Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 890269Опубликовано 15.12.81. Бюллетень .% 46.Дата опубликования описания 15,12.81 по делам изооретеник и открытий(72) Автор изобретенияА. М. Парахин Новосибирский электротехнический институт(71) Заявитель Б 11 Ы,1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯИЗОЛЯЦИИ В, СЕТЯХ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙНЕЙТРАЛ 110 Изобретение относится к контролю изоляции и может быть использовано для периоди ческого измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью,Известно устройство для измерения сопро 5 тивления изоляции в сетях с глухозаземленнои неитралью, содержащее источник псременного напряжения (генератор напряжения), заземлитель, основной и дополнительные индикаторы с исполнительными элементами, транс 10 форматоры тока, блок коммутации и трансформатор напряжения . Это устройство позволяет измерять сопротиВление изоляции сети без отключения однофазных нагрузок, но для этого требуется отсутствие связи нулевого про 15 вода с землей на всем ее протяжении 11.Однако вследствие связи с землей корпусов эануленного оборудования и наличия повторных заземлений нулевого провода это требование в большинстве практических случаев20 невыполнимо. Кроме того, сигнал, получаемый при помоши трансформаторов тока, соответствует току, пропорциональному полной проводимости изоляции фаз участков сети. Для вы. деления из него составляющей пропорциональ ной активной проводимости изоляции должны использоваться специальные приборы, Недостат ком этого устройства является также необхо. димость наличия блока коммутации для шунтирования вторичной обмотки трансформатора напряжегня при однофазных коротких размы" каннах.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью, содержаШее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения, блок ре. гистрации (вольтметр), добавочную емкость и линию задержки Г 23. Недостаток устройства заключается в том,что с помошью него невозможно измерятьсопротивление изоляции участков сети. без от.ключения однофазных нагрузок,Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей и повышениеточности измерения, Поставленная цель достигается тем, что аустройство для измерения сопротивления изэляции в детях с глухозаземленной нейтралью,содержащее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения и блок регистрации, введены дроссельнасыщения, переменный эталонный резистор иисточник переменного напряжения, причем первая обмотка управления дросселя насьпценияодним выводом подключена к источнику постоянного напряжения, другим - к подвижно.му контакту переключателя режимов измере.ния, неподвижные контакты которого соединены с фазами контролируемого участка сетии через амперметр с переменным эталоннымрезистором, другая обмотка управления вклю.чека последовательно с нулевым проводом,обмотка переменного тока включена последовательно с блоком регистрации и источникомпеременного тока, другой вывод переменногоэталонного резистора соединен с источникомпостоянного напряжения, а конденсатор подключен параллельно блоку регистрации,На фиг. 1 изображена функциональная схемаустройства; на фиг, 2 - амплитудно. частотнаяхарактеристика контура, образованного обмоткой переменного тока дросселя нась 1 щенияи конденсатором,Устройство содержит выключатель 1, контролируемый участок сети 2, и дроссель 3 на.сыщения, управляющие обмотки 4 и 5, обмотка 6 переменного тока и обмотка 7 подмагничивания, источник 8 тока подмагничивания,источник 9 постоянного напряжения, переключатель 10 режимов измерения, амперметр 11,переменньгй эталонный резистор 12, блок регистрации 13, конденсатор 14, истопик 15 переменного напряжения, Между одной из фазконтролируемого участка сети 2 и нулевымпроводом подключена однофазная нагрузка 16,Измерение сопротивления изоляции и работаустройства осуществляется следующим образом,Отключают выключатель 1 контролируемый участок сети 2, а затем подключают переключателем 10 режимов измерения источник 9 постоянного напряжения к фазам контролиру. емого участка сети 2, При этом составляющая тока источника 9 постоянного напряжения, протекающая через однофазную нагрузку 16 не создает магнитный поток в сердечнике цросселя 3 насыщения, так как протекает через одинаковые встречно включенные обмотки 4 и 5 дросселя 3 насыщения, а составляющая тока, протекающая через сопротивление изоляции контролируемого участка сети 2, создает напряженность магнитного поля пропорциональную этому току. С помощью источни. ка 8 тока подмагничивания предварительно соз ааетсч напряженность магнитного поля, обеспещщающая работу на нелинейном участке кривой намагничивания сердечника дросселя 3 насыщения. Ток, протекающий через сопротивление изоляции сети, вызывает изменение напряжещости магнитного поля в сердечнике. Вслед дечника, это приводит к изменению индуктивности обмотки переменного тока дросселя 3насыщепия. Так как к этой обмотке подключен источпик 15 переменного напряжения по.стоянной амплитуды, то изменение индуктивности обмотки 6 приводит к изменению тока,протекающего а этой цепи, Однако получитьоднозначное соответствие между током, протекающим через сопротивление изоляции контролируемого участка сети 2 и током а обмотке б переменного тока дросселя 3 насыщения при применении сердечников из феррита или пермалоя не удается, вследствие сильной зави. симости кривых намагничивания этих материалов от температуры. Применение же ферри-, тоаых и пермалоеаых сердечников обусловлено тем, что они обладают наиболее высокой чувствительностью к току подмагничивания. Поэтому измерение сопротивления изоляции произ аодят методом замещения, Для этого с по. мощью блока регистрации 13 фиксируют ток, протекающий а цепи обмотки 6 переменного тока цросселя 3 насыщения, а затем переключателем 1 О режимов измерения источник 9 постоянного напряжения подключают к переменному эталонному резистору 12, введенному предварительно в положение соответствующее максимальному значению этого сопротивления. Уменьшая величину сопротивления, добивается такого же значения тока а обмотке 6 дросселя 3 насьщеии как и при подключении источника 9 постоянного напряжения к фазам сети, При этом величина эталошюго сопротив. ления раапа суммарному сопротивлению изоля. ции фаз контролируемого участка сети 2. При калиброванном напряжении источника 9 постоянного напряжения амперметр 11 может быть проградуироаан а килоомах, если же напряжение этого истояика не калиброаано, то вели. чина эталонного сопротивления может быть измерена килоомметром, либо а качестве этаФ лонного сопротивления может быть использо. ван мост сопротивлений. Перед каждым измерением чеооходимо размагничивать сердечник дросселя 3 насьпцения.Для повышения точности измерения сопропщления изоляции параллельно блоку регистрации 13 подключен конденсатор 14, Колебательный контур, образованный этим конденсатором и обмоткой б переменного тока дросселя 3 насыщения настроен на более высокую частоту Ф, чем частота 1 д, источника 15 пе 2 О25зцао455055стане нелинейности кривой намагничивания сер890269 Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащее выключатель, источник постоянного напряжения, переключатель режимов измерения и блок, регистрации, о т л и ч а ю ш е ее я тем, что, с целью расширения функцио. нальных возможностей и повышения точности, в него введены дроссель насыщения, переменный эталонный резистор и источник переменно. го напряжения, причем первая обмотка управления дросселя насыщена одним выводом подременного напряжения таким оораэом, что частота этого источника находится в области спада амплитудно частотной характеристики контура. Это поясняется фиг, 2 (сплошная кривая),При появлении поля подмагничивания сердечника дросселя 3 насыщения пропорциональнойсоставляющей тока, протекающего через сопротивление изоляции сети, уменьшается индуктивность обмотки 6 переменного тока дросселя 3насыщения и резонансная частота контура смещается в область более. высоких частот (1 е,на фиг. 2, а соответствующая амплитудно-частотная характеристика контура изображенапунктиром), При высокой добротности контура малому изменению резонансной частоты конзтура соответствует значительное изменение амплитуды напряжения на реактивных элементах контура ЬЧ = Чт - Ч /, которое фиксируется блоком регистрации 13, подключенным параллельно конденсатору 14 и представ- р 0ляющим собой в этом случае вольтметр с высоким входным сопротивлением,.Если однофазные нагрузки имеют индуктивный характер (обмотки трансформаторов, ка.2тушек контактов, реле и т.д,), то для ограничения тока, протекающего в этих цепях приизмерении и уменьшения мощности источникомпостоянного напряжения, этот источник должен формировать импульсное напряжение.В этом случае блок регистрации 13 необходимо снабдить схемой запоминания измененияамплитуды напряжения колебаний на конденсаторе 14 для фиксации этого изменения вольт.метром.При измерении изоляции отдельных участков сети дроссели насыщения могут быть постоянно включены в рассечки нулевого прово.да соответствующих участков. Остальные жеэлементы устройства выполняются в виде переносного прибора, подключаемого во время Ф 0чзмерения с помощью разъема к обмоткамдросселя насьпцеиия к фазам контролируемогоучастка сети,Использование ферритовых и пармалоевыхсердечников дросселя насьпцения с замкнутыми магнитопроводами при небольшом количестве витков управляющих обмоток позволяет обеспечить надежное автоматическое отключение участков сети при однофазных короткихзамыканиях, так как такие сердечники при то.ке выше нескольких ампер, протекающем черезуправляющую обмотку, работают в режиме на.сыщения. При этом полное сопротивление управляющей обмотки, включенной в рассечкунулевого провода, практически равно ее активному сопротивлению, которое при небольшомколичестве витков управляющей обмотки невелико и поэтому незначительно влияет на полное сопротивление петли фаз-нуль, Значительное снижение влияния сопротивления управляющей обмотки дросселя насыщения на автоматическое отключение при однофазных коротких замыканиях может быть достигнуто также путем соединения одинаковых встречно включенных управляющих обмоток параллельно во время между измерениями.Таким образом, устройство позволяет измерять суммарное активное сопротивление изоля. ции участков сети без отключения однофазных нагрузок. Это снижает вероятность возникнове. ния аварийных режимов, так как появляется возможность их прогнозирования, и повышает безопасность эксплуатации электрических установок и машин, в которых на фазное напряжение включена аппаратура управления и коммутации, цепи местного освещения и обогрев, и т.д. (например, электрических подъемно.транспортных машин: кранов, подъемников, лифтов, транспортеров). При таком измерении может оыть выявлено снижение сопротивления изоля. ции в любой цепи электрических установок и машин, включая и электрооборудование, которое включено на фазное напряжение.Для нормальной работы устройства требуется отсутствие связи нулевого провода с землей только на контролируемом участке сети. Про. веденные испытания показали, что относительная ошибка измерения сопротивления изоляции, определяемая методом измерения, может составлять при этом не более 3%. Результирующая же ошибка измерения сопротивления изоляции зависит от точности изменения величины эталонного сопротивления.Удовлетворительная точность измерения может быть обеспечена даже в том случае, если нулевой провод имеет связь с землей в зоне контроля, при условии, что переходное сопротивление между этим проводом и землей намного больше его собственного сопротивлейия на контролируемом участке сети, а ток, про текаюш," через однофазные нагрузки во время измерения, невелик. При этом шунтирующее действие проводимости земли будет сказываться незначительно на точность измерения. Формула изобретенияключена к источнику постоянного напряжения, другим - к подвижному контакту переключа. теля режимов измерения, неподвижные контакты которого соединены с фазами контролируемого участка сети и через амперметр с пере. менным эталонным резистором, другая обмотка управления включена последовательно с нулевым проводом, обмотка переменного тока включена последовательно с блоком регистра. ции и источником переменного тока, другой вывод переменного эталонного резистора соеди. нен с источником постоянного напряжения,а конденсатор подключен параллельно блокурегистрации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 659992; кл. 6 01 В 27/18, 22.07,77. 2, Петри П, О Жихарский В.В Никифоров С. П. Импульсный метод контроля изо ляции в сетях с заземленной нейтралью, Труды Московского энергетического института, вып. 232. М., 1975, с, 64-68 (прототип)., ул. Проектная, 4 П "Патент", г, Ужг каз 10962/72 Тираж 735ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5