Способ определения тока утечки

(19) (11 3466 11 4 б 01 Й 31/08 И чно- ости ники безопа Мл Энерги тические основь ., Энергия, 1965 Дь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный Макеевский науисследовательский институт по безопаснработ в горной промышленности(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОУТЕЧКИ(57) Изобретение относится к электротнике, а имеццо к технике контроля изоля электроустановок. Цель изобретения -- повышение чувствительности определения тока утечки за счет периодического изменения полярности вспомогательного источника тока. На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ. Источникрабочего тока соединен с потребителем электроэнергии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фаз относительно земли 4. Вспомогательный источник тока 5 соедццсц со средней точкой (нейтралью) источник 1 рабочего тока через переключатель 6, вспомо гательную цепь 7 и землей. Фазоч вствцтельный вольтметр 8 соединен между землей ц средней точкой источника рабочего ток 1. Вольтметр 9 соединен между средней точкой источникарабочего тока и е; о ф.пым ьыволом. 1 цл.Изобретение относится к электротехнике,а именно к технике контроля изоляции электроустановок.Цель изобретения - повышение чувствительности определения тока утечки за счетпериодического изменения полярности вспомогательного источника тока,На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ.Источник рабочего тока 1 соединен с потребителем электроэнергии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фазотносительно земли 4, Вспомогательный источник тока 5 соединен со средней точкой(нейтралью) источника рабочего тока 1 через переключатель 6, вспомогательную цепь7 и землей. Фазочувствительный вольтметр 8соединен между землей и средней точкойисточника рабочего тока 1. Вольтметр 9 соединен между средней точкой источникарабочего тока 1 и его фазным выводом.Сущность способа заключается в том,что периодически переключают и возврашают в исходное положение зажимы вспомогательного источника тока, имеющий ту жечастоту, что и рабочий ток, предварительновключенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, и измеряют напряжение смещения нейтрали, как при исходном, так и при переключенном положениях зажимов вспомогательного источникатока, а о токе утечки судят по результатамизмерений.Напряжение смещения нейтрали Ииэлектроустановки как переменного, так и постоянного тока при включенном между средней (нулевой) точкой источника рабочеготока и землей вспомогательном источникетока определяется формулой (исходная полярность):-ЕУ+) (ЛУ;(1)у,+Угде Е - электродвижущая сила вспомогательного источника тока;У - проводимость вспомогательной цепи, т. е. цепи, содержащей вспомогательный источник тока и вклюГченной между нейтралью и землей;- напряжение -й фазы относительносредней точки источника рабочеготока, т. е. относительно нейтрали;причем для средней точкиравнонулю (здесь и в дальнейшем в аналогичном контексте говоря о фазе,подразумевают и полюс, и зажимаккумулятора и другие подобныеэлементы; зажимы, соединенныеперемычками, рассматриваютсякак один зажим);У; - проводимость -й фазы относительно земли;п - число фаз системы;У - общая проводимость токоведущихчастей относительно земли, равнаяЕсли при исходном положении зажимоввспомогательного источника тока с т-й фазы на землю имеет место утечка тока, то напряжение смещения нейтрали (lю определяется формулой25 Р,У.+ЕУ +,Х КУ;(3)где Р, - напряжение т-й фазы относительно нейтрали;У- проводимость утечки.30 Если же утечка тока на землю имеет место при переключенных зажимах вспомогательного источника тока, то напряжение смещения нейтрали Ую.:фопределяется, форУлои РУ - ЕУ+2 (.7 Х35Используя закон Ома и то, что напряжение фазы относительно земли равно соответствующему фазному напряжению, уменьшенному на напряжение смещения нейтрали, при совместном решении (1), (2 и (3) получают формулу для тока утечки Ь при исходном положении зажимов вспомогательного источника тока:(4) 45Аналогично из (1), (2) и (4) получаютформулу для тока утечки 7,при переключенных зажимах вспомогательного источника тока:- 2 Е(Бмт - Ьию )Е Ж=У Для реализации предложенного способамежду средней (нулевой) точкой источника рабочего тока 1 и землей предварительно включают вспомогательный источника тока 5 5 той же частоты, что и рабочий ток. Послетакой подготовки периодически переключают зажимы вспомогательного источника тока с помощью переключателя 6, т. е. меПри этом напряжения, токи и проводи.мости в случае переменного тока описыва.ются комплексными числами, а в случае постоянного тока - действительными числами.Поскольку действительное число является частным случаем комплексного, везде, кроме случая, относящегося только в постоянному току, для обозначения напряжения тока и проводи мости используют К Ги У.Если переключить зажимы вспомогательного источника тока, т. е. изменить фазу (полярность) его электродвижущей силы 5 на противоположную, то это приведет к изменению напряжения смешения нейтрали сУик на Юнеа:- ЕУи+Х У;У,Ц(ф ф (2)Еняют их местами, и возвращают их в исходное положение. При этом измеряют напряжение между нулевой точкой и землей, как при переключенных зажимах, так и при их исходном положении. При отсутствии вывода от средней точки используют искусственную нулевую точку, получаемую посредством звезды из одинаковых проводимостей. Сами измерения выполняют высокоомным фазочувствительным вольтметром, который включают между нулевой точкой, естественной или искусственной, и землей. Измеряемая при этом величина является напряжением смещения нейтрали. В сетях переменного тока для указанных измерений используют фазочувствительный прибор, Для повышения точности измерения искусственную нулевую точку создают отдельно для вспомогательного источника тока и для вольтметра,Вместо приведенного можно применить и косвенный метод измерения, который по крайней мере в сетях переменного тока позволяет применить более простые, удобные и точные приборы и не требует организации нулевой точки для вольтметра.Например, в случае симметричной трехфазной системы вольтметром с очень большим сопротивлением (сравнительно с общим сопротивлением токоведущих частей относительно земли) измеряют модули напряжений Уд Ув У между фазами А, В, С и землей и модуль фазного напряжения Ц Один из возможных вариантов измерения напряжения (/, состоит в том, что измеряют модуль напряжения между любыми двумя фазами, т. е. линейное напряжение, и полученную величину делят на -/3. Указанное позволяет найти вектор напряжения смещения нейтрали:- . 1 2(/;, - /в - , 4 ЗУ, - Ц В случае электроустановки постоянного тока высокоомным вольтметром измеряют напряжение ст+ между положительным полюсом и землей и (l - между отрицательным полюсом и землей, что позволяет найти напряжение земли относительно средней точки источника рабочего тока:Описанные периодически повторяющиеся измерения напряжения смещения нейтрали позволяют прежде всего установить момент возникновения утечки, для чего каждый раз сравнивают текущее значение напряжения смещения нейтрали с полученным ранее и если они не совпадают, фиксируют возникновение утечки. Естественно, что оба сравниваемых напряжения должны относитьсяформула изобретения 20 Способ определения тока утечки, заключающийся в измерении параметров вспомогательной цепи, соединенной с землей, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения чувствительности, периодически изменяют полярность вспомогательного источника тока той же частоты, что и рабочий ток, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, измеряют напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей для каждой полярности вспомогательного источника тока, а ток утечки определяют по формуле-:. - = - -,ф файфне35где Уи 9 - напряжения междусреднейточкой источника рабочего тока и землей до возникновения утечки соответственно при исходной полярности вспомогательного источника тока и противоположной;(/фи - напряжение между среднейточкой источника рабочего тока и землей прн исходнои полярности вспомогательного источника тока после возникновения утечки;Г- электродвижущая силавспомогательного источника тока;- проводимость вспомогательной цепи, т. е, цепи, содержащей вспомогательный источник тока и включенной между средней точкой источника рабочего тока и землей. 40 Уе50 к одинаковым состояниям вспомогательногоисточника тока, т. е. в обоих случаях егозажимы должны быть либо переключены,либо находиться в исходном положе нпи.Здесь предполагается, что за время между двумя одинаковыми состояниями вспо.могательного источника тока возникает щболее одной утечки, т. е. за время между двумя утечками успевают выполнить не менеедвух измерений,10 Если найденный ток утечки не достигаетзначений, требующих принятия особых мер,например отключения сети, то измеренияпродолжают аналогично описанному выше.Использование данного способа позво 5 ляет повысить точность определения токаутечки, что приводит к повышению надежности электроснабжения потребителей и безопасности эксплуатации электроустановок.