Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

Союз Советских Социалистических Республиквкн РЙ 2066978/ ПРИСОЕ 1 ННЕН орнтет Государственный комите Совета Министров ССС ио делам изобретений и открытий43) Опубликовано 150878, Бюллетень % 30 45) Дата опубликования описания 060778 3)У К 621,317.(71) Заявител е относи устройс твам для вления и к электров частно ерения и к ции сетейИзобретени тсяизмерительным твамсти к устройс изм он троля сопроти золя постоянного тока.Известно устройство для измеренияопротивления изоляции электрических етей переменного тока, содержащее выпрямитель, индикатор и сигнальное реле 11Недостатками 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 с с т недосме того, ция.ействия ез сниме тизтрова Это устройство такж таточное быстродействи в нем отсутствует автом С целью повышения б и автоматизации устройК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ олнительное к авт, свил-ву ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ жения точности измерения предлагаемое устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее сравнивающий блок, регулируемую нагрузку, переключатель режимов и индикатор, снабжено блоком сопряжения, запоминающим блоком, дву мя делителями напряжения, блоком управления, тактовым распределителем н четырьма ключами, причем входные зажимы устройства через последовательно соединенные блок сопряжения, первый ключ, запоминающий блок и пер вый делитель подключены к сравнивают щему блоку, другой вход которого подключен к второму делителю, выход через четвертый ключ, блок управления и третий ключ - к блоку сопряжения, индикатору н первому входу регуф лируемой нагрузки, второй вход которой связан с другим выходом первого ключа, а через второй ключ - к второму делителю, а переключатель режимов через тактовый распределитель со единен с первьва, вторым, третьим и четвертым ключами, блоком сопряжения и непосредственно с третьим ключом, а также с двумя входами блока сопряжения, соединенного с вторым входом ЗОвторого ключа.На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства с объектомизмерения; на фиг. 2 - то же, вариант устройства,Устройство для измерения сопротивления изоляции электрическихсетей содержит блок 1 сопряжения,первый ключ 2, запоминающий блок 3,первый делитель 4 напряжения, сравнивающий блок 5, второй делитель бнапряжения, второй ключ 7, регу,лируемую нагрузку 8, индикатор 9,третий ключ 10, тактовый распределитель 11, переключатель 12 режимов, блок 13 управления и четвертый ключ 14. Блок 1 сопряжения состоит иэ ключей 15-17, управляемогосопротивления 18, блок 19 выпрямителей и источника 20 оперативного напряжения.Входные клеммы 21, 22 устройствачерез последовательно соединенныеблок 1 сопряжения, первый ключ 2, запоминающий блок 3 и первый делитель4 напряжения подключены к сравнивающему блоку 5, другой вход которогочерез второй делитель б и второй ключ7 подсоединен одновременно к блоку 1 25сопряжения, к первому ключу 2 и регулируемой нагрузке 8, соединеннойс индикатором 9, и через третий ключ10 - с блоком 1 сопряжения. Тактовыйраспределитель 11 связан с первым 30ключом 2, вторым ключом 7, третьимключом 10 и с блоком 1 сопряжения непосредственно, а через переключатель12 режимов, с блоком 13 управленияи сравнивающим блоком 5 - через четвертый ключ 14.Входная клемма 21 устройства, подсоединенная к одному из полюсов сетипостоянного тока, внутри блока 1 сопряжения соединена с входом ключа 15,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 20оперативного напряжения с вторым входом ключа 17.Выход УпРавляемого сопротивления18 соединен со вторым входом второгоключа 7. Выход ключа 16 соединен свыходом 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 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 спереключателем 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 испольэования 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 этотмомент 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 выхо" да источника 20 оперативного напряжебО 65 ния через ключ 17 и ключ 2 поступает на вход запоминающего блока 3. Вэтот момент ключ 16 разомкнут.В следующем такте работы тактового распределителя 11 ключ 2 переводится в другое положение, подключаярегулируемую нагрузку 8 к блоку 1 сопряжения. Ключ 7 остается в первомположении, соединяя выход нагрузки 8 с входом делителя бКлюч 14 эамыкатся. Сигнал рассогласования с выхода сравнивающего блока 5 черезключ 14 поступает на блок 13 управления, который через ключ 10 регулирует величину сопротивления регулируемой нагрузки 8 (как и в предыдущем случае). В момент равенства сигнала рассогласования на выходе сравнивающего блока 5 нулю либо уменьшения его до какой-то малой заранее заданной величины регулирование нагрузки 8 прекращается, информация о ее величине в этот момент поступает на индикатор 9,. являясь оценкой сопротивления изоляции сетей переменноготока относительно корпуса.При измерении сопротивления изоляции сети постоянного тока с помощьюисточника 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 первоеположение, подсоединяя вход запоминающего блока 3 (через .ключ 17) к соответствующему выходу источника 20 оперативного напряжения. На запоминающем 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 б к регулируемой нагрузке 8. Ключ 4 замыкается.Дальнейшая работа аналогична работе при измерении сетей переменноготока.Сигнал рассогласования с выходасравнивающего блока 5 через ключ 14поступает на блок 13 управления, ко"торый через ключ 10, находящийся впервом положении, осуществляет регу 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лиГование нагрузки 8, В момент равенства нулю сигнала на выходе сравнивающего блока 5 либо уменьшения его локакой-то заранее з данной величинырегулирование нагрузки 8 прекращается, Ключ 14 замыкается.Дальнейшая работа аналогична работе при измерении сетей переменноготока.Сигнал рассогласования с выходасравнивающего блока 5 через ключ 14поступает на блок 13 управления, который через ключ 10, находящийся впервом положении, осуществляет регулирование нагрузки 8. В момент равенства нулю сигнала на выходе сравнивающего блока 5 либо уменьшения егодо какой-то заранее заданной величины регулирование сопротивления нагрузки 8 прекращается, и информация о еевеличине в данный момент поступаетна индикатор 9 в качестве оценки величины сопротивления изоляции сетипостоянного 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 случаяоднородных напряжений оперативногоисточника и электрической сети в одном случае напряжение на выходе эквивалентного генератора равно сумменапряжений сети и источника, а вдругом - их разность. Результат измерения должен быть один и тот же.При измерении сопротивления обесточенных сетей последовательность действий аналогична предыдущей.При осуществлении автоматическогоконтроля состояния изоляции сети путем сравнения с какой-либо заданнойуставкой переключатель 12 режимов ставится в положение для контроля. Управляемое сопротивление 18 через ключ10 с помощью блока 13 управления выставляется на заданную величину. Ключ7 переводится з другое положение,осуществляя подключение выхода управляемого сопротивления 18 к делителюб напряжения. Запускается тактовыйраспределитель 11,В первом такте работы тактовогораспределителя 11 один из выходов источника 20 оперативного напряженияподключен через ключ 15 (в зависимости от его положения) к сети переменного или постоянного тока, подвергающейся в данный момент контролю, адругой выход источника 20 оперативного напряжения через ключ 17 и ключ2 подключен к запоминающему блоку 3. В следующем такте работы тактового распределителя 11 ключи 2 и 7 иуправляемое сопротивление 18 подключены через ключ 2 к выходу блока 1 сопряжения, а следовательно и к выходу эквивалентного генератора, а че6198рез ключ 7 - к входу второго делителя 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). 5Для сведения погрешности измерения от шунтирования сопротивления регулируемой нагрузки 8 двигателем 6 напряжения к пренебрежимо малой величине сопротивление верхнего плеча О (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 эквивалентной 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, 3( резистором 30 и цифроуправляемой проводимостью 31, источника 32 оперативного напряжения постоянного тока, элементов 33 коммутации, схемы 34 преобразования сигналов, схемы 35 управ- % ления установками и сигнализацией, схемы Зб 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 (нуль- орган) 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 55 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 на другой вход счетного регистра 39, который управляет цифровыминдикатором 40 и через элементы коммутации 71 8цифроупранляемой проводимостью 31 цифрового моста 27.Работа устройства происходит следующим образом:В режиме измерения (переключатель38 режимов находится в нижнем положении) цифровой мост 27 работает и режиме автоматического уравновешивания.Сигнал разбаланса цифрового мостас нуль-органа 26 поступает на схему34 преобразования сигнала, анализирующую поступающие сигналы и в зависимости от знака разбаланса цифрэвогомоста, формирующего тактовые импульсыдля управления счетным регистром 39,который изменяет свое состояние и через элементы коммутации 33 управляетцифровым плечом моста до тех пор, пока цифровой мост не уравновесится,ЦиФровой индикатор 40 регистрируетсостояние счетного регистра и выдаетцифровую информацию о величине сопротивления изоляции контролируемой сети;В режиме контроля (переключатель38 режимов находится в верхнем положении) цифровой мост 27 работает врежиме разбаланса.Счетный регистр 39 находится в состоянии, соотнетствующем предупредительной устанке срабатывания сигнализации.В цифровом плече цифрового моставключена проводимость с суммарным весом, соответствующим предупредительной устанке срабатывания сигнализации,Сигнал разбаласа цифрового мостапоступает в нуль-органа 26 на схему34 преобразования сигнала, котораяанализирует поступающие сигналы, формирует тактовые импульсы управленияв зависимости от знака раэбалансацифрового моста. Эти импульсы поступают на схему 35 управления установками.и сигнализацией. С выхода этойсхемы поступают сигналы управленияс частотой тактовых импульсов. Присопротивлении изоляции больше устанкисрабатывания сигнализации с схемы 35с каждым тактом поступают сигналы,удерживающие счетный регистр 39 через схему 36 задания уставок в перво-начальном состоянии, а элемент 37сигнализации - в отключенном состоянии. При снижении сопротивления изоляции до уставки срабатывания сигнализации схема 35 выдает сигнал понижен" ной изоляции, поступающий на элемент 37 сигнализации для включения сигнала Низкая изоляция и на схему Зб 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 с619871 иг. I 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 счет ный регистр 39 - на переключение уставки. Отключается сигнализация и включается предупредительная уставка. ,При сопротивлении изоляции контролируемой сети, находящихся в пределах 10 меньше предупредительной, но больше аварийной уставок, счетный регистр 39 и цифровое плечо моста с каждым тактом изменяют свое состояние с состояния, соответствующего предупреди- )6 тельной уставке, на состояние, соответствующее аварийной уставке, и наоборот, при этом сигнализация имеет прерывистый характер (предупредительная сигнализация). 20При 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 и30 сигнализацией, счетного регистра, элементов коммутации и цифрового измери" тельного 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 мацки о состоянии изоляции, обеспечивает контроль сетей на двух видахГ ) устаэки, что увеличивает сферу применения устройства и способствует автоматизации процессов контроля.Формула изобретенияУстройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей,содержащее сравнивающий блок, регулируемую нагрузку, переключатель режимов и индикатоР, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениябыстродействия 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 зажимы устройства через последовательно соединенные блок сопряжения, первый ключ,запоминающий блок и первый делительподключены к сравнивающему блоку,другой вход которого подключен ковторому делителю, выход через четвертый ключ, блок управления и третийключ - к блоку сопряжения, индикатору и первому входу регулируемой нагрузки, второй вход которой связанс другим выходом первого ключа, и через второй ключ - к второму делителю,а переключатель режимоэ через тактовый распределитель режимов соединенс первым, вторым, третьим и четвертым ключами, блоком сопряжения и непосредственно с третьим ключом, а так"же с двумя входами блока сопряжения,соединенного с вторым входом второгоключа.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Е,Ф. скапенко. Контроль изоляции в сетях до 1000 В, М., Энергия,1972, с. 57-81.2. В.Г. Самойлов. Автоматизациясудовых электроэнергетических установок, Л., Судостроения, 1972,с. 162,619871 ив. 2 Составитель О.БогомоловРедактор Т.Янова Техред З.фанта Корректор И.Гоксич акаэ 4500/4 ЦНИИПИ Го т 4/5 13035 Ужгород, ул. Проектная,Пат иа Ти арственног елам изобр осква, Ж1112митетаийиоаушска ове рыт наб ПодписноМинистров ССС