Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока

)5 6 01 В 27/18 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВ с, 37-40 рительобласти изолии трехмен ного ряженик изметно - кзоля цизных ий перечим нап ойство для измерен яции сетей переме жащее согласующий ельный мост, подкл онтролируемой с Известно устр противления изо тока по 1, содер фазный выпрями ный к фазам кия сонного трех- юченети, и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Новочеркасский политехнический институт(72) Е,А.Иванов, В,И.Лачин, А,К,Малина, Е.В.Дмитриев, Ч.М.Джуварлы и В.Н.Павлов (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 819747, кл. С 01 В 27/18, 1980.2. Пржебельский А,В, Совершенствование средств контроля сопротивления изоляции защитного отключения в сетях напряжением до 1000 В. Тезисы докладов НТК, изд. ВНИИОТ, г. Иваново, 1984, с, 25.3. Цапенко Е.ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. М,: Энергия, 1972.4, Иванов Е.АДудник В.Д., Китаенко Г.И, Особенности контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока, содержащих полупроводниковые преобразователи напряжения, Промышленная энергетика, 1979, ЛЬ 10, с. 53-56.5.Иванов Е.АДудник В.Д. и Кудрявцев В.П. Оценка погрешностей измерений сопротивления изоляции судовых сетей постоянного тока, Судостроение, 1974, М 7,Изобретение относитс ной технике, а более конкр измерения сопротивления рованных от земли одноф фазных электрических сет ) тока, находящихся под раб ем.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Использование: в измерительной технике для измерения сопротивления изоляции однофазных или трехфазных сетей переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, причем контролируемая сеть может содержать приемники электроэнергии постоянного тока, получающие питание от полупроводниковых выпрямителей, Сущность изобретения: уменьшение погрешности измерений сопротивления изоляции в сетях, содержащих полупроводниковые выпрямители, за счет учета результатов измерений напряжений фаз относительно земли в различных выпрямленных полярностях, Кроме того, данное устройство обеспечивает повышение безопасности измерений за счет применения высокоомного вольтметра взамен низкоомного миллиамперметра.2 з,п, ф-лы, 1 ил., переменный резистор (потенциометр), подключенный к выходу этого моста; подвижный контакт потенциометра через амперметр, ограничительный резистор и двухполюсный переключатель связан с заземлением, при этом в первом положении переключателя его выходные контакты закорочены, а во втором положении между ними включен вспомогательный источник постоянного измерительного напряжения, В первом положении переключателя путем перемещения подвижного контакта потен1765785 3 3 О 2 Ви+В35 40 45 50 55 циометра производится балансировка моста, образованного плечами потенциометра и сопротивлениями изоляции полюсов(фаз) контролируемой сети (фиксируется по нулевому отсчету амперметра). Во втором положении переключателя в диагональ моста, содержащую амперметр и ограничительный резистор, включается источник измерительного напряжения; при этом величина тока и диагонали оказывается функцией сопротивления изоляции сети. Для уменьшения погрешности потенциометр выполняют низкоомным,К недостаткам этого устройства следует отнести относительно высокую стоимость устройства, обусловленную наличием специального низкоомного потенциометра и вспомогательного источника стабилизированного постоянного напряжения, Кроме того, в результате включения низкоомного потенциометра на полное выпрямленное напряжение сети (500 В для контролируемой сети 380 В) повышается активная мощность, выделяемая на потенциометре; в результате снижается его надежность,Известно более надежное и более дешевое устройство для измерения сопротивления изоляции сетей переменного тока (2), содержащее группу полупроводниковых выпрямителей по числу линейных проводов контролируемой сети, одноименные электроды которых подсоединены к линейным проводам, а другие одноименные электроды соединены в общую точку и через ограничительный резистор подключены к заземлителю; схема устройства содержит также вольтметр постоянного тока, подключенный между одним из линейных проводов сети и заземлителем, При такой схеме включения напряжение, измеряемое вольтметром (постоянная составляющая в кривой ,напряжения фаза - земля) оказывается однозначной функцией искомого сопротивления изоляции. Однако экспериментально установлено, что и это устройство имеет существенный недостаток - теряет достоверность показаний в том случае, если контролируемая сеть содержит хотя бы один электроприемник постоянного тока, подключенный к ней через полупроводниковый выпрямительный мост, Устройство не имеет дополнительной погрешности только О в двух случаях - . когда в контролируемойсети переменного тока нет вентильной нагрузки и когда сопротивления изоляции Я и Йг полюсов вентильной нагрузки равны между собой. В общем виде, когда цепи постоянного тока за выпрямительными мостами имеют неравные сопротивления изоляции полюсов (К Ф йг), вольтметр может 5 10 15 20 25 30 показывать любое произвольное значение, как меньшее, так и большее фактического(в зависимости от соотношения сопротивлений Й 1 и К 2),Известно достаточно простое устройство (3) для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока, которое принимаем за прототип.Это устройство содержит три вентиля (полупроводниковых выпрямителя), катоды которых подключены к линейным проводам контролируемой сети, а аноды обьединены в общую точку, которая через амперметр (обмотку токового реле) связана с заземлителем.В процессе изменения мгновенных значений фазных напрякений источника электроэнергии вентили поочередно открываются и закрываются, Всегда открыт вентиль той фазы, которая имеет в данный момент наибольшее положительное значение напряжения. Эта фаза через сопротивление В (амперметра или обмотку токового реле) замыкается на землю, и через амперметр протекает ток измЫ, зависящий при данном напряжении сети с амплитудой Оп от сопротивлений изоляции двух других фаз. Среднее значение (постоянная составляющая) этого тока за период изменения рабочего напряжения определяется выражением: то есть среднее значение тока является однозначной функцией эквивалентного сопротивления изоляции сети В.Это устройство несложно по конструкции и удобно при пользовании, но имеет ряд недостатков, На каждом периоде изменения рабочего напряжения сети каждая из фаз поочередно замыкается на землю, чем ухудшаются условия безопасности (например, при глубоком однофазном снижении сопротивления изоляции может возникнуть опасный режим двухфазного короткого замыкания через землю). Если в сети имеются электроприемники постоянного тока, гальванически связанные с цепями переменного тока через полупроводниковые выпрямители, то при этом ток в измерительной цепи не будет являться однозначной функцией эквивалентного сопротивления изоляции сети (4). Результат измерений может быть в сотни раз выше фактического значения сопротивления изоляции, в связи с чем так же, как и в первом случае, ухудшаются условия безопасности при эксплуатации сети (обслуживающий персонал не может обнаружить пожароопасное снижение сопротивления изоляции и своевременно принять меры к устранению неисправности), Вследствие гиперболической зависимости тока в измерительной цепи от сопротивления изоляции образуется недостаточная точность измерений в неразветвленных сетях, содержащих ограниченное количество приемников электроэнергии и соответственно имеющих достаточно высокий уровень сопротивления изоляции в норальных условиях при отсутствии повреждений, Этот недостаток не позволяет организовать процессы диагностики состояния изоляции.Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений и повышение безопасности устройства при сохранении его низкой стоимости,Цель уменьшения погрешности измерений в сетях, содержащих полупроводниковые выпрямители для питания нагрузки постоянного тока, достигается тем, что устройство-прототип снабжено второй группой вентилей, идентично имеющимся в прототипе, но включенных в противоположной полярности, и двухполюсным переключателем на три положения, неподвижные контакты которого соединены с общими точками групп выпрямителей и заземлителем (корпусом автономного объекта) в следующей последовательности; в положении 1 - с двумя общими точками, в положении 2 - с анодами и заземлителем; в положении 3 - с заземлителем и катодами, а к подвижным контактам которого подключен вход измерительного прибора постоянного тока,Цель уменьшения погрешности измерений в сетях с небольшим количеством приемников электроэнергии, то есть при эксплуатационных изменениях структуры контролируемой сети, достигается путем введения в устройство блока изменения внутреннего сопротивления измерительного прибора (с двумя входами) и блока нормирования сопротивления изоляции (переключателя), причем один вход первого блока связан с подвижными контактами двухполюсного переключателя, второй вход - с выходом блока нормирования, а выход - с входом измерительного прибора постоянного тока,Цель повышения безопасности измерений достигается путем применения высокоомного измерительного прибора (вольтметра) взамен микроамперметра.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, На схеме индексом 1 обозначена контролируемая сеть, включающая в себя фазы А, В, С, эквивалентноесопротивление нагрузки переменного тока2, полупроводниковые выпрямители В (силовые или маломощные, на схеме показан5 один выпрямительный мост иэ вентилейЧ 1 - Ч 6), эквивалентное сопротивление нагрузки постоянного тока В и эквивалентные сопротивления изоляции фаз сетипеременного тока га, г, г и полюсов цепей10 постоянного тока й и Вг (емкости относительно земли на схеме не показаны).Устройство для измерения сопротивления изоляции содержит следующие конструктивные элементы; 2 - первая группа15 вентилей (выпрямителей); 3 - вторая группавентилей (выпрямителей); 4 - двухполюсный переключатель на три положения с неподвижными контактами 5 - 10 иподвижными 11 и 12; 13 - заземлитель, 14 -20 блок изменения внутреннего сопротивле-ния вольтметра; 15 - блок нормированиясопротивления изоляции; 16 - измерительный прибор постоянного тока с внутреннимсопротивлением Вв (вольтметр магнито 25 электрической системы), Каждая из группвентилей 2 и 3 содержит по 3 вентиля (соответственно числу проводов контролируемойсети), при этом в группе 2 вентили катодамиподкл:очены к линейным проводам, а аноды30 соединены в общую точку; в группе 3 анодывентилей подключены к линейным проводам, а катоды соединены в общую точку. Кподвижным контактам 11 и 12 переключателя 4 подключен блок изменения внутренне 35 го сопротивления вольтметра 14, входкоторого соединен с блоком нормированиясопротивления изоляции 15, а выход - сизмерительной частью вольтметра 16. Неподвижные контакты 5, 6 и 8, 10 переключа 40 теля 4 связаны с общими точками группы 2и группы 3 вентилей соответственно, а контакты 7 и 9 соединены с заземлителем 13(корпусом автономного объекта),Работа устройства осуществляется сле 45 дующим образом. В положении 1 переключателя 4 при заданном значении внутреннегосопротивления йв вольтметром 16 фиксируется среднее значение выпрямленного напряжения Ор между общими точками50 групп вентилей 2 и 3. Переключатель 4переводится в положение 2, при этом вольтметр 16 при задан ну й подключается канодам группы 2 вентилей и заземлителю ификсирует среднее значение 01 напряже 55 ния трех фаз относительно земли, выпрямленного в положительной полярности,Затем переключатель 4 переводится в положение 3, в котором вольтметр 16 при том жезначении внутреннего сопротивления В,подключается к катодам группы 3 вентилейи заземлителю и фиксирует среднее значение Огср напряжения трех фаз относительно земли, выпрямленного в отрицательной полярности.Искомое значение эквивалентного сопротивления изоляции сети рассчитывается по формуле: 102- Йв 1 ср + 1 О 2 ср Формула изо1, Устройство дляления изоляции электменного тока, содержприбор постоянного т бретения измерения сопротиврических сетей переащее измерительный ока и группу выпрямигде Вв - внутреннее сопротивление вольтметра;Оср, О 1 р, Огсз - абсолютные значения измеренных напряжений.Формула (1) выведена теоретически и подтверждена экспериментально на физической модели электроустановки с известными параметрами путей утечки на землю.В процессе функционирования контролируемой сети может изменяться ее структура и, соответственно, значение сопротивления изоляции, Наибольшая точность измерений достигается при согласовании внутреннего сопротивления вольтметра Я с измеряемым сопротивлением изоляции. Поэтому в устройстве для измерения сопротивления изоляции блок 14 конструктивно представляет собой набор резисторов различных номиналов, а блок 15 - переключатель, изменяющий значение резисторов блока 14 при измерении текущего значения сопротивления изоляции сети. Переключателем управляет оператор,телей по числу линейных проводов контролируемой сети, включенных в одинаковой полярности, имеющих общую точку, каждый из них соединен с линейным проводом сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений при сохранении небольшой стоимости в сетях, содержащих полупроводниковые выпрямители для питания нагрузки постоянного тока, снабжено второй группой выпрямителей, идентичной первой, но включенной в противоположной полярности, и двухполюсным переключателем на три положения, неподвижные контакты которого соединены с общими точками групп и заземлителем в следующей последовательности: в положении 1 - с двумя общими точками, в положении 2 - с анодами и заземлителем, в положении 3 - с заземлителем и катодами, а к подвижным контактам которого подключен вход измерительного прибора постоянного тока.2,Устройство по 1, отл ича ю щееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений при эксплуатационных изменениях структуры контролируемой сети, в него введены блок изменения внутреннего сопротивления измерительного прибора, имеющий два входа, и блок нормирования сопротивления изоляции (переключатель), причем один вход первого блока соединен с подвижными контактами двухполюсного переключателя, другой вход - с выходом блока нормирования, а выход - с входом измерительного прибора постоянного тока.3. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения безопасности измерений, измеоительный прибор постоянного тока выполнен высокоомным,