Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением Советский патент 1981 года по МПК G01R27/16 H02H3/16 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ,НАХОДЯЩИХСЯ Изобретение относится к электричес ким измерениям, а именно к измерениям изоляции, и может быть использовано для селективного измерения сопротивления изоляции разветвленных электрических сетей, изолированных от земли и находящихся под напряжением.Причем это напряжение может быть или постоян ным, или изменяющимся в широких пределах и со сравнительно большими скоростями или может быть переменным. Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжениемDJ В этом устройстве, осуществляющем селективный контроль сопротивления изоляции, вспомогательный источник постоянного напряжения подключается к контролируемой сети и на обе токоведущие шины одевается сердечник трансформатора. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора появляется лишь при возникновении короткого замыкания. Такое устройство позволяет ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ обнаружить лишь возникновение короткого замыкания в сети и не позволяет заметить медленное снижение сопротивления изоляции. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением. Устройство содержит вспомогательный источник постоянного напряжения, коммутатор, синхронизатор, генератор затухающей частоты, узкополосный фильтр и индикатор. Это устройство позволяет измерить сопротивление изоляции сетей, находящихся либо под постоянным напряжением, либо под напряжением, изменяющимся в широких пределах и с большими скоростями. Причем данное устройство позволяет осуществлять селективное измерение сопротивления изоляции разветвленных сетей, обладающих суммарной емкостью относительно земли Г2. Недостатком данного устройства является его непригодность для измерения сопротивления изоляции сетей переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением, : соде| жащее вспомогательный источник постоянного напряжения, коммутатор, последовательно соединенные синхронизатор и генератор затухающих колебаний, последовательно соединенные уз,кополосный фильтр и индикатор, причем источник постоянного напряжения через коммутатор соединен с контролируемой сетью, один из выходов синхронизатора соединен с коммутатором, введен магнитный усилитель, к обмоткам возбужде ния которого подключен выход генератора затухающих колебаний, к выходным обмоткам магнитного усилителя подключен вход узкополосного фильтра. Магнитный усилитель выполнен на двух сердечниках, причем обмотки возбуждения соединены встречно, а дополнительные обмотки соединены согласно и нагружены на дополнительный резистор. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг.,2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит вспомогательный источник 1 постоянного напряжения коммутатор 2, синхронизатор 3, ограни чительный резистор k, генератор 5 напряжения контролируемой cew, магнитный усилитель на двух тороидальных сердечниках 6 и 7 нагрузка 8 контролируемой сети, емкости S, 10 от радио помех и сопротивления 11, 12 изоляции токоаедущих шин, обмотки 13 1 возбу дения, генератор 15 затухающих колебаний, выходные обмотки 16 и 17, узко полосный фильтр 18, индикатор 19, дополнительные обмотки 20 и 21, дополни тельный резистор 22. Устройство работает следующим образом. Для осуществления селективного контроля сопротивления.изоляцич каждый фидер контролируемой сети содержит свой измерительный узел, предназначенный для измерения сопротивления изоляции данного фидера. Основным элементом измерительных узлов является безгистерезисный маг894 нитный преобразователь, содержащий магнитный усилитель на двух тороидальных сердечниках 6 и 7, охватывающих обе токоведущие шины каждого фидера. Вспомогательный источник 1 постоянного напряжения через коммутатор 2, управляемый синхронизатором 3, подключен через ограничительный резистор k к одному из зажимов контролируемой среды. Коммутатор через промежутки времени, достаточные для перезаряда емкостей 9 сети, осуществляет периодическую коммутацию вспомогательного источника 1. Напряжение на выходе коммутатора 2 показано на фиг. 2а. Разностный ток, протекающий по проводам сети, охваченным магнитным усилителем содержит две составляющие: полезную - за счет действия вспомогательного регулярно-коммутируемого источника постоянного напряжения (фиг. 2в) и мешающую - за счет действия напряжения контролируемой сети (фиг. 26). Величина полезной составляющей тока после осуществления перезаряда емкостей сети от постоянного источника напряжения позволяет судить о величине сопротивления изоляции фидера. Следует учитывать, чтс величина ограничительного резистора k должна быть гораздо меньше общего сопротивления изоляции сети. Выделение полезной составляющей на фоне мешающей в случае, если напряжение контролируемойсети постоянное, производится как и в известном устройстве. Для выделения полезной составляющей на фоне мешающей используют безгистерезисный магнитный преобразователь, к выходу которого подключен узкополосный фильтр 18,выделяющий основную гармонику импульсов, индуцируемых в выходных обмотках 16 и 17 преобразователя. Безгистерезисный магнитный преобразователь состоит из генератора 15 затухающих колебаний, магнитного усилителя на двух тороидальных сердечниках 6 и 7, на которых находятся обмотки возбуждения 13 и 14, выходные обмотки 16 и 17 и дополнительные обмотки 20 и 21 с подключенным к ним дополнительным резистором 22. Причем обмотки возбуждения вк/1ючены встречно по отношению к выходным и дополнительным, а дополнительные обмотки включены согласно по отношению к выходным. В выходных обмотках преобразователя индуцируются импульсы напряжения, площадь которых пропорциональна разности соседних значений измеряемого тока. Эти импульсы, длительность которых мала по сравнению с их скважностью, воздействуют на узкополосный фильтр 18, настроенный на первую гар.монику коммутируемого напряжения. В качестве такого фильтра может быть использован активный RC-фильтр.Напряжение на выходе этого фильтра пропорционально полезной составляющей измеряемого тока, а следовательно, и величине сопротивления изоляции фидера. Поясним теперь работу устройства в случае переменного напряжения контролируемой сети., в этом случае на сердечники 6 и 7 преобразователя помимо постоянной полезной составляющей воздействует переменная мешающая со ставляющая .Полное значени.е индукции B5 записываемой в сердечниках в режиме безгистерезисного намагничивания,полу чается за счет суммирования элементарных приращений индукции , получаемых при перемагничивании сердечНИКОВ в процессе записи по несимметричным циклам. Степень несимметрии таких частных циклов определяет величину элементарных приращений индукции и зависит от величины поля управления Н, создаваемого разности током, протекающим по проводам сети, охваченными тороидальными сердечниками. Если помеха отсутствует и на сердечники действует только постоянная составляющая тока, т.е. const, то пропорциональны HV(B линейной области безгистерезисной кривой намагничивания) и . пропорциональна H. Если на сердечники преобразователя воздействует только помеха, т.е. Н Vg , то при условии, что поле, создаваемое помехой, значительно меньше коэрцитивной силы сердечников, ДВррбудут пропорциональны мгновенным значениям поля помехи и при достаточно большом числе элементарных ДВ. их сумма, т.е. В, будет стремиться к нулю. Следует отметить, что частота затухающих колебаний тока, создаваемы генератором затухающих колебаний должна быть не выше частоты помехи. Если на сердечники теперь одновременно воздействует и полезная составляющая, и помеха, то в сердечниках записывается значение индукции ., i пропорциональное полезной составляющей. Однако на практике амплитуда помехи может быть на два-три порядка больше полезной составляющей и обычные безгистерезисные преобразователи становятся неработоспособными, и, следовательно, устройство измерения сопротивления изоляции тоже становится неработоспособным. В предлагаемом устройстве магнитный усилитель преобразователя построен на двух магнитных сердечниках, а на каждый магнитопровод магнитного усилителя нанесена дополнительная обмотка, причём к дополнительным обмоткам 20 и 21, соединенным последовательно, подключен дополнительный резистор 22. Такие обмотки с дополнительным регистром препятствуют перемэгничиванию сердечников под действием переменной составляющей тока (помехи), т.е. снижают действие помехи на ма1- нитоводы усилителя до допустимого уровня. Причем это снижение тем больше, чем меньше величина дополнительного сопротивления. Вместе с тем, поскольку эти дополнительные обмотки включены . встречно по отношению к обмоткам возбуждения, они практически не оказывают влияния на перемагничивание сердечников полем возбуждения, создаваемым генератором затухающих колебаний.; Таким образом, предложенные меры позволяют выделять полезную составляющую тока на фоне изменяющейся в гораздо больших пределах переменной составляющей, т.е. осуществлять измерение сопротивления изоляции в сетях переменного тока. Использование изобретения позволяет построить универсальное устройство измерения сопротивления; изоляции электрических сетей находящихся под напряжением, причем устройство пригодно как для измерения сопротивления изоляции в сетях постоянного тока, так и в сетях переменного тока. Таким образом, построение магнитного усилителя на двух магнитных сердёчниках с нанесенными дополнительными. обТютками, подключенными к дополнительному сопротивлению, способствует расширению функциональных возможностей устройства за. счет возможности измерения сопротивления как в сетях постоянного, так и в сетях переменного тока. формула изобретения 1. Устройотво для измерения сопро тивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением, содержащее вспомогательный источник постоянного напряжения, коммутатор, последовательно соединенные синхронизатор и генератор затухающих колебаний, последовательно соединенные узкополосный фильтр и индикатор, при ,мем источник постоянного напряжения через коммутатор соединен с контроли руемой сетью, один из выходов синхронизатора соединен с коммутатором о т ли чающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен магнитны 88 усилитель, к обмоткам возбуждения которого подключен выход генератора затухающих колебаний, к выходным обмоткам магнитного усилителя подключен вход узкополосного фильтра. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что магнитный усилитель выполнен на двух сердечниках, причем обмотки возбуждения соединены встречно, а дополнительные обмотки возбуждения соединены согласно, а дополнительные обмотки соединены согласно и нагружены HJ дополнительный резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 279760, кл. Н 02 Н 3/16, 11.07.69. 2.Авторское свидетельство СССР № 468191, кл. G 01 R 27/00, 31.07.73 (прототип).

I U/. /гП

tf&v