Способ дистанционного определения места снижения сопротивления изоляции в обесточенной электрической цепи Российский патент 2020 года по МПК G01R31/08 G01R31/72 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для нахождения места снижения сопротивления изоляции относительно земли (корпуса) обесточенных электроустановок, устройств, обмоток и других объектов, состоящих из электрической цепи последовательно включенных элементов (участков) с приблизительно одинаковыми величинами сопротивлений.

Предпосылки к изобретению. В период регламентных и ремонтных работ на объекте, в частности, на обесточенной кабельной многовитковой обмотке размагничивания судна, состоящей из последовательно соединенных витков, требуется установить место локального снижения ее сопротивления изоляции. Поиск этого места традиционными способами сопряжен с трудоемкими и длительными действиями по обходу (обследованию) кабелей обмотки, зачастую пролегающих в труднодоступных местах, с последовательным отключением участков кабелей и замером их сопротивления изоляции в предварительно вскрытых соединительных коробках обесточенной обмотки. Поэтому очевидна актуальность разработки способа дистанционного установления места снижения сопротивления изоляции в выведенной из действия обмотке выполнением минимального количества измерений, минимальным числом штатных измерительных средств, с минимальными временными затратами.

Известен способ [1] определения сопротивления путей утечек на землю в электрических системах, согласно которому производят ряд замеров токов утечки на землю и общего тока системы, составляют систему уравнений, решением которой будут значения сопротивлений путей утечек току на землю каждого элемента системы.

Применение способа [1] для поиска места снижения сопротивления изоляции требует включения объекта контроля под напряжение. Однако согласно заявленному изобретению его применение предусмотрено на обесточенном объекте контроля.

Известен способ [2], в котором для нахождения мест повреждения изоляции у объектов, содержащих последовательно соединенные участки (элементы) с неодинаковыми параметрами измеряют ток однополюсного замыкания на земляную шину, а также сопротивление изоляции при отключенном питании, измеряют у исправного объекта распределение напряжения между соответствующими точками вдоль объекта и земляной шиной. При снижении сопротивления изоляции измеряют этот параметр, вновь измеряют значение однополюсного замыкания образца, находящегося под напряжением, на земляную шину и по определенному алгоритму рассчитывают параметр, характеризующий место повреждения изоляции.

Применение способа [2] для нахождения места снижения сопротивления изоляции относительно корпуса требует включения объекта контроля под напряжение. Однако согласно заявленному изобретению его применение предусмотрено на обесточенном объекте контроля.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является способ [3] определения расстояния до места повреждения изоляции кабеля, в котором расстояние от начала кабеля до места нахождения токовой утечки на корпус определяется посредством измерения сопротивления шлейфа исправной жилы и жилы с поврежденной изоляцией, измерения сопротивления дефектного участка жилы от места подключения прибора к жиле с поврежденной изоляцией до места повреждения изоляции и вычисления этого расстояния по соответствующему выражению.

Существенным ограничением для применения способа [3] в объектах, аналогичных кабельной многовитковой обмотке размагничивания судна, является то, что необходимым условием его применения является наличие хотя бы одной «хорошей» жилы между местом подключения прибора и концом кабеля. Данное условие технически не реализуемо в указанных объектах. Кроме того, «хорошая» жила должна иметь высокое сопротивление изоляции, а также необходимо знать длину жилы с дефектной изоляцией, равной длине хорошей жилы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является дистанционное установление схемного места снижения сопротивления изоляции относительно корпуса обесточенной электрической цепи объекта, содержащей последовательно включенные элементы (участки) с приблизительно одинаковыми значениями сопротивления без их отсоединения от схемы электрической цепи объекта, с использованием одного штатного измерительного прибора и выполнением им трех измерений без использования дополнительного кабеля с известными параметрами.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что измеряется значение сопротивления электрической цепи объекта, а также значения сопротивлений между входными (питающими) клеммами указанной цепи и корпусом и по соответствующему алгоритму рассчитывается место снижения сопротивления изоляции в схеме объекта.

На фигуре 1 представлена схема устройства (фигура 1(a)), реализующего способ, и схема замещения объекта контроля (фигура 1(б)).

На фигуре 1 приняты следующие обозначения: Ω - прибор для измерения величины электрического сопротивления; кл.1 (питающая клемма «-»), …, кл.i, …, кл.n (питающая клемма «+») - соединительные клеммы последовательно включенных витков схемы объекта; k - корпус (земля); R - величина общего электрического сопротивления последовательно включенных витков, имеющих величину сопротивления r_в1≈…≈r_вi≈…≈r_вn-1 приблизительно равную между собой; R₁ и R₂ - значения сопротивлений участков последовательной цепи витков от клеммы 1 (кл.1) до места снижения сопротивления изоляции с величиной сопротивления току утечки на корпус r_ут и от клеммы n (кл.n) до того же места соответственно; r₁, и r₂ - значения сопротивлений цепи между клеммой 1 (кл.1) и корпусом и между клеммой n (кл.n) и корпусом соответственно.

Способ осуществляют следующим образом

На объекте, в частности, на обмотке размагничивания судна, находящейся в обесточенном состоянии, одним и тем же прибором Ω последовательно измеряются: величина R общего электрического сопротивления последовательно включенных витков, а также величины r₁, и r₂ сопротивлений цепи между клеммой 1 (кл.1) и корпусом и между клеммой n (кл.n) и корпусом соответственно.

На основании схемы замещения объекта контроля (фигура 1(б)) измеренные величины позволяют записать следующие уравнения:

Данные уравнения объединены в систему из трех уравнений с тремя неизвестными, в которой известными (измеренными) величинами являются величины R, r₁, r₂, а неизвестными величинами (параметрами цепи схемы замещения объекта контроля) являются величины R₁, R₂, r_ут.

Решением данной системы уравнений будут выражения:

Для установления места снижения сопротивления изоляции - номера клеммы (кл.№_ут), к которой подключен виток с утечкой тока на корпус r_ут в схеме объекта контроля, необходимо использовать соотношение:

где

n-1 - количество витков в обмотке.

Откуда

Пример

Допустим, что на обмотке размагничивания судна, состоящей из 20 витков (n-1=20), измерены величина R=20 Ом общего электрического сопротивления последовательно включенных витков, а также величины r₁=115 Ом, и r₂=105 Ом сопротивлений цепи между клеммой 1 (кл.1) и корпусом и между клеммой n=21 (кл.21) и корпусом соответственно.

Требуется установить место снижения сопротивления изоляции в схеме обмотки - номер клеммы (кл.№_ут), к которой подключен виток с утечкой тока на корпус r_ут.

Подставив значения измеренных величин в выражения, являющиеся решением приведенной выше системы уравнений, получим значения параметров цепи схемы замещения обмотки:

Местом снижения сопротивления изоляции в схеме обмотки (номер клеммы - кл.№_ут, к которой подключен виток с утечкой на корпус r_ут) будет:

Таким образом, виток обмотки, имеющий сниженное значение сопротивления изоляции, равное 100 Ом, подключен к клемме 15.

Точность определения места снижения сопротивления изоляции в электрической цепи схемы объекта зависит от степени равенства между собой величин сопротивлений элементов цепи, соединенных последовательно, а также от отношения величины общего сопротивления цепи R к величине сопротивления r_ут току утечки Чем больше это отношение, тем выше указанная точность.

Источники информации

1. findpatent.ru./patent/201/2010247.

2. patents.su>3-1580294-sposob-opre…

3. Мостовой метод измерения…, Studbooks.net/2125175/matematika…

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного нахождения места снижения сопротивления изоляции относительно земли (корпуса) обесточенных электроустановок, устройств, обмоток и других объектов, состоящих из электрической цепи последовательно включенных элементов (участков) с приблизительно одинаковыми величинами сопротивлений. Сущность: способ заключается в том, что у объекта, состоящего из обесточенной электрической цепи последовательно включенных элементов (участков) с приблизительно одинаковыми значениями сопротивлений, измеряют величину сопротивления между одной из питающих клемм цепи и корпусом, измеряют величину сопротивления между другой питающей клеммой цепи и корпусом, измеряют величину общего электрического сопротивления цепи последовательно включенных элементов. Вводят измеренные величины в систему из трех уравнений с тремя неизвестными величинами: сопротивления участка последовательной цепи элементов от одной питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции, сопротивления участка последовательной цепи элементов от другой питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции, сопротивления току утечки на корпус. Решением системы уравнений находят значения указанных неизвестных величин. Используют отношение величины общего электрического сопротивления цепи последовательно включенных элементов к величине сопротивления участка последовательной цепи элементов от одной питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции и по известному количеству последовательно включенных элементов цепи определяют схемное место снижения сопротивления изоляции на корпус в цепи. Определяют величину сопротивления току утечки на корпус. Технический результат: возможность дистанционного определения места снижения сопротивления изоляции электрической цепи объекта, содержащей последовательно включенные элементы (участки) с приблизительно одинаковыми значениями сопротивления, без их отсоединения от схемы электрической цепи объекта, с использованием одного штатного измерительного прибора и без использования дополнительного кабеля. 1 ил.

Способ дистанционного определения места снижения сопротивления изоляции в обесточенной электрической цепи, заключающийся в том, что у объекта, состоящего из обесточенной электрической цепи последовательно включенных элементов (участков) с приблизительно одинаковыми значениями сопротивлений, измеряют величину сопротивления между одной из питающих клемм цепи и корпусом, отличающийся тем, что для дистанционного определения места снижения сопротивления изоляции в обесточенной электрической цепи объекта без использования дополнительного кабеля с известными параметрами измеряют величину сопротивления между другой питающей клеммой цепи и корпусом, измеряют величину общего электрического сопротивления цепи последовательно включенных элементов, вводят измеренные величины в систему из трех уравнений с тремя неизвестными величинами: сопротивления участка последовательной цепи элементов от одной питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции, сопротивления участка последовательной цепи элементов от другой питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции, сопротивления току утечки на корпус, решением данной системы уравнений находят значения указанных неизвестных величин, используя отношение величины общего электрического сопротивления цепи последовательно включенных элементов к величине сопротивления участка последовательной цепи элементов от одной питающей клеммы до места снижения сопротивления изоляции и по известному количеству последовательно включенных элементов цепи определяют схемное место снижения сопротивления изоляции на корпус в цепи, определяют величину сопротивления току утечки на корпус.