Способ определения тока утечки Советский патент 1989 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике контроля изоляции электроустановок.

Цель изобретения - повышение чувствительности определения тока утечки за счет периодического изменения проводимости цепи вспомогательного источника тока.

На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ.

Источник рабочего тока 1 соединен с потребителем электроэнергии 2 с помощью линии 3, имеющей проводимость изоляции фаз относительно земли 4. Вспомогательный источник тока 5 соединен с землей и через переключатель 6, добавочное сопротивление 7, основное сопротивление 8 вспомогательной цепи соединен со средней точкой (нейтралью) источника рабочего тока 1. Фазочувстви- тельный вольтметр 9 соединен между землей и средней точкой источника рабочего тока 1. Вольтметр 10 соединен между средней точкой источника рабочего тока 1 и его фазным выводом.

Сущность способа заключается в том. что периодически вводят и выводят дополнительное сопротивление 7 в цепь вспомогательного источника тока 5 той же частоты, что и рабочий ток, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока 1 и землей, и измеряют напряжение смещения нейтрали с помощью во IDI метра Р как при введенном, так и при выведенном дополнительном сопротивлении, а о токе течки судят по результатам измерений

Напряжение смещения нейтрали ЈЈе электроустановки как переменного, гак и постоянного гока при включенной межд средней (н левой) точкой источника рабочего тока и землей вспомогательном источнике тока определяется формулой

- ЁУе+ZUJ,

(1)

Ј

00 СО

О

J

где Ј - электродвижущая сила вспомогательного источника тока;

YE - проводимость вспомогательной цепи, т. е. цепи, содержащей вспомогательный источник тока и вклю, ченной между нейтралью и землей;

U, - напряжение /-и фазы относительно средней точки источника рабочего тока, т. е. относительно нейтрали, причем для средней точки / равно нулю (здесь и в дальнейшем и аналогичном контакте, говоря о фазе, подразумевают и полюс, и зажим аккумулятора, и другие подобные элементы); зажимы, соединенные перемычками, рассматриваются как один зажим);

У, - проводимость /-и фазы относительно земли;

п - число фаз системы;

Y - общая проводимость токоведущих частей относительно земли, равная

и

Y,. i-ч)

При этом напряжение, токи и проводимость в случае переменного тока описываются комплексными числами, а в случае постоянного тока - действительными числами. Поскольку действительное число является частным комплексного везде, кроме случая, относящегося только к постоянному току, для обозначения напряжения тока и проводимости используют и, 1 и Y.

Если ввести в цепь вспомогательного источника 5 дополнительное сопротивление 7 то это приведет к изменению напряжения смещения нейтрали с Пив на ЦМЕГ,

ГТ

-уГ+у.(2)

где Y& - проводимость вспомогательной цепи при введенном дополнительном сопротивлении.

Если при выведенном дополнительном сопротивлении m-й фазы на землю имеет место утечка тока, то напряжение смещения нейтрали /«. определяется формулой

cZ,V+ЈTЈ+ LT,y,.

. i, у,- ,(О)

I уг Y е -+-

где U,„ - напряжение m-й фазы относительно нейтрали;

УУЧ - проводимость утечки. Если же утечка тока на землю имеет место при введенном дополнительном сопротивлении, то напряжение смешения нейтрали (Jieirr определяется формулой с7,„Ууг + .|0,

О,/ .

(4)

УУГ + Yi + Y

Используя закон Ома и то, что напря- жение фазы относительно земли равно соответствующему фазному напряжению, уменьшенному на напряжение смещения нейтрали,

при совместном решении (1), ( (3) получают формулу для тока утечки при выведенном дополнительном сопротивлении:

tv v .( U XЈЦт- И )

№ ( Ге - IE)frтТ

Unit - UNC.

Аналогично из (1), (2J и (4) получают формулу для тока утечки 1уп/ при введенном дополнительном сопротивлении:

ч( jf- )( ОМЕУГ- Омег) UNET.-

Iv,,(Yl-YefДля реализации предложенного способа между средней (нулевой) точкой источника рабочего тока 1 и землей предварительно

5 включают вспомогательный источника тока 5 той же частоты, что и рабочий ток. После такой подготовки периодически вводят и выводят с помощью переключателя 6 дополнительное сопротивление 7 в цепь вспомогательного источника тока 5. При этом измеГ1к

и ряют напряжение между нулевой точкой

и землей как при введенном, так и при выведенном дополнительном сопротивлении с помощью вольтметра 9. При отсутствии вывода от средней точки используют искусственную

5 нулевую точку, получаемую посредством звезды из одинаковых проводимостей. Сами измерения выполняют высокоомным вольтметром, который включают между нулевой точкой, естественной или искусственной, и землей. Измеряемая при этом величина

0 является напряжением смещения нейтрали. В сетях переменного тока для указанных измерений используют фазочувствительный прибор. Для повышения точности измерений искусственную нулевую точку создают отдельно для вспомогательного источника тока

5 и для вольтметра.

Вместо приведенного можно применить и косвенный метод измерений, который по крайней мере в сетях переменного тока позволяет применить более простые, удобные и точные приборы и не требует организации нулевой точки для вольтметра.

Например, в случае симметричной трехфазной системы вольтметром с очень большим сопротивлением (сравнительно с общим сопротивлением токоведущих частей относи, тельно земли) измеряют модули напряжений UA , UB, Uc между фазами А, В, С и землей и модуль фазного напряжения (Jr. Один из возможных вариантов измерения напряжения Ь ф состоит в том, что измеряют модуль напряжения между любыми двумя фазами, т. е. линейное напряжение, и полученную величину делят на 3. Указанное позволяет найти вектор напряжения смещения нейтрали:

.i с,//2 Til r/2v 4

i Ь д - U-e,- Uc. . о U-g,

Г

0

0

1/„ -31/,

зц

В случае электроустановки постоянного тока высокоомным вольтметром измеряют напряжение U между положительным полюсом и землей и U между отрицательным полюсом и землей, что позволяет найти напряжение земли относительно средней точки источника рабочего тока:

(U.-Uj.

Описанные периодически повторяющиеся измерения напряжения смещения нейтрали позволяют прежде всего установить момент возникновения утечки, для чего каждый раз сравнивают текущее значение напряжения смещения нейтрали с полученным ранее и если они не совпадают, фиксируют возникновение утечки. Естественно, что оба сравниваемых напряжения должны относиться к одинаковым состояниям вспомогательного источника тока, т. е. в обоих случаях дополнительное сопротивление должно быть либо введено, либо выведено.

Здесь предполагается, что за время между двумя одинаковыми состояниями вспомогательного источника тока возникает не более одной утечки, т. е. за время между двумя утечками успевают выполнить не менее двух измерений.

Если найденный ток утечки не достигает значений, требующих принятия особых мер, например отключения сети, то измерения продолжают аналогично описанному способу.

Использование данного способа позволяет повысить чувствительность определения тока утечки, что приводит к повышению надежности электроснабжения потребителей и безопасности эксплуатации электроустановок.

Формула изобретения

Способ определения тока утечки, заключающийся в измерении параметров вспомогательной цепи, соединенной с землей, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, периодически вводят и выводят дополнительное сопротивление в цепь

0

5

0

5

0

5

вспомогательного источника тока, имеющего ту же частоту, что и рабочий ток, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, измеряют напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей как при введенном, так и при выведенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомогательного источника тока, а ток утечки определяют по формуле

г , (Г-ewZLvt-U) ,

1у (Уе - Y)

где UME и Тма. - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей до возникновения утечки соответственно при выведенном и введенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомо- могательного источника то Ука;

Ut№rr- напряжение между средней

точкой источника рабочего тока и землей после возникновения утечки при выведенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомогательного источника тока;

-электродвижущая сила

вспомогательного источника тока;

YE и Уе - проводимость вспомогатель- ной цепи, т. е. цепи, содержащей вспомогательный источник тока и включенной между средней точкой источника рабочего тока и землей соответственно при введенном и выведенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомогательного источника тока.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности определения тока утечки. Периодически вводят и выводят дополнительное сопротивление 7 в цепь вспомогательного источника тока 5, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока 1 и землей. Ток утечки определяют по формуле: I_утЕ = (Y_E - Y_E) (E - U_NEZ) (U_NEут - U_NE) (U_NEZ - U_NE) где U_NE и U_NEZ - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей до возникновения утечки, соответственно при введенном и выведенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомогательного источника тока

U_NEут - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей после возникновения утечки при выведенном дополнительном сопротивлении в цепи вспомогательного источника тока

E - электродвижущая сила вспомогательного источника тока

Y_E и Y_E - проводимость вспомогательной цепи. Способ обеспечивает определение приращения тока утечки при внезапных замыканиях в сети. 1 ил.