Устройство для измерения сопротивленияизоляции электрических сетей

 

Союз Советсиик

Социалистических

Ресаублии .

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСХО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (}834605 (61) Дополнительное к авт. саид-ву—

I (22)Заявлено 15.02.79 (21) 2725198/18-21 с присоединением заявки,% (51)М. Кл.

G 010 27/18

Гесудврстееккый квиатет

СССР аа делам кзобретенкй и аткриткй (23) Приоритет

Опубликовано, 30. 05. 81. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 02. 06. 81 (53) УЙК 621.317..333(088.8) (72) Автор изобретения

Л. Н. Карпиловский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю состояния изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющих значительные емкости по отношению к корпусу (земле).

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, содержащее измеритель напряжения (вольтметр), ключ и дополнительное сопротивление (шунт), с помощью которого перед. повторным измерением шунтируют сопротивление изоляции одного из полюсов сети, после чего по соответствующей формуле вычисляют величину сопротивления изоляции сети 11).

Недостатками данного устройства являются малое быстродействие и малая точность-измерения, что обусловлено возникновением переходного процесса переэаряда больших емкостей сети, .постбянная времени которого определяет\ ся величиной сопротивлений изоляции полюсов сети и шунтирующего дополнительного сопротивления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющие большие емкости полюсов (фаэ) относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсирующий низкоимпедансный канал, например конденсатор, и дополнительное сопротивление, некоммутируемые выводы которых соеди" иены с корпусом, переключатель, под ключенный параллельно входным зажимам устройства, выход переключателя подключен к последовательно соединенным блоку дифференцирования, пороговому элементу и элементу.И, блок управления, первый выход которого подключен к первому управляемому входу переключателя, первый ключ, управляемый вход которого соединен с выходом элемента И; второй вход соединен с коммутируемым выводом форсирующего низкоимпедансного

834 канала, а выход — с входом 5лока дифференцирования, второй ключ $2j.

Недостатком известного устройства является не максимально возможное быстродействие измерения из-за време5 ни, затрачиваемого на симметрирование напряжений фаз контролируемой сети относительно корпуса с помощью регулирования величины дополнительного сопротивления. При работе в неавтоматичес- 1р ком режиме отсутствие сигнализатора, выдающего визуально разрешение на снятие информации, ведет к снижению точности измерения.

Цель изобретения — повышение быстро.15 действия измерения в автоматическом режиме и точности при измерениях в неавтоматическом режиме.

Указанная цель достигается тем, что в устроиство для измерения сопро20 тивления изоляции. электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющих большие емкости фаз относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсирующий низкоимпедансный ка25

1 нал, например конденсатор, дополнительное сопротивление, некоммутируемые выводы которых соединены с корпусом, переключатель, подключенный параллельно входным зажимам устройства, выход

ЗО переключателя подключен к последовательно соединенным блоку дифференцирования, пороговому элементу и элементу И, блок управления, первый и третии выходы которого подключены соот35 ветственно к первому управляемому входу переключателя и к второму входу элемента И, первый ключ, управляемый вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход соединен с коммутируемым .выводом форсирующего низкоимпедансного канала, а выход — с входом блока дифференцирования, второй ключ, введены дополнительный переклю45 чатель, блок коррекции, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход — с пятым выходом блока. управления, второй выход которого соединен со вторым управляемым входом переключателя, четвертый5 и шестой выходы — соответственно с управляемыми входами дополнительного переключателя и второго ключа, а вход с выходом. измерителя напряжения, вход которого подключен через дополнитель55

HblIt переключатель к входылм зажимам устройства, коммутируемый вывод дополнительного сопротивления подключен

605 4 через второй. ключ к одному из входных зажимов устройства, На чертеже представлена функциональная схема устройства для случая измерения сопротивления изоляции двухпроводных сетей постоянного тока.

Устройство содержит измеритель 1 напряжения (например вольтметр), не-. регулируемое дополнительное сопротивление (шунт) 2, форсирующий низкоимпедансный .канал 3 ускоренного перезаряда (например конденсатор), ключи 4 и 5, элемент И 6, блок 7 дифференцирования, блок 8 управления, пороговый элемент 9, блок 10 коррекции, переключатель 11, дополнительный переключатель 12, причем вход .измерителя 1 напряжения через дополнительный переключатель !2 подключен к одному, либо другому полюсу сети, второй (некоммутируемый) вход подключен к корпусу, выход измерителя 1 подключен ко входу блока 8 управления. Один вывод дополнительного сопротивления 2 через ключ 5 подключен к выбранному полюсу сети, другой (некоммутируемый) его вывод подключен к корпусу. Потенциальные входы переключателя ll подсоединены к разным полюсам сети, управляемые его входы соединены с двумя соответствующими выходами блока 8 управления, выход же соединен со входом . блока 7 дифференцирования и параллельно через ключ 4 с одним из выводов форсирующего низкоимпедансного канала 3, другой (некоммутируемый) вывод которого соединен с корпусом. Выход блока 7 дифференцирования соединен со входом порогового элемента 9, выход которого соединен со входом блока 10 коррекции и через элемент И 6 с управляемым входом клк>ча 4. Управляемые входы ключа 5, элемента И 6 и дополнительного переключателя 12 соединены соответственно с шестым, пятым и четвертым выходами блока 8 управления, второй вход блока 10 коррекции соединен с третьим выходом блока 8 управления.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к контролируемой сети по сигналу с соответствующего выхода блока 8 управления дополнительный переключатель 12 подключает измеритель 1 напряжения (вольтметр) поочереднд к обоим полюсам сети.

В случае наличия короткого замыкания

834605 одного из полюсов сети на корпус на блок 10 коррекции с третьего выхода блока 8 управления поступает сигнал, несущий информацию о нецелесообразности измерений и равенстве нулю экви- 5 валентного сопротивления изоляции сети, .В случае отсутствия замыкания одного из полюсов сети на корпус измеритель 1 подключают к выбранному для,измерений полюсу сети. После подключения измери-iO теля 1 к выбранному полюсу сети снимают с него первое показание о напряжении полюса сети по отношению к корпусу.. Затем по сигналам с блока 8 управления переключатель 11 переводят 15 в положение, обеспечивающее подключе-. .ние блока 7 дифференцирования и ключа 4 к выбранному полюсу сети, и замыкают ключ 5, подключая к этому полюсу дополнительное сопротивление 2. го

Возникает переходный процесс установления нового напряжения на полюсах сети, начало которого фиксируется блоком 7 дифференцирования. Элемент И 6 обеспечивает прохождение тактовых им- 25 . пульсов,с выхода блока 8 управления на управляемый вход ключа 4, которые вызывают его периодическое замыкание.

Замыкание ключа 4 вызывает подключение к полюсу сети форсирующего низко- ЗО импедансного канала 3 (например конденсатора), который шунтирует периодически дополнительное-сопротивление 2.

Процесс перезаряда емкостей сети С „ и С резко ускоряется. В этот же мо- 35 л мент пороговый элемент 9 срабатывает и сигнал с его выхода, поступая на первый вход блока 10 коррекции, обеспечивает выдачу сигнала запрета на снятие показаний с вольтметра 1.

Следует отметить, что внутри (на выходе) блока 7 дифференцирования находятся каскады усиления и формирования, которые обеспечивают формирование на выходе этого блока сигнала соответствующего уровня и полярности, обеспечивающего срабатывание элемента И 6 и порогового элемента 9 в случае, если сигнал на входе блока 7 диф-. . ференцирования превышает порог чувствительности и его изменение происходит в заданном направлении. Это заданное направление (первоначальное) всегда можно предсказать в зависимости от того, подключен ли блок 7 дифференцирования к тому же полюсу сети, что и дополнительное сопротивление 2, или к другому. В первом случае напряжения на входе блока 7 дифференцирования всегда уменьшается после начала переходного процесса, вызванного подключением дополнительного сопротивления 2, а во втором - увеличивается, Так как направление переходного процесса до момента необходимого перезаряда емкостей сети как во времена периодического подключения низкоимпедансного канала 3, так и в паузах между этими подключениями, одно и то же, то элемент И 6 продолжает пропускать на управляемый вход ключа 4 импульсы с выхода блока 8 управления, а блок 10 коррекции продолжает выдавать сигнал запрета.

В момент завершения перезаряда емкостей сети (достижения допустимого уровня перезаряда, либо некоторого незначительного перехода за этот уровень) в паузе. между временами подключения низкоимпедансного канала 3 происходит смена. направления изменения напряжения на входе дифференцирующего блока 7, либо сигнал на его входе падает ниже его порога чувствительности..

И то и другое вызывает исчезновение сигнала прежней полярности на выходе блока 7 дифференцирования, что приводит к прекращению периодического подключения канала 3 и исчезновению на блоке 10 коррекции сигнала запрета снятия информации с вольтметра 1.

Исчезновение сигнала запрета с блока 10 коррекции осуществляют .(в случае необходимости) с некоторой малой априорно заданной задержкой с целью обеспечения времени для возвращения уровня перезаряда в зону допуска в случае, если может иметь место переход за этот уровень.

После этого с измерителя 1 напряжения вольтметра снимается второе показание о величине напряжения полюса сети относительно корпуса и определяется величина эквивалентного сопротивления изоляции сети по формуле ,Ч1 Ча

9 Кф ДОп 1/

1 (в случае использования электронного или электростатического вольтметра), при соизмеримости входного сопротивления вольтметра и сопротивления изоляции сети — по формуле.

1 V 1

RQK1b

834605

Кх-1 Вх где R па В„+ R„ мй

8 величина эквивалентного .сопротивления изоляции сети; величина дополнительного сопротивления 2; входное сопротивление вольтметра 1; величина напряжения полюса сети относи10 тельно корпуса при первом измерении, когда сопротивление изоляции полюса сети еще не шунтировано дополнительным сопротивлением 2; величина напряжения полюса сети относи тельно корпуса при

20 втором измерении в условиях шунтирования сопротивления изоляции полюса сети дополнительным сопротивлением 2 после завершения процесса перезаряда емкостей.

Определение R „из этих выражений осуществляют любым методом как в неавтоматическом, так и автоматическом режиме.

При необходимости проведения цикли ческих (многократных) измерений с целью ускорения возврата объекта измерения в исходное состояние после снятия показаний с.измерителя 1 напряжения форсирующий низкоимпедансный канал 3 и блок 7 дифференцирования с помощью переключателя ll по,сигналаиот блока 8 управления (при отключении с помощью

40 ключа 5 дополнительного сопротивления 2 от полюса сети) подсоединяются к другому полюсу сети. Цикл ускоренного перезаряда емкостей (для возврата

45 в исходное состояние, существовавшее до шунтирования полюса сети дополнительным сопротивлением 2) автоматически повторяется также, как это было изложено выше.

После исчезновения в блоке 10 коррекции сигнала запрета проводят первое измерение очередного, нового цикла.

Технико;экономический эффект изобретения заключается в повьппении быстродействия измерения при одновременном повышении его точности, что способствует повьппению пожаро- и электробезопасности на судах и других объектах, так как позволяет за более короткое время и более точно проконтролировать сопротивление изоляции как одной, так и нескольких сетей, и принять необходимые меры в случае их неисправностей,.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющих большие емкости фаз относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсируюШий низкоимпедансный канал, например конденсатор, дополнительное сопротивление, некоммутируемые выводы которых соединены с корпусом, переключатель, подключенный параллельно входным зажимам устройства, выход переключателя подключен к последовательно соединенным блоку дифференцирования, пороговому элементу и элементу И, блок управления, первый и третий выходы которого подключены соответственно к первому управляемому входу переключателя и к второму входу элемента И, первый ключ, управляемый . вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход соединен с коммутируемым выводом форсирующего низко импедансного канала, а выход — с входом блока дифференцирования, второй ключ, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, l в него введены дополнительный переключатель, блок коррекции, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход — с пя-тым выходом блока управления, второй выход которого соединен со .вторым управляемым входом переключателя, четвертый и шестой выходы — соответственно с управляемыми входами дополнительного переключателя и второго ключа, а вход— с выходом измерителя напряжения, .вход которого подключен через дополнительный переключатель к входным зажимам устройства, коммутируемый вывод дополнительного сопротивления подключен через второй ключ к одному из входных зажимов устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. M., "Энергия", 1972, с. 126, 127.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2725196/18-21, кл. G 01 R 27/18, 1978 (прототип).

834605

Составитель Л. Фомина

Редактор А. Лежнина Техред Е.Гав илешко. Корректор Л. Иван

Заказ 4098/71 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СС Р по делам изобретений и открытий

)13035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4