Способ отыскания места снижения изоляции в электрической сети

 

Использование: в электротехнике и может быть применено при создании устройств для отыскания повреждений в электрических сетях постоянного тока, питающих устройства управления, защиты и сигнализации на промышленных объектах, в том числе на электростанциях и подстанциях. Технический результат заключается в повышении надежности отыскания места снижения изоляции в электрической сети за счет исключения влияния емкости ответвления на результаты отыскания места снижения изоляции. Сущность изобретения: заключается в том, что в способе отыскания места снижения изоляции в электрической сети, основанном на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока, изменений частоты смещения потенциалов сети по отношению к земле, измерении переменных составляющих токов и определении места с пониженной изоляцией по максимальной разности измеренных величин составляющих тока по участкам сети, одновременно с изменением частоты наложенного напряжения изменяют и его амплитуду, причем величины отношений между экстремальными значениями частоты m и амплитуды n наложенного напряжения связаны соотношением: n= m² где , U_max, U_min - экстремальные значения амплитуды, ω_max, ω_min- - экстремальные значения частоты. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств для отыскания повреждений в электрических сетях постоянного тока, питающих устройств управления, защиты и сигнализации на промышленных объектах, в том числе на электростанциях и подстанциях.

Известен способ отыскания места снижения изоляции в электрической сети, основанный на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока, изменении переменных составляющих токов по участкам сети и определении места с пониженной изоляцией по максимальной величине ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей, вызванной переменной составляющей токов по участкам сети. Недостатком этого способа является ограниченный динамический диапазон измерения сопротивлений изоляции в сетях, имеющих ответвления с большой распределенной емкостью относительно земли, вследствие того, что при большой емкости ответвления и постоянной частоте источника составляющая ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей, вызванная переменным током источника наложения напряжения, проходящим через емкость ответвления, может быть соизмерена или даже превосходить составляющую ЭДС, вызванную переменным током источника, проходящим через сопротивление изоляции ответвления.

Наиболее близким по технической сущности является способ, основанный на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока, изменения частоты смещения потенциалов сети по отношению к земле, измерении переменных составляющих тока по участкам сети и определении места с пониженной изоляцией по максимальной разности ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей, вызванной переменной составляющей тока по участкам сети [1] Недостатком этого способа является ограниченный динамический диапазон измерения сопротивлений изоляции в сетях, имеющих ответвление с большой распределенной емкостью относительно земли, вследствие того, что изменение частоты смещения потенциалов сети по отношению к земле приводит к квадратичному изменению составляющей ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей, вызванной переменным током, проходящим через емкость ответвления, и линейному изменению составляющей ЭДС, вызванной переменным током, проходящим через сопротивление изоляции ответвления. В этом случае величина разности между двумя значениями ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей при двух различных частотах источника будет существенно зависеть от емкости ответвления.

Технической задачей изобретения является повышение надежности отыскания места снижения изоляции в электрической сети.

Технический результат достигается тем, что в способе отыскания места снижения изоляции в электрической сети, основанном на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока, изменении частоты смещения потенциалов сети по отношению к земле, измерении переменных составляющих токов и определении места с пониженной изоляцией по максимальной разности измеренных величин составляющих тока по участкам сети, одновременно с изменением частоты наложенного напряжения изменяют и его амплитуду, причем величины отношений между экстремальными значениями частоты m и амплитуды n наложенного напряжения связаны соотношением: n=m², где U_max, U_min экстремальные значения амплитуды ω_max, ω_min- экстремальные значения частоты.

В этом случае увеличение частоты смещения потенциала сети по отношению к земле при одновременном уменьшении в квадратичной зависимости напряжения источника переменного тока приводит к тому, что составляющая ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей, вызванных переменным током, проходящим через емкость ответвления, остается неизменной по величине при разных частотах источника и не влияет на величину разности ЭДС во вторичной обмотке токоизмерительных клещей. Этим обеспечивается отсутствие влияния емкости ответвления на результаты отыскания места снижения изоляции.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 изменение напряжения и частоты во времени на выходе источника 5.

Устройство содержит полюса сети 1, например участок 2 сети с пониженной изоляцией, представленный нагрузкой, а также емкостью и сопротивлением изоляции каждого полюса по отношению к земле, участок 3 с нормальной изоляцией, но имеющий большую распределенную емкость относительно земли и представленный аналогично участку 2, остальную часть электрической сети 4, представленную ее эквивалентной нагрузкой, эквивалентной емкостью и сопротивлением изоляции каждого полюса относительно земли, источник 5 для смещения потенциалов сети по отношению к земле с периодически изменяющейся частотой и амплитудой, токоизмерительные клещи 6, измерительный элемент 7 и усилитель 8.

Полюса сети 1 соединены с проводами участков 2, 3 сети и с остальной частью электрической сети 4, источник 5 одним выводом подсоединен к земле, а другим выводом к одному из полюсов сети 1, токоизмерительные клещи 6 имеют магнитную связь с проводами участка 2 сети и электрическую связь с измерительным элементом 7 непосредственно через усилитель 8.

Определение участка с пониженной изоляцией осуществляют следующим образом. Подключают источник 5 к одному из полюсов сети 1. С помощью токоизмерительных клещей 6 и измерительного элемента 7, показывающего разность между двумя значениями составляющей переменного тока, производят поочередные измерения по участкам сети. Поврежденный участок определяют по наибольшей величине разности токов, оцениваемой измерительным элементом 7. Далее определяют место повреждения изоляции, двигаясь от источника 5 вглубь поврежденного участка.

На фиг. 2 показано амплитудно-частотно -модулированное колебание напряжения на выходе источника 5. Отношение максимального напряжения U_max к минимальному напряжению U_min принято равным: Отношение максимальной угловой частоты ω_max к минимальной угловой частоте ω_min принято равным: Значения ЭДС на вторичной обмотке токоизмерительных клещей при максимальном напряжении и минимальной частоте источника для неповрежденного участка e_1н и поврежденного участка e_1п определяются по известным из электротехники формулам:


где M- взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмоткой токоизмерительных клещей, R_н и C_н сопротивления изоляции и емкость относительно земли соответственно неповрежденного участка сети, R_п и C_н сопротивление изоляции и емкость относительно земли соответственно поврежденного участка сети.

Значения ЭДС на вторичной обмотке токоизмерительных клещей при минимальном напряжении и минимальной частоте источника неповрежденного участка e_2н и поврежденного e_2п участка определяются по формулам:


Используя формулы (3) (6), определим разность между двумя экстремальными значениями ЭДС на поврежденном участке Δe_п и неповрежденном участке Δe_н, используя принятые соотношения (1) и (2):


Определим, как отличаются разности между двумя экстремальными значениями ЭДС на поврежденном и неповрежденном участках сети:

Известно, что наибольшие трудности встречаются при поиске поврежденного участка, если неповрежденный участок имеет большую емкость относительно земли, т. е. при C_н>>C_п. В этом случае первое слагаемое равенства (9) будет положительной величиной, так как сопротивление изоляции поврежденного участка относительно земли (R_п) всегда больше, чем у неповрежденного участка R_н и . Второе же слагаемое равенства (9) будет отрицательной величиной, так как (C_п-C)_н<0
n=m².

В этом случае (n-m²)=0 и второе слагаемое равенства (9) примет нулевое значение. При принятых соотношениях (1), (2), и (10) равенство (9) будет всегда положительной величиной, а величина емкости ответвления не будет оказывать влияние на результаты отыскания места снижения изоляции, тем самым повышается надежность отыскания места снижения изоляций в электрической сети.

Формула изобретения

Способ отыскания места снижения изоляции в электрической сети, основанный на принудительном смещении потенциалов сети по отношению к земле посредством наложения напряжения переменного тока, изменении частоты смещения потенциалов сети по отношению к земле, измерении переменных составляющих токов и определении места с пониженной изоляцией по максимальной разности измеренных величин составляющих тока по участкам сети, отличающийся тем, что одновременно с изменением частоты наложенного напряжения изменяют и его амплитуду, причем величины отношений между экстремальными значениями частоты m и амплитуды n наложенного напряжения связаны соотношением
n m²,
где n U_max/U_min;
m = ω_max/ω_min;
U_max, U_min экстремальные значения амплитуды;
ω_max, ω_min экстремальные значения частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2