Способ определения сопротивления изоляции электролизной серии Советский патент 1992 года по МПК C25C3/20 G01R27/18 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в системах контроля цехов электролиза.

Известен способ измерения изоляции сетей постоянного тока относительно земли с применением источника постоянного измерительного напряжения. Измерение ука- зан-ным способом требует обязательной компенсации напряжения одного из полюсов питающей сети относительно земли путем введения регулируемого источника постоянного напряжения.

Однако для компенсации напряжения питающего шинопровода серии требуется источник постоянного напряжения значительной мощности (например, для серий алюминиевых электролизеров до 0,5-1 МВт). Это приводит к повышенной опасности поражения электрическим током обслуживающего персонала, выполняющего технологические операции на электролизерах без снятия напряжения. Кроме того, .при компенсации напряжения питающего шинопровода происходит изменение стационарного состояния изоляционных материалов элементов серии, которые поляризуются путем воздействия потенциалов постоянного тока. Поэтому определяемое после компенсации питающего напряжения сопротивление изоляции серии может значительно отличаться от его фактического, значения.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля изоляции в последовательной цепочке электролизных ванн, при котором к источнику питания ванн подключают последовательную цепочку вспомогательных резисторов и в точке соединения

ч|

Jb. ю

8

резисторов производят необходимые измерения.

Недостатками известного способа являются низкая точность и трудность его реали- зации при электролизе расплавов. Получение необходимой точности измерений при этом способе возможно, если значения сопротивлений цепочки резисторов будут соизмеримы с фактическими сопротивлениями электролизеров (10 - 10 ° Ом). Мощность тепловыделений в такой цепи резисторов будет соизмерима с мощностью электролизной серии, т.е. десятки МВД. Отсюда следует, что использование способа при электролизе расплавов практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение электробезо- пэсности персонала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу предварительно измеряют потенциалы электродов электролизеров серии относительно земли, определяют положение точки п0 с нулевым потенциалом, выбирают зону измерений, включающую по точек с обеих сторон от точки п0 с положительными и отрицательными потенциалами в пределах 0,03-0,05 напряжения серии, измеряют и запоминают потенциалы Vi этих k точек, подключают поочередно к выбранным точкам измерительную цепь, определяют гоки I: в каждой точке относительно земли и рассчитывают эквивалентное сопротивление изоляции R3 электролизной серии по формуле

R3

I Vi/li

i 1

Способ основан на том, что эквивалентное сопротивление изоляции электролизной серии однозначно определяется потенциалами точек и силой тока в измерительной цепи при замыкании их на землю. Для исключения влияния поляризации изоляционных материалов на результаты измерений подключение измерительной цепи производится поочередно справа и слева от точки п0, в точках с противоположной полярностью потенциалов относительно земли. Для большей надежности определения эквивалентного сопротивления изоляции измерения в каждой точке повторяются не менее 5 раз. При измерениях может быть использована точка п0, но с дополнительным источником питания.

Установленные ограничения позволяют исключить возможные нарушения установившегося режима работы серии. Чередование точек с положительными и

отрицательными потенциалами относительно земли в пределах 0.03- 0,05 напряжения на серии исключает влияние на результаты измерений поляризации изоляционных материалов, позволяет повысить точность определения сопротивления изоляции серии и обеспечить электробезопасность

На чертеже приведена схема для реализации предлагаемого способа

0 Схема содержит серию магниевых электролизеров - 1, блок 2 вычисления, дополнительный источник 3 питания, блок 4 коммутации (БК), блок 5 измерения напряжения (БИН), блок 6 измерения тока (БИТ).

5 блок 7 управления (БУ) блок 8 регистрации (БР), блок 9 индикации (БИ). многопозиционный переключатель (S) 10.

Процесс измерения происходит в следующей последовательности

0С помощью переключателя S и БИН 5

предварительно производится измерение потенциалов электродов электролизеров серии относительно земли Результаты из мерений поступают в БР 8 При фиксации

5 нулевого потенциала в точке л0 сигнал с БР 8 поступает в БУ 7 левого потенциала в точке п0 сигнал с БР 8 поступает в БУ 7. который подключает схему к ближайшей от п0 точке на серии, расположенной справа и

0 имеющей положительный потенциал относительно земли. При подключении сигналы Vi и I, с БИН 5 и БИТ б поступают в БР 8 После регистрации БУ 7 ко команде с БР 8 подключает схему к точке, расположенной

5 слева от п0 симметрично с первой точкой, но имеющей отрицательный потенциал относительно земли. В этой точке БИН 5 и БИТ 6 производят измерения потенциала и тока, сигналы с которых поступают для регистра0 ции в БР 8. Затем БУ 7 переключает схему - к другой точке на серии, расположенной справа от п0 и имеющей положительный потенциал. БИН 5 измеряет потенциал этой точки и сравнивает его абсолютное значе5 ние с зафиксированным в БР 8 допустимым значением напряжения U0. равным 0,03- 0,05 напряжения серии. Если потенциал этой точки больше U0 то БУ 7 подключает схему к точке с меньшим положительным

0 потенциалом, в которой повторно производится измерение. В случае, когда потенциал точки меньше напряжения U0. то производится измерение и регистрация потенциала и тока в этой точке. Далее подобным обра5 зом измерения повторяются в точке с отри- цательным потенциалом. Точки с потенциалами Vi U0 определяют зону измерений. На основании данных всех измерений блоком 2 определяется эквивалентное сопротивление изоляции

электролизной серии по приведенной формуле.

БИТ б снабжен защитой от чрезмерных токов, которые могут возникнуть при нарушении изоляции серии или появлении пол- ных (металлических) замыканий на землю.

Для снижения погрешности может быть использована точка п0 с.дополнительным источником 3 питания, который БУ 7 включает в цепь измерения тока после фиксации БИН 5 нулевого потенциала. БУ 7 устанавливает измерительное напряжение источника 3 из условия |11цзм1 Do. При этом напряжении сигналы с БИН 5 и БИТ б поступают в БР 8, а затем в блок 2, где происходит вычисление. После регистрации результата вычисления БУ 7 изменяет полярность источника 3, затем цикл измерений повторяется. На основании данных измерений в точке п0 при прямой и обратной полярности источника 3 блоком 2 определяется конечное значение эквивалентного сопротивления изоляции электролизной серии с учетом ранее полученного результата и выдается на БИ 9.

Изобретение осуществлено на электролизной серии в производстве магния с рабочим напряжением Uc 400 В. Измерения выполнены при двух разных уровнях изоляции установки. Каждый из циклов включал десять измерений. Из них первые четыре проводились в зоне с потенциалами, значения которых соответствуют пределу 0,05 Uc. т.е. +20 В. а шесть измерений за этой зоной.

Полученные значения эквивалентного сопротивления изоляции в каждом цикле сравнивались с результатами лабораторных методов. Средняя погрешность в определении сопротивления изоляции в точках, входящих в зону измерений, составляет в одном цикле 0,25%, а в другом цикле 2,14%.

В точках, расположенных за пределами зоны +20 В, погрешность оказывается равной соответственно 3,1 и 3.5%.

Измерения в зоне 0,05 Uc практически не влияют на условия электробезопасности персонала, выполняющего работы на электролизной серии.

Формула изобретения 1. Способ определения сопротивления изоляции электролизной серии, включающий измерение потенциалов и токов в различных точках серии относительно земли, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения электробезопасности, предварительно измеряют потенциалы электродов электролизеров серии относительно земли, определяют положение точки п0 с нулевым потенциалом, выбирают зону измерений, включающую по 2-5 точек с обеих сторон от точки п0 с положительными и отрицательными потенциалами в пределах до 0,03-0.05 напряжения серии, измеряют и запоминают потенциалы Vi этих k точек, подключают поочередно к выбранным точкам измерительную цепь, определяют токи Ь в каждой точке относительно земли и рассчитывают эквивалентное сопротивление изоляции R электролизной серии по формуле

2 vi/ii i i

R3 - -

2.Способ no n. 1, отличающийся тем, что измерение токов производят поочередно в точках с противоположной полярностью относительно земли.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для измерения тока в точке п0 используют дополнительный источник питания.

-

J

Использование: изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в системах контроля цехов электролиза и позволяет с достаточной точностью определять эквивалентное сопротивление изоляции электролизных установок. Сущность: способ включает операции измеренияпотенциаловэлектродов электролизеров серии относительно земли и определения положения точки п0 на серии с нулевым потенциалом. Относительно точки По выбирают зону измерений, включающую по 2-5 точек с обеих сторон от точки п0 с положительными и отрицательными потенциалами, абсолютное значение которых не превышает 0,03-0.05 напряжения серии. Измеряют и запоминают потенциалы Vi этих точек, поочередно подключают к выбранным точкам измерительную цепь и определяют токи h в каждой точке относительно земли. Измерение токов производят поочередно в точках с противоположной полярностью. Эквивалентное сопротивление изоляции электролизной серии рассчитыk вают по формуле R3 У. Vj/h/k, где к - число i 1 измерений. Кроме того, для измерения тока в точке По используют дополнительный источник питания 2 з п. ф-лы, 1 ил. & Ј