Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1983 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерению сопротивления изоляции электрических сетей. Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрическ1 х сетей, содержащее источник оперативного напряжения, измеритель тОка и индикатор 1. Недостатками устройства являются возможность измерения величины сопротивления изоляции электрической сети только относительно корпуса и отсутствие возможности измерения сопротивления изоляции между фазами (полюсами) электрической сети, нарушение которой обычно ведет к короткому 3 амык а н ию. Известно также устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее источник оперативного напряжения, множитель но-делительный блок, сумматор, запоминающий элемент, четыре ключа и три индикатора С2. Недостатком этого устройства также является невозможность измерения межфазной изоляции. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей устройства для измерения сопротивления изоляции путем обеспечения измерения сопротив ления межполюсной (межфазной) изоляции и изоляции полюсов (фаз) контролируемой сети от земли. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических се тей, содержащее источник оперативног напряжения, множительно-делительный блок, сумматор, запоминающий элемент четыре ключа и три индикатора, приче первый выход источника оперативного напряжения соединен с землей, дополнительно введены два датчика тока, два датчика напряжения, блок диффе- ренцирования, пороговый элемент, эле мент задержки, два-одновибратора, два элемента И, ключ и индикатор, причем второй выход источника опера тивного напряжения через первый датч тока соединен с первым датчиком напряжения и первой входной клеммой и через .второй датчик тока и первый ключ соединен с другими входами обо датчиков напряжения и второй входно клеммой, информационные выходы обои датчиков напряжения подсоединены к первому и второму входам множительн делительного блока, третий вход кот рого соединен с выходом запоминающе го элемента, выход множительно-дели тельного блока через второй ключ со динен с пepвы 1 индикатором, информа Ьионный выход первого датчика тока соединен с первым входом сумматора ..через третий ключ с входом второго индикатора, информационный выход второго датчика тока соединен с вторым входом сумматора и первым входом первого логического элемента И и через четвертый ключ с входом третьего индикатора и первым входом запоминающего Элемента, выход сумматора соединен через пятый ключ с входом четвертого индикатора и через последовательно включенные блок дифференцирования и пороговый элемент с входами элемента задержки и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с управляемыми входами третьего, четвертого и пятого ключей, выход элемента задержки соединен с входом второго однойибратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа и вторым входом второго логического элемента И, а второй выход соединен с вторым входом запоминающего элемента, выход второго логического элемента И соединен с управляемым входом второго ключа, а другой вход второго датчика напряжения соединен с землей. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, датчики 2 и 3 тока, датчики 4 и 5 напряжения, сумматор б, блок 7 дифференцирования, множительно-делительный блок 8, запоминающий элемент 9, пороговый элемент 10, элемент 11 задержки, логические элементы И 12 и 13, одновибраторы 14 и 15, ключи 16-20, индикаторы 21-24, клеммы 25-27 подключения. Устройство работает следующим образом. Перед подключением устройства с контролируемой сети снимается рабочее напряжение путем отключения исто ника энергии, а также отключаются нагрузки. Затем к полюсам (фазам) контролируемой сети с помощью клемм 25. и 26 подключается устройство, корпус которого заземляется с помощью клеммы 27. Измерение осуществляется в два этапа. На первом этапе оперативное напряжение от источника 1 прикладывается к клемме 25 (одному полюсу фазе сети) и через нормально замкнутый ключ 16 к клемме 26 (другому полюсу - фазе сети), Благодаря такому включению после завершения переходных процессов установления, связанных с зарядом, емкостей сети по отношению к земле, шунтирующих сопротивления изоляции полюсов (фаз) сети по отношению к земле, на выходах датчиков 2 и 3 тока появятся сигналы, характер зующие соответственно сопротивление изоляции каждого полюса (фазы) сети по отношению к земле. Это тем более Ьерно, так как благодаря тому, что оперативное напряжение подается одновременно на оба полюса (фазы) кон ролируемой сети, то ток через сопро тивление межфазной изоляции в этом случае протекать не будет. Сумма токов, измеренных датчиками 2 и 3, ха рактеризует эквивалентное сопротивление изоляции сети по отношению к земле (корпусу), равное сопротивлению параллельно включенных сопротивлений полюсов (фаз), т.е. 1 2 гдeRx- и К - сопротивления изоля ции полюсов (фаз) с ти по отношению к земле (корпусу). На втором этапе при подаче опера тивного напряжения только на один п люс (фазу) электрической сети ток оперативного сигнала протекает через разветвляющуюся цепь, одна ветвь которой состоит из сопротивления изоля ции полюса (фазы) сети RX-, на который подано оперативное напряжение, зашунтированного емкостью Cx-t этого полюса (фазы) сети по отношению к земле (корпусу), а другая ветвь пред ставляет собой последовательное соединение межфазной изоляции и сопротивления изоляции по отношению к земле другого полюса (фазы) сети зашунтированных соответствующими емкостями С, и Сх2 Отношения сигналов на выходе датчиков 4 и 5 напряжения характеризуют соотношение между величинами сопротивлений межфазной изо ляции и сопротивления изоляции полюса (фазы) сети, на которую непосредственно не подается оперативное напряжение, т.е. Rx2 р..„ Х2 В связи с тем, что величина определена на первом этапе измерения, то умножение величины Rx2 а п дает величину межфазной изоляции Ку. R, nRx,j.(3) Алгоритм работы устройства следующий. При подаче питания на устройство ключи 16-20 остаются в исходном положении, т.е. ключ 16 замкнут, ключи 17-20 разомкнуты, а одновибраторы 14 и 15 находятся в устойчивом состоянии. В течение процесса заряда емкос тей сети относительно земли (корпуса информация на индикаторы 21-24 не поступает. При завершении процесса заряда емкостей сети оперативным сигналом с заданной степенью точности сигнал на выходе блока 7 дифференцирования становится меньше какого-то наперед заданного уровня, что вызывает появление на выходе порогого элемента 10 сигнала, который переводит одновибратор 14 в неустойчивое положение, а также поступает на вход элемента 11 задержки. Сигнал с выхода одновибратора 14 поступает на второй вход логического элемента И 12, на первом 1входе которого уже присутствует сигнал с выхода датчика 3 тока. Поэтому на выходе логического элемента И 12 появляется сигнал, который вызывает замыкание ключей 17-19 на время пребывания одновибратора 14 в неустойчивом состоянии, что приводит к поступлению на входы индикаторов 2123 сигналов (информации), характеризуквдих сопротивления изоляции полюсов (фаз) сети относительно земли Iиндикаторы 21 и 23) и эквивалентного сопротивления изоляции сети относительно корпуса. Одновременно сигнал, характеризующий сопротивление изоляции полюса (фазы) сети относительно земли, с которого впоследствии снимается оперативное напряжение, т.е. характеризующий Rx2 поступает на вход запоминающего элемента 9. Одновременно сигнал с выхода: одновибратора 14 подается на первый вход логического элемента И 13 но на его выход не поступает, так как отсутствует сигнал с выхода одновибратора 15. По истечении времени задержки, которое выбирается большим, чем время пребывания одновибратора 14 в неустойчивом состоянии, на выходе элемента 11 задержки появляется сигнал, который переводит одновибратор 15 в неустойчивое состояние. Сигнал с выхода последнего вызывает размыкание ключа 16 (на время пребывания одновибратора 15 в неустойчивом состоянии). Это приводит к тому, что оперативное напряжение от источника 1 становится приложенным только к одному полюсу (фазе) контролируемой сети. Одновременно сигнал с выхода одновибратора 15 поступает на второй вход логического элемента И 13. Время пребывания одновибратора 15 в неустойчивом состоянии выбирается заведомо большим времени реально возможного, исходя из параметров изоляции и сети переходного процесса установления оперативного тока. Пожтому, когда на выходе блока 7 дифференцирования сигнал снова падает ниже наперед заданного уровня, характеризующего завершение переходного процесса установления

оперативного тока на втором этапе измерения, т.е. оперативное напряжение приложено непосредственно только к одному из полюсов (фаз) контролируемой сети, сигнал с выхода порогового элемента 10 переводит одновибратор 14 снова в неустойчивое состояние, что вызывает вновь появлэние сигнала на первом входе логического элемента И 13 и на втором входе логического элемента И 12. На этот раз на выходе логического элемента И 13 появляется сигнал (так как на втором его входе уже присутствует сигнал от одновибратора 15), который вызывает замыкание ключа 20 и поступление только в si от отрезок времени информации о .величине межполюсной (межфазной) изоляции с выхода множительно-делительного блока 8 на вход индикатора 24. Информация в множительно-делительном блоке вырабатывается непрерывно, так как непрерывно поступают на его входы сигналы с выходов датчиков 4 и 5 напряжения и запоминаккцего элемента 9, только в указанный момент второго этапа измерений когда замыкается ключ 20) она носит истинный характер.

/ На выход логического элемента И 12 сигнал не проходит, так как в этот момент отсутствует сигнал на его первом входе с выхода датчика 3 тока (цепь датчика 3 тока разомкнута

на втором этапе измерения ключом 16) поэтому ключи 17-19 остаются разомкнутыми, и ложная информация на входы индикаторов 21-23 не поступает. После возвращения одновибратора 15 в устойчивое состояние сигнал с его второго выхода поступает на вход стирания запоминающего элемента 9 и вызывает его переход в исходное состояние. Одновременно возвращаются в исходное состояние ключи 20 (размык ется) и 16 (замыкается) и начинается новый цикл измерений.

Таким образом, за один цикл измерений получают информацию о величине сопротивления полюсов (фаз) сети относительно земли R;(-i и RXZ о величине эквивалентного сопротивления изоляции Rg и величине межполюсной (межфазной) изоляции R-y, Эта информация и тенденции ее измерения дают возможность прогнозировать как однофазные замыкания на землю, так и межполюсные межфазн ле короткие замыкания.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в создании универсального устройства, которое позволяет в значительной степени понизить вероятность к ротких замыканий. Это повышает пожарои электробезопасность объектов, на которых расположены контролируемые сети, а также надежность эксплуатации энергосистем.

2/} 9gSi// ef/arffmf схма |л«й дл « г/ ллтау

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, содержащее источник оперативного напряжения, множительноделительный блок, сумматор, запоминающий элемент, четыре ключа и три индикатора, причем первый выход источника оперативного напряжения соединен с землей, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два датчика тока, два датчика напряжения, блок дифференцирования, пороговый элемент, элемент зацержки, два одновибратора, два.эле- мента И, ключ и индикатор,причем второй выход источника оперативного напряжения через первый датчик тока соединен с первым датчиком напряжения и первой входной клеммой и через второй датчик тока и первый ключ соединен с другими входами обоих датчиков напряжения и второй входной клеммой, информационные выходы обоих датчиков напряжения подсоединены к первому и второму входам множительноделительного блока, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, выход множительноделительного блока через второй ключ соединен с первым индикатором, информационный выход первого датчика тока соединен с первым входом сумматора и через третий ключ с входом второго индикатора, информационный выход второго датчика тока соединен с вторым входом сумматора и первьм входом первого логического элемента И и через ,четвертый ключ с входом третьего индикатора и первым входом запомина1ощего элемента, выход сумматора соединен через пятый ключе входомчетвер-д того индикатора и через последователь но® включенные блок дифференцирования и (Л пороговый элемент с входами элемента задержки и первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с управляелими входами третьего, четвертого и пятого ключей, выхвд элемента задержки соединен с входом второго одновибратора, первый выход кооо да 1 торого соединен с управляемым входом первого ключа и вторым входом -второго логического элемента И а второй выход соединен с входом запою минающего элемента, выход второго ло гического элемента И соединен с управ ляемым входом второго ключа, а другой вход второго датч1у(а напряжения соединен с землей.