцы патента RU 2609726:

Закрытое акционерное общество "РАДИУС АВТОМАТИКА" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании и применении устройств и систем измерения сопротивлений изоляции в сетях постоянного тока с изолированной нейтралью, находящихся под напряжением. Технический результат: повышение точности измерений сопротивления изоляции сети постоянного тока. Сущность: измеряют напряжение между «землей» и полюсами источника постоянного тока. Для чего сначала подключают резистивный элемент к одному из полюсов, а затем к другому, выравнивают напряжения на полюсах параллельным подключением к источнику постоянного тока двух последовательно соединенных одинаковых резисторов, общая точка которых через третий резистор соединена с «землей». При этом резистивные элементы подключают поочередно параллельно первому и второму резисторам, измеряют напряжение на третьем резисторе после подключения одного и другого резистивных элементов. Далее определяют сопротивление изоляции всей сети, а затем для каждого из полюсов. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам измерения и контроля сопротивления изоляции от «земли» (корпуса), и может быть использовано при создании устройств контроля и измерения в силовых электрических сетях постоянного оперативного тока.

Известен способ контроля сопротивлений изоляции (В. Герасимов. Электротехнический справочник. В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии. - 8-е изд., исп. и доп. - М.: Изд. МЭИ, 2002. - 964 с., с. 609, рис. 47-37), который основан на подключении между полюсами источника тока двух последовательно соединенных резисторов и подключении между их общей точкой и «землей» реле контроля напряжения.

Недостатком такого способа является невозможность осуществления полноценного контроля изоляции сети постоянного тока, так как в данном случае изоляция полюсов снижается на одинаковое или близкое значение, к которому система является нечувствительной, что приводит к несрабатыванию реле контроля напряжения в нужный момент, вследствие чего возможно возникновение аварийных ситуаций.

Известен способ измерения сопротивлений изоляции сети (RU2281521, 10.08.2006 г.), основанный на измерении напряжений между «землей» и полюсами до и после подключения к одному из полюсов резистивного элемента, а также на измерении токов, протекающих по присоединениям сети до и после подключения резистивного элемента. В качестве резистивного элемента используют электрически управляемый резистивный элемент, при этом подключают его к тому полюсу, полярность которого совпадает со знаком суммы напряжений на полюсах до подключения резистивного элемента, после чего поддерживают постоянное значение тока через этот резистивный элемент и вычисляют значение сопротивлений изоляции сети, исходя из значений приращений полусуммы напряжений на полюсах и величин приращений токов присоединений, вызванных подключением электрически управляемого резистивного элемента к одному из полюсов сети.

Недостатком способа является отсутствие стабильности напряжений на полюсах при ухудшении изоляции, что может привести к ложному срабатыванию релейной защиты. При этом подключение к полюсу резистивного элемента вызывает возникновение больших значений перенапряжений на полюсах источника из-за отсутствия стабильности напряжений на шинах источника относительно «земли», величина которых зависит от соотношения величины сопротивлений резистивного элемента и изоляции. Кроме того, известный способ недостаточно точен и информативен ввиду малых значений приращений дифференциальных токов присоединений. При этом, исходя из значений приращений токов и напряжений, невозможно определить сопротивления изоляции каждого из полюсов присоединений.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ определения сопротивлений изоляции сети постоянного тока с изолированной нейтралью (RU 2381513, 10.02.2010 г.), при котором измеряют напряжения между «землей» и полюсами источника постоянного тока, а также токи, протекающие по присоединениям сети после подключения к одному из полюсов резистивного элемента, измеряют также токи, протекающие по присоединениям сети после подключения второго резистивного элемента к другому полюсу сети, причем производят выравнивание напряжения на полюсах путем включения параллельно полюсам источника постоянного тока двух последовательно соединенных одинаковых резисторов, общая точка которых через третий резистор соединена с «землей», одновременно измеряют ток, протекающий по присоединению, включающему токопровод к третьему резистору и токопроводы от полюсов источника к резистивным элементам, определяют значения сопротивлений изоляции каждого из полюсов, а затем сети в целом.

Недостатком способа является необходимость измерения дифференциального тока присоединения с выравнивающими резисторами с помощью кольцевого датчика и, как следствие, более низкая точность из-за чувствительности датчика к наводкам от соседних проводников, собственного температурного и временного дрейфа нуля, остаточной намагниченности, также высокая стоимость.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений сопротивления изоляции сети постоянного тока.

Технический результат достигается при использовании способа определения сопротивлений изоляции сети постоянного тока с изолированной нейтралью, согласно которому измеряют напряжение между «землей» и полюсами источника постоянного тока, для чего сначала подключают резистивный элемент сначала к одному из полюсов, а затем к другому, выравнивают напряжения на полюсах параллельным подключением к источнику постоянного тока двух последовательно соединенных одинаковых резисторов, общая точка которых через третий резистор соединена с «землей», при этом резистивные элементы подключают поочередно параллельно первому и второму резисторам, измеряют напряжение на третьем резисторе после подключения одного и другого резистивных элементов, далее определяют сопротивление изоляции всей сети, а затем каждого полюса согласно формулам:

где

R - полное сопротивление изоляции всей сети,

U₁₊ - напряжение на положительном полюсе при подключении к нему резистивного элемента,

U_2- - напряжение на отрицательном полюсе при подключении к нему резистивного элемента,

Е - ЭДС аккумуляторной батареи,

U_R+ - напряжение на третьем резисторе при подключении резистивного элемента к положительному полюсу,

U_R- - напряжение на третьем резисторе при подключении резистивного элемента к отрицательному полюсу,

R_TR - сопротивление третьего резистора,

R₊ - сопротивление изоляции положительного полюса всей сети,

R_- - сопротивление изоляции отрицательного полюса всей сети.

На фигуре изображена схема для реализации предлагаемого способа.

Поочередное подключение резистивных элементов параллельно первому и второму резисторам, измерение напряжения на третьем резисторе после подключения одного и другого резистивных элементов позволяют определить сопротивление изоляции как всей сети, так и каждого полюса при повышении точности проводимых измерений, которые в данном случае не зависят от наводок и помех от других устройств и проводников.

Схема содержит источник постоянного тока 1, одинаковые резисторы 2 и 3, резистивный элемент 4 с ключом 5, резистивный элемент 6 с ключом 7, вольтметр 8, третий резистор 9, вольтметры 10 и 11.

Заявляемый способ определения сопротивлений изоляции реализуют следующим образом. В сети постоянного тока с источником постоянного тока 1 параллельно полюсам подключены последовательно два одинаковых резистора 2 и 3, общая точка которых через третий резистор 9 подключена к «земле». Параллельно резистору 9 подключают вольтметр 8. Вольтметр 10 подключают между положительным полюсом сети и «землей», а вольтметр 11 между отрицательным полюсом и «землей» соответственно. При проведении измерений сопротивлений изоляции сети подключают поочередно резистивный элемент 4 ключом 5 и снимают показания напряжения U₁₊ на вольтметре 10, а также напряжения U_R+ на вольтметре 8, а затем отключают резистор 4 ключом 5 и включают резистивный элемент 6 ключом 7, после чего снимают показания напряжений U_2- вольтметра 11 и U_R- вольтметра 8. Зная значение третьего сопротивления R_TR, рассчитывают полное сопротивление изоляции сети R по формуле:

далее вычисляют сопротивление изоляции положительного полюса R+ по формуле:

и сопротивление изоляции отрицательного полюса R- по формуле:

В качестве резистивных элементов 4 и 6 применяются активные сопротивления. Подключение последних поочередно через ключи 5 и 7 обеспечивает искусственное смещение полюсов относительно «земли». Это позволяет получить ток смещения через резистор 9 и замерить на нем падение напряжения U_R+ и U_R- вольтметром 8. Такое подключение обеспечивает возможность определения сопротивления R всей изоляции и каждого полюса R₊ и R_- в отдельности.

Переход на измерение падения напряжения на резисторе значительно упрощает и удешевляет задачу измерений, при этом существенно повышается точность измерения тока утечки, поскольку падение напряжения на резисторе нечувствительно к возможным наводкам от других устройств и проводников с током.

Способ определения сопротивлений изоляции сети постоянного тока с изолированной нейтралью, характеризующийся тем, что измеряют напряжение между «землей» и полюсами источника постоянного тока, для чего сначала подключают резистивный элемент сначала к одному из полюсов, а затем к другому, выравнивают напряжения на полюсах параллельным подключением к источнику постоянного тока двух последовательно соединенных одинаковых резисторов, общая точка которых через третий резистор соединена с «землей», при этом резистивные элементы подключают поочередно параллельно первому и второму резисторам, измеряют напряжение на третьем резисторе после подключения одного и другого резистивных элементов, далее определяют сопротивление изоляции всей сети, а затем каждого полюса согласно формулам:

где

R - полное сопротивление изоляции всей сети,

U₁₊ - напряжение на положительном полюсе при подключении к нему резистивного элемента,

U_2- - напряжение на отрицательном полюсе при подключении к нему резистивного элемента,

Е - ЭДС аккумуляторной батареи,

U_R+ - напряжение на третьем резисторе при подключении резистивного элемента к положительному полюсу,

U_R- - напряжение на третьем резисторе при подключении резистивного элемента к отрицательному полюсу,

R_TR - сопротивление третьего резистора,

R₊ - сопротивление изоляции положительного полюса всей сети,

R_- - сопротивление изоляции отрицательного полюса всей сети.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств контроля изоляции сетей постоянного оперативного тока. В сети постоянного тока периодически осуществляют тестовое воздействие путем подключения к полюсам высокоточного резистора, при этом измеряют величины напряжений на полюсах и дифференциальные токи присоединений сети до и после каждого тестового воздействия.

Способ контроля электрического сопротивления изоляции шин питания относительно корпуса // 2602753

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий, отключенных от источника питания.

Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей переменного тока // 2554308

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока, находящихся под напряжением и изолированных от земли.

Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции под рабочим напряжением в силовых сетях переменнего тока с резистивной нейтралью // 2541418

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.

Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью под рабочим напряжением // 2526221

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.

Устройство для контроля качества электрической изоляции // 2523075

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».

Способ измерения фазной емкости электросети // 2510034

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.

Способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения // 2508587

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.

Способ измерения сопротивления изоляции цепей постоянного тока, находящихся под рабочим напряжением, и устройство для его осуществления // 2503964

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.

Способ контроля сопротивления изоляции цепей постоянного тока относительно корпуса и устройство для его реализации // 2503963

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса.

Способ определения сопротивления изоляции сети и сопротивлений изоляции присоединений сети переменного тока с изолированной нейтралью // 2614187

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств контроля и измерения сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью. Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет измерения сопротивлений изоляции присоединений, уменьшение величины перекоса напряжений между фазами и «землей», возникающих при определении сопротивления изоляции сети и сопротивления изоляции присоединений. Сущность: измеряют средние значения напряжения между положительным и отрицательным полюсами трехфазного выпрямительного моста, собранного на полупроводниковых диодах по схеме Ларионова и подключенного к фазам сети переменного тока, а также между положительным и отрицательным полюсами трехфазного выпрямительного моста и «землей». При этом производят выравнивание напряжений на фазах сети путем включения параллельно полюсам трехфазного выпрямительного моста двух последовательно соединенных первого и второго резисторов, общая точка которых соединена с «землей». Измеряют среднее значение тока через провод, соединяющий общую точку первого и второго резисторов с «землей», измеряют средние значения дифференциальных токов, протекающих по присоединениям сети, с помощью датчиков дифференциальных токов для измерений средних значений токов, после подключения сначала к одному из полюсов трехфазного выпрямительного моста третьего резистора, один из выводов которого подсоединен к общей точке первого и второго резисторов, а потом к другому полюсу трехфазного выпрямительного моста четвертого резистора, один из выводов которого подсоединен к общей точке первого и второго резисторов. Значения сопротивлений изоляции всей сети в целом и сопротивления изоляции присоединений определяют из соответствующих выражений. 11 ил.

Способ и устройство контроля изоляции системы электроснабжения с изолированной нейтралью // 2644626

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля сопротивления изоляции многофазных разветвленных сетей переменного тока с изолированной нейтралью, находящихся под напряжением. Техническим результатом является осуществление избирательного контроля утечки или замыкания фазы на землю в разветвленной системе электроснабжения с изолированной нейтралью, выявление элемента с поврежденной изоляцией до появления аварийного режима. Устройство контроля изоляции сети электроснабжения с изолированной нейтралью содержит высоковольтные провода подключения, контактор измерительной цепи, контактор заземления. Параллельно контактам контактора заземления подключен диодный мост с модулятором поискового тока. При этом обеспечивается возможность подключения фазы сети электроснабжения через коммутационный переключатель, токоограничивающий конденсатор, контакт контактора измерительной цепи и контакт контактора заземления к контуру заземления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ автоматического контроля изоляции источников постоянного тока относительно корпуса и относительно друг друга и устройство для его реализации // 2647218

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется для контроля сопротивления изоляции шин питания гальванически развязанных источников постоянного тока относительно корпуса и между собой. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности определения значений сопротивления изоляции относительно корпуса, а также возможность контроля изоляции шин нескольких гальванически развязанных источников постоянного тока как относительно корпуса, так и между собой как в выключенном, так и во включенном состоянии. Способ измерения сопротивления изоляции в цепях постоянного тока основан на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи резисторов, состоящей из двух последовательно соединенных резисторов с одинаковой величиной сопротивления. В место соединения резисторов включается измерительная цепь из последовательно включенных источника измерительного напряжения и измерителя тока. Далее определяется эквивалентное сопротивление цепи резисторов. В измерительную цепь включают источник измерительного напряжения с одним значением напряжения, величина которого может быть равна нулю, затем с другим, отличным от нуля. Определяют значения измерительных токов для двух значений измерительных напряжений, вычисляют алгебраическую разность измерительных напряжений, делят ее на алгебраическую разность измеренных токов и из результата деления, взятого по модулю, вычитают значение эквивалентного сопротивления. Для измерения сопротивления изоляции между двумя гальванически развязанными источниками постоянного тока подключают между местами соединения двух цепочек резисторов с одинаковыми величинами сопротивлений, включенных между полюсами соответствующих источников постоянного тока, при этом вычитаемое эквивалентное сопротивление равно номинальному значению сопротивлений резисторов цепочек. Способ измерения сопротивления изоляции реализуется в устройстве, которое содержит цепочку из одинаковых резисторов, включенных последовательно, подключаемую к полюсам источника постоянного тока для измерения его сопротивления изоляции относительно корпуса, измерительную цепь, состоящую из последовательно включенных источника измерительного напряжения и датчика тока, а также коммутатора измерительного напряжения, имеющего вход управления, контроллера с аналоговым входом, подключенным к датчику тока, и выходом контроллера, имеющим электрическую связь с входом управления коммутатора измерительного напряжения. Дополнительно введены два коммутатора, каждый из которых имеет n+1 вход, один выход и вход управления, резистор, подключенный между n+1 входом первого коммутатора и n+1 входом второго коммутатора, устройство последовательного интерфейса. Кроме этого, введены n-1 дополнительных цепочек последовательно соединенных резисторов, измерительная цепь подключена между выходами введенных коммутаторов, а коммутатор измерительного напряжения своим выходом подключен параллельно источнику измерительного напряжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.