Устройство для контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R31/02 G01R27/00 

11307399

Изобретение относится к электромеча

ции в сетях с глухозаземлениой нейтралью.

Цель изобретения повышение достоверности контроля.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на. фиг. 2 - вариант выполнения второго блока формирования.

Устройство содержит силовой трансформатор 1 контролируемой сети,первый трансформатор 2 тока (ТТ2), второй трансформатор 3 тока (ТТЗ),трансформатор 4 напряжения с первичной обмоткой 5 и первой 6, второй 7 вторичными обмотками, заземлитель 8, генератор 9 напряжения, управляемый электронный ключ 10, фильтр 11 основной гармонической составляющей оперативного тока, первый блок 12 формирования, первый пороговый элемент 13, выпрямитель 14, второй пороговый элемент 15, элемент И 16, третий сигнальный элемент 17, фильтр 18 основной гармонической составляющей напряжения сети, второй блок 19 формирования, первый 20 и второй 21 сигнальные элементы.

Первичная обмотка 5 трансформатора 4 шунтирует выход генератора 9, первая вторичная обмотка 6 включена в рассечку заземляющего проводника, соединяющего нейтраль трансформатора 1 с заземлителем 8, а вторая вторичная обмотка 7 шунтируется управляемым электронным ключом 10, вход фильтра 11 основной гармонической составляющей оперативного тока 1I подключен к выходу ТТЗ, первый вход первого блока 12 подключен к выходу фильтра 11, второй вход - к выходу генератора 9, а выход - к входу сигнального элемента 21 и входу порогового элемента 13, вход выпрямителя 14 подключен к выходу ТТЗ, вход порогового элемента 15 подключен к выходу выпрямителя 14, первый и второй входы элемента И 16 подключены соответственно к выходам поро1 овых элементов 13, 15, а выход - к входу сигнального элемента 17, вход фильтра ,18 подключен к выходу ТТ2, пер30

35

40

45

1 U, 0,5kU,

cos(- ir )0,5.

Сигналы, поступающие на вход пороговых элементов 26-28, преобразуются в логические сигналы для каждой фазы. При этом порог срабатывания элементов 26-28 выбирается из условия допустимой несимметрии R, т.е. максимально допустимого значения ,,. В случае, если ) на выходе элемента 25 появится 1, а на выходе элементов 26., 27 останутся нули. На выходе элемента ИЛИ 29 появится 1.

Возможные колебания величин U,, Uj, Uj в (2), связанные с несимметрией фазных напряжений, не влияют на качество работы блока в целом, так как сохраняются соотношения

50

У и.

2- Uj

Блок 12 (как вариант) может быть выполнен аналогично датчику тока

вый.вход блока 19 подключен к выходу „ утечки, представленному на фиг. 2.

фильтра 18, второй, третий, четвер- При этом на вход трансформатора подается напряжение генератора 9, а на вход 1 - напряжение с выхода

тый и пятый входы - соответственно

к фазам и нейтрали трансформатора

1 , а выход - к входу сиг нальиого элефил-ьтра 11. В этом случае сигнал на

мента 20 и управляющему входу ключа 10.

Вариант выполнения блока 19 представлен на фиг. 2, где обозначены: датчики 22, 23, 24 активного тока утечки, регулируемый фазовращатель 25, пороговые элементы 26-28, элемент 1-ШИ 29, фазовращатель 25 выполняется на операционном усилителе и служит для устранения паразитного угла сдвига между напряжением фазы и током утечки, обусловленного погрешностями преобразования сигнала в каналах оперативного тока и напряжения фазы. Напряжение на выходе датчика определяется по формуле

U kU coscp, (1)

где и - напряжение на выходе фильтра 18;

tp - угол сдвига между напряжением UQ,(, и фаз1шм напряжением сети.

Если появляется утечка тока в фазе

А, то сигналы на выходе датчиков

22-24 равны по (1):

U,s kU, cos

0,5kU cos ,5; (2)

1 U, 0,5kU,

cos(- ir )0,5.

5

0

5

Сигналы, поступающие на вход пороговых элементов 26-28, преобразуются в логические сигналы для каждой фазы. При этом порог срабатывания элементов 26-28 выбирается из условия допустимой несимметрии R, т.е. максимально допустимого значения ,,. В случае, если ) на выходе элемента 25 появится 1, а на выходе элементов 26., 27 останутся нули. На выходе элемента ИЛИ 29 появится 1.

Возможные колебания величин U,, Uj, Uj в (2), связанные с несимметрией фазных напряжений, не влияют на качество работы блока в целом, так как сохраняются соотношения

50

У и.

2- Uj

фил-ьтра 11. В этом случае сигнал на

выходе блока по формуле

(Ч,)

о-пределяется

kU

сроп

COS(-f

on

(3)

и

фоп опнапряжение на выходе

фильтра 11;

угол сдвига между напряжением и

током I

роп

и оперативным

on

Устройство работает следующим образом.

С помощью генератора 9 через трансформатор 4 на контролируемую сеть накладывается ток непромышленной частоты (оперативный ток). При протекании оперативного тока через изоляцию сети ( Cj,j) в обмотке ТТ наводится ЭДС, пропорциональная общему сопротивлению изоляции сети. Сигнал на выходе ТТЗ проходит фильт 11 и поступает на второй вход блока 12. В результате на выходе блока 12 появляется сигнал, величина которого определяется выражением (З), что приводит к срабатыванию порогового элемента 13.

Одновременно сигнал с выхода ТТЗ поступает на вход выпрямителя 14, обрабатывает пороговый элемент 15.

Таким образом, на входах элемент И 16 имеются две 1, и сигнальный элемент 17 срабатывает. Это указывает, что измерительная цепь замкнута и устройство исправно.

Устройство автоматически регистрирует следующие неисправности: отказы (обрыв, короткое замыкание) элементов, приводящие к исчезновению оперативного напряжения и/или оперативного тока (в этих случаях на одном из входов элемента И 16 О и сигнальный элемент 17 обесточен); отказы элементов генератора 9, приводящие к изменению частоты оперативного тока (в этом случае сигнал на выходе фильтра 11, блока 12 близо к нулю, пороговый элемент 13 не срабатывает и на входе элемента И О в результате элемент 17 обесточивается).

При снижении среднего значения сопротивления изоляции, например при увлажнении, ниже нормы сигнал на выходе блока 12 возр астает до уровня срабатывания сигнального элемента 21 .

При существенном понижении активного сопротивления изоляции одной из

O

5

0

5

0

фаз сети, когда среднее зипчение сопротивления изоляции еще в норме, на выходе ТТ2 появляется сигнал промышленной частоты. После фильтра 18 сигнал поступает на вход блока 19. При этом на выходе блока 19 согласно (1), (2) и фиг. 2 появляется 1, что приводит к срабатыванию сигнального элемента 20. Одновременно сигнал с блока 19 поступает на управляющий вход электронного ключа 10 и приводит к его срабатыванию. При этом вторичная обмотка 7 трансформатора 4 шунтируется ключом 10. Трансформатор 4 переводится в режим короткого замыкания. В этом режиме генератор 9 выключается, а сопротивление вторичной обмотки 6 снижается до уровня, при котором его величина практически не оказывает влияния на сопротивление петли фаза - нуль контролируемой сети. Устройство подготавливается таким образом к возможному режиму - короткому замыканию фазы с пониженным сопротивлением изоляции на землю. При отключении поврежденного участка сети сигнал на выходе ТТ2 исчезает, включается генератор 9, элемент 20 обесточивается - устройство приходит в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока, содержащее силовой трансформатор, первые выводы обмоток которого соединены с соответствующими фазами кон

тролируемой сети, вторые выводы обмоток силового трансформатора соединены с первичной обмоткой первого трансформатора тока, генератор напряжения, трансформатор напряжения, выводы первичной обмотки которого соединены с первьа и вторым выходами генератора напряжения, первый вывод первой вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с заземли- телем, выводы второй вторичной обмотки трансформатора напряжения соединены с выводами управляемого электронного ключа, первый блок формирования, первый и второй сигнальные

элементы, второй трансформатор тока, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности контроля, в устройство введены фильтр основной гармонической составляющей

напряжения сети, входы которого соединены с BbiB(viaMH вторичной обмотки первого трансформатора тока, второй блок формирования, первый вход которого соединен с выходом фильтра основной гармонической составляющей напряжения сети, второй, третий, четвертый и пятый входы соединены соответственно с соответствующими фазами контролируемой сети и с нулевой шиной, выход соединен с управляющим входом электронного ключа и с входом nepBOi o сигнального элемента, футльтр основной, гармонической составляющей оперативного Toka, входы которого соединены с выводами вторичной обмотки второго трансформа тора тока, выход - с вторым входом первого блока формирования, первый вход которого соединен с третьим выходом генератора напряжения, вы

ход первого блока формирования соединен с входом второго сигнального элемента и с входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первым входом элемента Ш1И, второй вход которого через второй пороговый элемент соединен с выходом выпрямителя, входы которого соединены с выводами вторичной обмотки второго трансформатора тока, выход элемента ОТИ соединен с входом третьего сигнального элемента, первый вывод первичной обмотки второго трансформатора тока соединен с вто- рым выводом первичной обмотки первого трансформатора тока, второй вывод первой вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с вторым выводом первичной обмотки второго трансформатора то - ка.

От Sno K0f9

KfMxiffS

Редактор М.Питкина

рив. 2

Составитель М.Хаенко Техред Л.Олейник

Заказ 1629/66 Тигаж 731 .Подписное

В1ПШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1ро1г ро ,(-пoJП гpaфичecк(e предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ч

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к электротехнике. Нель изобретения - повышение достоверности контроля изоляции сетей переменного тока. Устройство содержит силовой трансформатор 1 контролируемой сети, трансфор- маторы 2 и 3 тока, трансформатор 4 напряжения с обмотками 5-7, заземли- тель 8, генератор 9 напряжения, управляемый электронный ключ 10, блок 12формирования, пороговые элементы 13и 15, выпрямитель 14, элемент И 16 и сигнальные элементы 17, 20 и 21. В устройство введены блок 19 формирования и фильтры 11 и 18 основной гармонической составляющей оперативного тока и напряжения сети. Введенные элементы и образованные новые функциональные связи способствуют достижению поставленной цели. 2 ил. Ф (Л со о со со со