Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерении величины сопротивления изоляции трехфазных сетей переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, а также обесточенных сетей, имеющих значительные емкости по отношению к корпусу объекта. При определенных подключениях устройства оно мо жет измерять сопротивление изоляции однофазных сетей и сетей постоянного тока . Цель изобретения - повышение быстродействия и достоверности за счет измерения сопротивления в каждый период источника измерительного переменного напряжения повышенной частоты. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, преобразователь 2 однофазного высокочастотного напряжения в трехфазное, усилители 3, выходные трансформаторы 4-6. устройство 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высоко астотного трехфазного напряже шя, трансформатор 8 тока, заграждающий фильтр 9, аналоговый ключ 10, измерительный конденсатор 11, аналоговый делитель 12 сигналов, выходной блок 13, блок искусственной нулевой точки 14, выпрямитель 15. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666125/21 (22) 23.03.89 (46) 30.08.92, Б|ол. N 32 (71) Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (72) 1О.П.Сычев и Е.Н.Ивличев (56) 1. Шаткин А.Н. Контроль состояния изоляции в электроустановках напряжением выше 1000 В. Изд. Сарат. ун-та, 1983, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1541533, кл. G 01 R 27/18, 1991. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерении величины сопротивления изоляции трехфазных сетей переменного тока, находящихся под рабочим напряжением. а также обесточенных сетей, имеющих значительные емкости Ю 1758591 А1 (я)5 G 01 R 27/18 по отношению к корпусу объекта. При определенных подключениях устройства оно может измерять сопротивление изоляции однофазных сетей и сетей постоянного тока. Цель изобретения — повышение быстродействия и достоверности за счет измерения сопротивления в каждый период источника измерительного переменного напряжения повышенной частоты. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, преобразователь 2 однофазного высокочаcToTHoIo напряжения в трехфазное, усилители 3, выходные трансформаторы 4 — 6. устройство 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высоко:aстотного трехфазного напряжения, трансформатор 8 тока, заграждающий фильтр 9, аналоговый ключ 10, измерительный конденсатор 11, аналоговый делитель 12 сигналов, выходной блок 13, блок искусственной нулевой точки 14, выпрямитель 15. 1 ил.

1758591

l/I б етение относится к измеритель- введены высокочастотный генератор. презо ретение ной технике, в частности K измерениям ве- обраэовательоднофазноговысокочастотноличины сопротивления изоляции го напряжения в трехфазное, усилители трехфазных сетей переменного тока, нахо- трехфазного напря>кения с выходными дящихся под ра рабочим напряжением, а так- 5 трансформаторами, блок определения макже обесточенных сетей, имеющих симума амплитудного значения одной из значительные емкости по отношению к кор- фаз высокочастотного трехфазного напряпусу объекта, При определенных подключе- жения, трансформатор тока, заграждающий ниях устройств. ройства оно может измерять фильтр, настроенный на частоту высокоча-! сопротивление изоляций однофазных сетей 10 стотного измерительного напряжения, изи сетей постоянного тока. мерительный (накопительный) конденсатор, Известнотакжеустройстводля измере- аналоговый делитель сигналов, причем выния сопротивления изоляции электрических ход высокочастотного генератора подклюсетей, содержащих источник измерительно- чен к входу преобразователя однофаэного го напряжения, датчик измерительного то- 15 напряжения в трехфэзное, выходы которого ка, блок искусственной нулевой точки, подключены к входам усилителей с выходвыпрямитель, индикатор и компенсирую- ными трансформаторами, вторичные обмотщие емкости с и(1), ки двух тоансформаторов подключены к

Недостатком указанного устройства яв- блоку определения максимума амплитудноляется невозможность измерения обесто- 20 lo значения одной иэ фаз высокочастотного ченных сетей, а также наличие трехфазного напря>кения, а первая вторичкомпенсирующих емкостей, которые не по- ная обмотка третьего тра сформатора чезволяют достоверно измерять сопротивле- рез трансформатор и искусственную ние изоляции сети, например судовой, так нулевую точку подключена к измеряемому какемкостьсетейвкаждыймоментвремени 25 обьскту, вторая вторичная обмотка через не известна. выпрями ель подключена к nr;.рвому входу

Известно также устройство для изме- аналогового делителя сигналов, два выхода рения сопротивления изоляции электриче- трансформатора тока с одной стороны соеских сетей, содер>кащих источник динены между собой непосредс-,венно, а с измерительного напряжения, датчик изме- 30 другой стороны соединены между собой черительного тока, блок искусственной нуле- рез заграждающий фильтр, причем один из вой точки, блок измерения напряжения, выходов трансформатора тока подключен к блок ускоренного переходного процесса, ключу, которым управляет блок определепороговый логический элемент И, генера- ния максимума амплитудного значения одтор тактовых импульсов, вычислитель и 35 ной из фаэ высокочастотного трехфазного аналоговый ключ а о го вы и кл юч (2). напряжения, к выходу ключа подключен изНедостатком указанного устройства мерительный (накопительный) конденсатор является сравнительно большая длитель- и второй вход аналогового дели-еля сигнаность установления измерительного на- лов, к выходу которого подключен выходной пряжения. невозможность измерения сети 40 блок (индикатор), постоянного тока, а также создание ради- Поскольку указанные отличительные опомех за счет переходных процессов в признаки отсутствуют у прототипа, предлаэлектросетях. гаемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Целью изобретения является повыше- 45 Благодаря такому выполнению устройние быстродействия и достоверности изме- ства для измерения сопротивления изолярения сопротивления изоляции за счет циисетей переменного, постоянноготокаи измерения сопротивления в каждый период обесточенных сетей обеспечивается возисточника измерительного переменного на- можность ускоренного перезаряда измерипряжения повышенной частоты. 50 тельного конденсатора и получения

Цель достигается тем, что в устройство напряжения на входе выходного блока, прядля измерения сопрот со ротивления изоляции мо пропорционального сопротивлению изоэлектрической сети, содержащее транс- ляции сети.

Таким образом, у предлагаемого устсоединены звездой, последовательно сое- 55 ройства уменьшение времени смены инфординенные источник изме ит эмерительного напря- мации о сопротивлении изоляции сетей и жения, датчик изме ит лызмерительного тока, блок повышении достоверности измерения поискусственнои нулевой евой точки (симметрич- зволяет сделать вывод: предлагаемое техез сторов) ьыпрямите ь и ническое решение соответствует критерию выходной блок (индикатор), дополнительно "существенные отличия".

1758591

U1=! = 2 2 и3

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из BblcoKoчастотноro генератора 1, преобразователя 2 однофазного высокочастотного напряжения в трехфэзное, трех усилителей 3 с выходными трансформаторами 4-6, устройства 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, трансформатора 8 тока, заграждающего фильтра 9, настроенного на частоту высокочастотного измерительного сигнала, аналогового ключа 10, измерительного (накопительного) конденсатора 11, аналогового делителя 12 сигналов, выходного блока l3, блока искусственной нулевой точки 14, выпрямителя 15 измерительного напряжения.

На чертеже изображены также схема трехфэзной сети 16 обьекта и эквивалентная схема 17 сопротивления изоляции и емкости контролируемой сети:

Выход высокочастотного генератора 1 подключен к входу преобразователя 2 однофэзного напряжения в трехфэзное, выходы которого подключены к входам трех усилителей 3, снабженных трансформаторами 4—

6. Вторичные обмотки трансформаторов 4 и

5 подключены к устройству 7 определения максимума амплитудного значения третьей фазы, а первая вторичная обмотка трансформатора 6 с одной стороны через трансформатор 8 тока подключена к корпусу измеряемого объекта, э с другой стороны через искусственную нулевую точку подключена к шинам трехфазной сети 16. Вторая вторичная обмотка трансформатора 6 через выпрямитель 15 подключена к первому входу аналогового делителя 12 сигналов.

Два выхода трансформатора 8 тока с одной стороны соединены между собой непосредственно, а с другой стороны соединены между собой через заграждающий фильтр 9, причем один из выходов трансформатора 8 тока подключен к ключу 10, которым управляет устройство 7 определения максимума амплитудного значения третьей фазы. К выходу ключа 10 подключен накопительный (измерительный) конденсатор 11 и второй вход аналогового делителя 12 сигнала, к выходу которого подключен выходной блок (индикатор).

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на преобразователь 2 однофазного высокочастотного напряжения в трехфазное. С выхода преобразователя 2 однофазные напряжения одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые на 120О, посту5

50 пают на входы трех однотипных усили гелей

3. снабженных трансформаторами 4-6. Вторичные обмотки трансформаторов 4, 5 подключены к устройству 7 определения максимума амплитудного значения напряжения с трансформатора 6, Первая вторичная обмотка трансформатора 6, B которую трансформируется напряжение измерительного источника, включена в измерительную цепь, состоящую из трансформатора 8 тока (искусственной нулевой точки 14 сети). объекта 16 и эквивалентной схемы 17 сопротивления изоляции и емкости.

Ток, протекающий по указанной цепи, индуцирует ЭДС в трансформаторе 8 тока, пропорциональную току в этой цепи, а ток в этой цепи находится в полной зависимости от суммарного сопротивления изоляции и суммарной емкости конденсаторов. В указанном режиме на трансформаторе 8 тока обеспечивается падение напряжения кэк высокочастотного (измерителы ого), тэк и напряжения сети. С целью выделения высокочастотного сигнала выходная обмотка трансформатора 8 разделена нэ две равные части и через заграждающий фильтр 9 соединена таким образом, что низкочастотная составляющая тока закорочена, а высокочастотная составляющая полного тока снимается с одной из вторичных обмоток трансформатора 8 тока и поступает на ключ

10, Как известно. полный ток измеряемой цепи состоит из активного тока и емкостного тока. Активный ток совпадает по фазе с напряжением, а емкостный ток опережает напряжение на 90О. Следовательно, в момент максимального значения напряжения полный ток равен амплитудному значению активного тока. Таким образом, в момент равенства нулю емкостного тока устройство

7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного напряжения формирует кратковременный импульс, открывающий ключ 10 для заряда конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается напряжением, пропорциональным активному току, протекающему по измеряемой цепи, При этом получается: где U> — напряжение на трансформаторе тока (на конденсаторе 11);

Uz — напряжение измерительного источника;

R,з — сопротивление изоляции сети.

Если теперь напряжение Uz разделить на 01, то получится.

1758591 повышения быстродействия и достоверности измерения сопротивления в каждый

U2 U2 Ru3 — — Ru3

U 02 (2), период источника измерительного переменного напряжения повышенной частоты, в него дополнительно введены высокочастотный генератор, преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, т.е. прямо пропорциональная зависимость

U2 отношения — — — от сопротивления изоляUj усилители трехфазного напряжения с выходными трансформаторами, блок определения максимума амплитудного значения одной иэ фаз высокочастотного трехфазно10 го напряжения, трансформатор тока, заграждающий фильтр, настроенный на аналоговый делитель сигналов, причем выход высокочастотного генератора подключен к входу преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное, выходы которого подключены к входам усилителей с выходными трансформаторами, вторичные обмотки двух трансформаторов подключены к блоку определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, а первая вторич20

25 ная обмотка третьего трансформатора через трансформатор тока и искусственную нулевую точку подключена к измеряемому объекту, вторая вторичная обмотка через

30 выпрямитель подключена к первому входу аналогового делителя сигналов, два s:.iõoäà трансформатора тока с одной стороны соеФормула изобретения динены между собой непосредственно, а с другой стороны соединены между собой через заграждающий фильтр, причем один из выходов трансформатора тока подключен к ключу, которым управляет блок определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, к выходу ключа подключен измерительный конденсатор и второй вход аналогового делителя сигналов.

Составитель Ю.Сычев

Редактор Т,Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ 2998 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ции, Напряжение с выхода аналогового делителя 12 си нала, прямо пропорциональное сопротивлению изоляции сети, поступает на выходной блок 13. С второй вторичной обмотки трансформатора 6 через выпрямитель 15 поступает напр жение, равное напряжению измерительного источника, на вгорой вход аналогового делителя

12 сигналов, где из нелинейного напряжение на конденсаторе 11 преобразуется в

fl 1HpAi гН3

Таким образом, благодаря смене информации о сопротивлении изоляции сети в каждый период высокочастотного измерительного напряжения максимально повышено быстродействие устройства для измерения сопротивления изоляции сети.

Напряжение с выхода аналогового делителя

12 сигналов, прямо пропорциональное сопротивлению изоляции сети, а также отсутствие зависимости изменения измерительного напряжения обеспечивают достоверность и точность измерения.

Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее трансформаторы, первичные обмотки которых соединены звездой, последовательно соединенные источник измерительного напряжения, датчик . измерительного тока, блок искусственной нулевой точки, выпрямитель и выходной блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью частоту высокочастотного измерительного

15 напряжения, измерительный конденсатор,