Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

 

О П И С А Н И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (») б19871

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190774 (21) 2046259/18-21 (5I) М. Кл.

g 01 к 27/18 с присоелинением заявки Рй 2066978/18-21 (23) Приоритет (43) Опубликовано 150878. Бюллетень % 30 (45) Дата опубликования описания 0607.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК

621. 317. 3 (088.8) (72) Авторы Л. Н. Карпиловскнй, С. И. Раскин, A. A. Письман, изобретения н м, Башлыков, д. Ф. симонов и Б. д. Рандин (7l) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ изОляции электРических сетей

Изобретение относится к электроиэмерительным устройствам, в частности к устройствам для измерения и контроля сопротивления изоляции сетей постоянного тока.

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока, содержащее выпрямитель, индикатор и сигнальное реле (1)

Недостатками этого. устройства являются малое быстродействие, низкая точность измерения и ее зависимость от абсолютной величины напряжения контролируемой сети.

Известно также устройство для измерения электрических сетей постоянного тока, содержащее индикатор, регулируемую нагрузку, переключатель режимов и нуль-орган, выполняющий функции сравнивающего устройства в режиме уравновешивания и функции индикатора в режиме собственно измерения 121

Это устройство также имеет недостаточное быстродействие, кроме того, в нем отсутствует автоматизация.

С целью повышения быстродействия и автоматизации устройства без снижения точности измерения предлагаемое устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее сравнивающий блок, регулируемую нагрузку, переключатель режимов и индикатор, снабжено блоком сопряжения, запоминающим блоком, двумя делителями напряжения, блоком управления, тактовым распределителем и четырьма ключами, причем входные зажимы устройства через последовательно соединенные блок сопряжения, первый ключ, запоминающий блок и первый делитель подключены к сравнивающему блоку, другой вход которого подключен к второму делителю, выход через четвертый ключ, блок управления и третий ключ — к блоку сопряжения, индикатору н первому входу регулируемой нагрузки, второй вход которой связан с другим выходом первого ключа, а через второй ключ — к второму делителю, а переключатель режимов через тактовый распределитель соединен с первым, вторым, третьим и четвертым ключами, блоком сопряжения и непосредственно с третьим ключом, а также с двумя входами блока сопряжения, соединенного с вторым входом второго ключа.

619871

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства с объектом измерения; на фиг. 2 — то же, вариант устройства.

Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей содержит блок 1 сопряжения, первый ключ 2, запоминающий блок 3, первый делитель 4 напряжения, сравнивающий блок 5, второй делитель б напряжения, второй ключ 7, регу,лируемую нагрузку 8, индикатор 9, 10 третий ключ 10, тактовый распределитель 11, переключатель 12 режимов, блок 13 управления и четвертый ключ 14. Блок 1 сопряжения состоит иэ ключей 15-17, управляемого сопротивления 18, блок 19 выпрямителей и источника 20 оперативного напряжения.

Входные клеммы 21, 22 устройства через последовательно соединенные блок 1 сопряжения, первый ключ 2, запоминающий блок 3 и первый делитель

4 напряжения подключены к сравнивающему блоку 5, другой вход которого через второй делитель 6 и второй ключ

7 подсоединен одновременно к блоку 1 25 сопряжения, к первому ключу 2 и регулируемой нагрузке 8, соединенной с индикатором 9, и через третий ключ

10 — с блоком 1 сопряжения. Тактовый распределитель 11 связан с первым 30 ключом 2, вторым ключом 7, третьим ключом 10 и с блоком 1 сопряжения непосредственно, а через переключатель

12 режимов, с блоком 13 управления и сравнивающим блоком 5 — через четвертый ключ 14.

Входная клемма 21 устройства, подсоединенная к одному из полюсов сети постоянного тока, внутри блока 1 сопряжения соединена с входом ключа 15, 40 а клемма 22, подсоединенная к другому полюсу сети, внутри блока 1 сопряжения подключена к входу ключа 16.

Выход ключа 15 соединен через последовательно включенный источник 20 оперативного напряжения с вторым входом ключа 17.

Выход УпРавляемого сопротивления

18 соединен со вторым входом второго ключа 7. Выход ключа 16 соединен с выходом ключа 15.

Один из входов ключа 10, соединенный с блоком 1 сопряжения, внутри этого блока соединен с управляемым входом управления сопротивления 18.

Входные клеммы 23, 24 и 25 устройства, кторые подключены к фазам сети переменного тока, внутри блока 1 сопряжения соединены с входами блока

19 выпрямителей, выход последнего че- 60 рез ключ 17 соединен с общим выходом блока 1 сопряжения. Одна из клемм, например клемма 25, через ключ 15 и источник 20 оперативного напряжения подсоединена к ключу 17. 65

Входы блока 1 сопряжения, соединены с переключателем 12 режимов, внутри блока 1 сопряжения подсоединены к управляющим входам ключей 15-17.

Устройство работает следующим образом.

При измерении сопротивления изоляции сетей переменного тока беэ использования оперативного напряжения переключатель 12 режимов ставится в первое положение Е (Сеть переменного тока ) и к фазам сети подключаются клеммы 23-25. Запускается тактовый распределитель 11, напряжение фаз сети поступает через блок 19 выпрямителей, ключи 17 и 2, находящиеся в первом положении, на запоминающий блок 3, а оттуда через первый делитель 4 напряжения — на вход сравнивающего блока 5. Ключ 14 в этот момент разомкнут, и сигнал с выхода сравнивающего блока 5 на блок 13 управления не поступает. Ключ 15 также разомкнут.

В следующем такте работы тактового распределителя 11 ключ 2 переводится в положение, при котором от блока 19 выпрямителей отключается запоминающий блок 3 и подключается регулируемая нагрузка 8. Напряжение с выхода регулируемой нагрузки 8 через ключ 7, находящийся в первом положении, и второй делитель напряжения б, коэффициент передачи которого в два раза больше, чем коэффициент передачи первого делителя 4 напряжения, поступает на второй вход сравнивающего блока 5.

При переводе ключа 2 в другое положение одновременно замыкается ключ

14, поэтому сигнал рассогласования с выхода сравнивающего блока 5 через ключ 14 поступает на блок 13 управления, который через ключ 10, находящийся в первом положении, осуществляет регулирование величины сопротивления регулируемой нагрузки 8.

В момент, равенства сигнала рассогласования на выходе сравнивающего блока 5 нулю либо уменьшения его до какой-то малой заранее заданной величины регулирования величины сопротивления регулируемой нагрузки 8 прекращается, информация о величине сопротивления регулируемой нагрузки 8 в этот момент поступает на индикатор 9 и является оценкой величины сопротивления изоляции сетей переменного тока по отношению к корпусу.

Перед измерением сопротивления изоляции сети переменного тока с помощью оперативного напряжения переключатель

12 режимов переводится во второе положение (Сеть переменного тока ), при этом, напряжение с одного выхода источника 20 оперативного напряжения через ключ 15 и клемму 25 поступает в сеть, а напряжение с другого выхода источника 20 оперативного напряже619871 6

65 ния через ключ 17 и ключ 2 поступает на вход запоминающего блока 3. В этот момент ключ 16 разомкнут.

В следуюшем такте работы тактового распределителя 11 ключ 2 переводится в другое положение, подключая регулируемую нагрузку 8 к блоку 1 сопряжения. Ключ 7 остается в первом положении, соединяя выход нагрузки 8 с входом делителя 6. Ключ 14 эамыка ;тся. Сигнал рассогласования с выхода сравнивающего блока 5 через ключ 14 поступает на блок 13 управления, который через ключ 10 регулирует величину сопротивления регулируемой нагрузки 8 (как и в предыдущем случае). B момент равенства сигнала рассогласования на выходе сравнивающего блока 5 нулю либо уменьшения его до какой-то малой заранее заданной величины регулирование нагрузки 8 прекрашается, информация о ее величине в этот момент поступает на индикатор 9,. являясь оценкой сопротивления изоляции сетей переменного тока относительно корпуса.

При измерении сопротивления изоляции сети постоянного тока с помощью источника 20 оперативного напряжения переключатель 12 режимов ставится в соответствующее положение (Сеть постоянного тока ), а клемма 21 (или клемма 22) подключается к одному иэ полюсов сети постоянного тока.

Ключ 15 (16) при подключении к полюсу клеммы 22 переводится в первое положение, подсоединяя один из выходов источника 20 оперативного напряжения к соответствующему полюсу сети постоянного тока. Ключ 17 устанавливается во второе положение, подсоединяя другой выход источника 20 оперативного напряжения к входу ключа 2..

Последний устанавливается в первое положение, подсоединяя вход эапоминаюшего блока 3 (через .ключ 17) к соответствуюшему выходу источника 20 оперативного напряжения. На эапоминаюшем блоке 3 запоминается величина напряжения на выходе эквивалентного генератора {по отношению к земле) в режиме холостого хода.

В следующем такте работы тактового распределителя 11 ключ 2 переводится. в другое положение, отключая от блока

1 сопряжения запоминающий блок 3 и подключая к нему регулируемую нагрузку 8. Ключ 7 находится все время в первом положении, подключая делитель

6 к регулируемой нагрузке 8. Ключ 4 замыкается.

Дальнейшая работа аналогична работе при измерении сетей переменного тока.

Сигнал рассогласования с выхода сравниваюшего блока 5 через ключ 14 поступает на блок 13 управления, который через ключ 10, находящийся в первом положении, осушествляет регу5

55 ликование нагрузки 8. В момент равенства нулю сигнала на выходе сравнивающего блока 5 либо уменьшения его ло какой-то заранее з данной величины регулирование нагрузки 8 прекрашается. Ключ 14 замыкается.

Дальнейшая работа аналогична работе при измерении сетей переменного тока.

Сигнал рассогласования с выхода сравнивающего блока 5 через ключ 14 поступает на блок 13 управления, который через ключ 10, находящийся в первом положении, осуществляет регулирование нагрузки 8. В момент равенства нулю сигнала на выходе сравнивающего блока 5 либо уменьшения его до какой-то заранее заданной величины регулирование сопротивления нагрузки 8 прекрашается, и информация о ее величине в данный момент поступает на индикатор 9 в качестве оценки величины сопротивления изоляции сети постоянного тока.

Для повышения надежности измерений сигнал от оперативного источника 20 может вводиться в сеть постоянного тока либо через клемму 21, либо через клемму 22, т.е. для случая однородных напряжений оперативного источника и электрической сети в одном случае напряжение на выходе эквивалентного генератора равно сумме напряжений сети и источника, а в другом — их разность. Результат измерения должен быть один и тот же.

При измерении сопротивления обесточенных сетей последовательность действий аналогична предыдущей.

При осуществлении автоматического контроля состояния изоляции сети путем сравнения с какой-либо заданной уставкой переключатель 12 режимов ставится в положение для контроля. Управляемое сопротивление 18 через ключ

10 с помощью блока 13 управления выставляется на заданную величину. Ключ

7 переводится з другое положение, осуществляя подключение выхода управляемого сопротивления 18 к делителю

6 напряжения. Запускается тактовый распределитель 11, В первом такте работы тактового распределителя 11 один из выходов источника 20 оперативного напряжения подключен через ключ 15 (в зависимости от его положения) к сети переменного или постоянного тока, подвергающейся в данный момент контролю, а другой выход источника 20 оперативного напряжения через ключ 17 и ключ

2 подключен к запоминающему блоку 3.

В следуюшем такте работы тактового распределителя 11 ключи 2 и 7 и управляемое сопротивление 18 подключены через ключ 2 к выходу блока 1 сопряжения, а следовательно и к выходу эквивалентного генератора, а че6198 рез ключ 7 — к входу второго делите- . ля б напряжения.

На выходе сравнивающего блока 5 появляется сигнал рассогласонания, полярность которого и дает информацию о соотношении величин сопротивления изоляции контролируемой сети и сопротивления 18 (величиной уставки). 5

Для сведения погрешности измерения от шунтирования сопротивления регулируемой-нагрузки 8 двигателем 6 напряжения к пренебрежимо малой величине сопротивление верхнего плеча l0 (входное сопротивление) делителя б и соответственно сопротивление верхнего плеча (входное сопротивление) делителя 4 выбираются много больше (на полтора — два порядка выше) практически максимально возможного сопротивления изоляции, сети.

Подключение запоминающего блока

3 к выходу эквивалентного генератора практически не препятствует осуществлению режима холостого хода, так как осуществляется таким образом, что не нагружает эквивалентный генератор благодаря большому входному сопротивлению запоминающего блока 3.

Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока (фиг.2) состоит из чувствительного элемента 26 (нуль-органа), цифрового моста 27, образованного постоянными резисторами 28 и 29, резистором 30 и цифроуправляемой проводимостью 31, источника 32 оперативного напряжения постоянного тока, элементов 33 коммутации, схемы 34 преобразования сигналов, схемы 35 управ- 16 ления установками и сигнализацией, схемы 36 задания уставок, элемента

37 сигнализации, переключателя 38 режимов, счетного регистра 39 и цифрового индикатора 40.

Резистор 30 изоляции образует одно из плеч цифрового моста 27, а другое плечо моста составляет цифроуправляемая проводимость 31. Двумя другими плечами цифрового моста являются постоянные резисторы 28 и 29.

Источник 32 оперативного напряжения 45 постоянного тока включен в диагональ моста между общими точками резисторов. Чувствительный элемент 26 (нульорган) включен в другую диагональ моста между общими точками резисторов 50

28, 30 и 29. Нуль-орган 26 управляет схемой 34 преобразования сигнала, выходной сигнал которой поступает через переключатель 38 режимов на один из входов счетного регистра 39 или на нход схемы 35 управления установками и сигнализацией. С выхода схемы

35 сигнал идет на элемент 37 сигнализации и. на вход схемы 36 задания уставок, с выхода последней сигнал идет 0 на другой вход счетного регистра 39, который управляет цифровым индикатором 40 и через элементы коммутации

71 8 цифроупранляемой проводимостью 31 цифрового моста 27.

Работа устройства происходит следующим образом:

В режиме измерения (переключатель

38 режимов находится в нижнем положении) цифровой мост 27 работает и режиме автоматического уравновешивания.

Сигнал разбаланса цифрового моста с нуль-органа 26 поступает на схему

34 преобразования сигнала, анализирующую поступающие сигналы и в зависимости от знака разбаланса цифрэвого моста, формирующего тактовые импульсы для управления счетным регистром 39, который изменяет свое состояние и через элементы коммутации 33 управляет цифровым плечом моста до тех пор, пока цифровой мост не уравновесится.

Цифровой индикатор 40 регистрирует состояние счетного регистра и выдает цифровую информацию о величине сопротивления изоляции контролируемой сети.

В режиме контроля (переключатель

38 режимов находится в верхнем положении) цифровой мост 27 работает в режиме разбаланса.

Счетный регистр 39 находится в состоянии, соотнетствующем предупредительной устанке срабатывания сигнализации.

В цифровом плече цифрового моста включена проводимость с суммарным весом, соответствующим предупредительной устанке срабатывания сигнализации.

Сигнал разбаласа цифрового моста поступает в нуль-органа 26 на схему

34 преобразования сигнала, которая анализирует поступающие сигналы, формирует тактовые импульсы управления в зависимости от знака раэбаланса цифрового моста. Эти импульсы поступают на схему 35 управления установками.и сигнализацией. С выхода этой схемы поступают сигналы управления с частотой тактовых импульсов. При сопротивлении изоляции больше устанки срабатывания сигнализации с схемы 35 с каждым тактом поступают сигналы, удерживающие счетный регистр 39 через схему 36 задания уставок в перво- начальном состоянии, а элемент 37 сигнализации — в отключенном состоянии.

При снижении сопротивления изоляции до уставки срабатывания сигнализации схема 35 выдает сигнал пониженной изоляции, поступающий на элемент

37 сигнализации для включения сигнала Низкая изоляция и на схему 36 и счетный регистр 39 — для переключения уставки. Счетный регистр 39 изменяет свое состояние на состоянием соответствующее анарийной установке сигнализации, а в цифровом плече цифрового моста через элементы 33 коммутации нключается проводимость с

619871

Фиг. 1 суммарным веСом, соответствующим аварийной установке.

При новом раэбалансе цифрового моста сопротивление изоляции оказывается больше новой (аварийной) уставки. Со схемы 35 поступает сигнал в элемент сигнализации на отключение сигнала низкая изоляция и в счетный регистр 39 - на переключение уставки. Отключается сигнализация и включается предупредительная уставка. .При сопротивлении. изоляции контролируемой сети, находящихся в пределах )О меньше предупредительной, но больше аварийной уставок, счетный регистр

39 и цифровое плечо моста с каждым тактом изменяют свое состояние с состояния, соответствующего предупредительной уставке, на состояние, соот- . ветствующее аварийной уставке, и наоборот, при этом сигнализация имеет прерывистый характер (предупредительная сигнализация). 20

При снижении сопротивления изоляции до аварийной уставки со схемы 35 с каждым тактом поступают сигналы пониженной изоляции, которые устанавливают счетный регистр 39 в состояние, соответствующее аварийной уставке,. и через элемент сигнализации 37 включают аварийную сигнализацию (характер сигнала непрерывный).

Введение схемы преобразования сигнала, схемы управления уставками и

3(1 сигнализацией, счетного регистра, элементов коммутации и цифрового измерительного моста постоянного тока, а также использование одних и тех же узлов и цепей как в режиме контроля, 6 так и в режиме измерения выгодно отличает устройство от укаэанного прототипа, так как повышает точность контроля и измерения, обеспечивает дистанционную выдачу цифровой инфор- 40 мацки о состоянии изоляции, обеспечивает контроль сетей на двух видах

Г l уставки, что увеличивает сферу применения устройства и способствует автоматизации процессов контроля.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее сравнивающий блок, регулируемую нагрузку, переключатель режимов и индикатоР, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и автоматизации устройства без снижения точности измерения, оно снабжено блоком сопряжения, запоминающим блоком, двумя делителями напряжения, блоком управления тактовым распределителем и четырьмя ключами, причем входные заживя устройства через последовательно соединенные блок сопряжения, первый ключ, запоминающий блок и первый делитель подключены к сравнивающему блоку, другой вход которого подключен ко второму делителю, выход через четвертый ключ, блок управления и третий ключ — к блоку сопряжения, индикатору и первому входу регулируемой нагрузки, второй вход которой связан с другим выходом первого ключа, и через второй ключ — к второму делителю, а переключатель режимов через тактовый распределитель режимов соединен с первым, вторым, третьим и четвертым ключами, блоком сопряжения и непосредственно с третьим ключом, а также с двумя входами блока сопряжения, соединенного с вторым входом второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Е.Ф. скапенко. Контроль изоляции в сетях до 1000 В, M., Энергия, 1972, с. 57-81.

2. B..Г. Самойлов. Автоматизация судовых электроэнергетических установок, Л., Судостроения, 1972, с. 162.

619871

Фив g

Составитель О.Богомолов

Техред 3.Фанта Корректор И.Гоксич

Редактор Т.Янова

Заказ 4500/42 Тирам 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4