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

Ј

00 СО 4

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

Цель изобретения -- повышение чувствительности определения тока утечки за счет периодического введения и выведения в контролируемую сеть вспомогательного источника тока.

На чертеже приведена схема, поясняющая данный способ.

Источник рабочего тока 1 соединен с потребителем 2 электроэнергии с помощью линии 3, имеющей проводимости изоляции фаз относительно земли 4. Вспомогательный источник 5 тока соединен со средней точкой (нейтралью) источника 1 рабочего тока через вспомогательную цепь 6 и землей. Фазо- чувствительный вольтметр 7 включен между землей и средней точкой источника 1 рабочего тока. Вспомогательный источник 5 тока подсоединен к источнику 1 рабочего тока через выключатель 8. Вольтметр 9 включен между средней точкой источника 1 рабочего гока и его фазными выводами.

Сущность способа заключается в том, что периодически вводят и выводят ЭДС вспомогательного источника тока Е той же частоты, что и у рабочего тока, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока и землей, и измеряют напряжение между землей и средней точкой источника рабочего тока как при введенном, так и при выведенном вспомогательном источнике, а о токе утечки судят по результатам измерений.

Напряжение смещения нейтрали U# электроустановки как переменного, так и постоянного тока при включенном между средней (нулевой) точкой источника рабочего тока и землей вспомогательном источнике тока, в состоянии, когда ЭДС этого источника равна нулю, определяется формулой

U,J&

ТЕ + У

е Yf U, проводимость вспомогательной цепи, т. е. цепи, содержащей вспомогательный источник тока, включенный между нейтралью и землей; напряжение -й фазы относительно средней точки источника рабочего тока, т. е. относительно нейтрали, причем для средней точки i равно нулю (здесь и в аналогичном контексте, говоря о фазе, подразумевают н полюс аккумулятора и другие подобные элементы; зажимы, соединенные перемычками, рассматриваются как один зажим); - проводимость /-и фазы относительно земли;

-- число фаз системы;

- общая проводимость токоведущих частей относительно земли Y -

2 Y,.

Напряжение, токи и проводимости при переменном токе описываются комплексны- 5 ми числами, при постоянном - действительными числами. Поскольку действительное число является частным случаем комплексного, всегда, кроме случая, относящегося только к постоянному току, для обозначения 0 напряжения тока и проводимости используют U, I и Y.

Введение во вспомогательную цепь ЭДС приводит к изменению напряжения смещения нейтрали с Liny на Hve

- U Y

.(2)

5

Г/+У

Если при выведенной ЭДС с m-й фазы на землю имеет место утечка тока с проводи- )ут, то напряжение смещения нейт- 0 рали Ому.- определяется формулой:

UnYy+ifi.Y,

(3)

мостью ,.

П,Га

5

0

5

0

5

0

5

ТУТ + Y

где ит - напряжение m-ft фазы относительно нейтрали;

Уэт - проводимость утечки.

Если же утечка тока на землю имеет место при введенной ЭДС, то напряжение смещения нейтрали Um определяется формУ-лаи и„,К, + + 2 ЦYi

UH. r,--v , ҐИ)

VW+УЕ+К

Используя закон Ома, а также учитывая, что напряжение фазы относительно земли равно соответствующему фазному напряжению, уменьшенному на напряжение смещения нейтрали, при совместном решении (1), (2) и (3) получают формулу для тока течки /УТ.У при выведенном вспомогательном источник vЈiiL,-LL)

W- e&,,-(„ (0)

Аналогично из (1), (2) и (4) получают формулу для тока утечки / при введенном вспомогательном источнике

7v Ј(#,,- )

A i i Yf - ржг

Цн - UNI

Для реализации способа между средней (нулевой) точкой источника 1 рабочего тока и землей предварительно включают вспомогательный источник 5 тока той же частоты, что и рабочий ток. После такой подготовки периодически вводят и выводят ЭДС вспомогательного источника 5 тока с помощью выключателя 8. При этом измеряют напряжение между нулевой точкой и землей как при введенной, так и при выведенной ЭДС. При отсутствии вывода от средней точки используют искусственную нулевую точку, получаемую посредством звезды из одинаковых про- водимостей. Измерения выполняют высоко- омным фазочувствительным вольтметром 7,

который включают между нулевой точкой, естественной или искусственной, и землей. Измеряемая при этом величина 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 и для вольтметра.

Такие операции, как введение и выведение ЭДС вспомогательного источника тока, в частности, могут быть реализованы следующим образом. В качестве вспомогательного источника тока используют трансформатор (при постоянном токе - выпрямитель, более конкретно - мост из четырех диодов, питающийся от трансформатора, вторичную обмотку которого (выход выпрямителя) включают между нулевой точкой, естественной или искусственной, источника рабочего тока и землей, а его первичную обмотку периодически подключают к источнику питания и отключают). При постоянном токе у моста меняют местами зажимы постоянного и переменного токов. Когда трансформатор отключен от источника питания, ЭДС вспомогательного источника равна 0, но проводимость его цепи К введена между токо- ведущими частями и землей. Когда трансформатор подключен к источнику питания, ЭДС вспомогательного источника равна Е. Проводимость его цепи при этом практически не изменяется, тем более, что в ней имеются токоограничивающие элементы.

Вместо приведенного можно применять и косвенный метод измерения, 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 9 с очень большим сопротивлением (по сравнению с общим сопротивлением токоведущих частей относительно земли) измеряют модули напряжений U, UB, Uc. между фазами А, В, С к землей и модуль фазного напряжения Ur. Для измерения модулей напряжений фаз относительно земли ил, U&, Uc прибор одним зажимом присоединяют к земле, а другим - к соответствующей фазе. Один из возможных вариантов измерения модуля фазного напряжения иг состоит в том, что зажимы прибора подсоединяют к разным фазам и полученную величину (линейное напряжение) делят на -л/зТ что позволяет найти вектор напряжения смещения нейтрали

77 2U&-UJ-U , УЗ L&-U 2 Щ

В случае электроустановки постоянного тока высокоо.мным вольтметром измеряют напряжение и+ между положительным полюсом и землей и U- между отрицательным

полюсом и землей, ч го поз;;о :- : и,: пряжение земли относительно . :v..;i .-.м, источника рабочего тока

Ui, ±-(U--U,

Описанные периодически iK..np измерения напряжения смепи-чч .:ой -- позволяют прежде всего ciaiiOi) i NKV-:I возникновения утечки, для чей; ю/к 1Ы i

0 сравнивают текущее значение -,л .is /u. смещения нейтрали с подучегнь.м пг.ь ч , если они не совпадают, фикечр ер-н ,, и- новение утечки. Естесмвенно, ч го i-oa еры ниваемых напряжения должны от i; ьсч к одинаковым состояниям вспомогате. 1ыкчо источника тока, т. е. в обоих ЭДС должна быть либо введена, либо выведена Что касается самого тока утечки, то его определяют, используя результаты дглх измерений, выполненных до возникновения угеч.и,

0 и одного измерения после се возникновения по формуле (5).

Ток утечки Лгу является величиной, независящей от ЭДС вспомогательного источника:

5

25

30

35

|imA, (Ye. + Y)(U -

E - 0

При реализации способа предполагается, что за время между одинаковыми состояниями вспомогательного источника тока возникает не более одной утечки, т. о. предполагается, что за время между дв ия утечками успевают выполнить не менее н- измерений.

Если найденный ток утечки не достигне значений, требующих принятия особых м ч; например отключения сети, то измерения продолжают аналогично описанному.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность определен: .

,п тока утечки, что приводит к повышению га40 -

дежности электроснабжения гютреоителен

и безопасность эксплуатации электрохс я новок.

Формула изобретения

45 Способ определения тока течки. зак о- чающийся в измерении параметров BCIKMKJ- гательной цепи, соединенной с землей, j- личающийся тем, что, с целью потише; ;,я чувствительности, периодически вводя и ьы- водят вспомогательный источник тока тон же

50 частоты, что и рабочий ток, предварительно включенный между средней точкой источника рабочего тока и землей, измеряют напряжение между средней точкой исгочмнк.; рабочего тока и землей как при введенном вспомогательном источнике, так и при выведе.ч55 ном, а ток утечки определяют по

, „ E( - ) /yvy Уе-гГ-ff

U ME - UH

JHY

е ljnr и UHE - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей до возникновения утечки соответственно при выведенном и введенном вспомогательном источнике тока;

напряжение между средней

точкой источника рабочего тока и землей после воз

никновения утечки при выведенном вспомогательном источнике тока,

-электродвижущая сила вспомогательного источника тока,

-проводимость вспомогательной цепи, т е цепи, содержащей вспомогательный источник тока

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности определения тока утечки. Периодически вводят и выводят вспомогательный источник тока 5, предварительно включенного между средней точкой источника рабочего тока 1 и землей. Ток утечки определяют по формуле I_утY = Y_E E (UN_ут - U_NY)/ (U_NE - U_Ny), где U_Ny и U_Ne - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей до возникновения утечки соответственно при выведенном и введенном вспомогательном источнике тока

U_Nут - напряжение между средней точкой источника рабочего тока и землей после возникновения утечки при выведенном вспомогательном источнике тока

E - электродвижущая сила вспомогательного источника тока

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