УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения сопротивления изоляции электрических сетей любого рода тока, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от «земли».
Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока [Авторское свидетельство СССР №1765785, кл. G01R 27/18, 1992], содержащее две группы выпрямителей, двухполюсный переключатель на три положения, заземлитель, блок изменения внутреннего сопротивления вольтметра, измерительный прибор постоянного тока. Суть работы устройства состоит в следующем. К фазам сети переменного тока подключаются два трехфазных выпрямителя, (собранных по схеме Ларионова). Затем поочередно измеряют три средних значения напряжения: на выходе моста, между положительным полюсом моста и «землей», между отрицательным полюсом и «землей». Затем выполняют расчет сопротивления изоляции по формуле.
Недостатком данного устройства является очень низкое быстродействие, обусловленное необходимостью троекратного измерения средних значений напряжений. Причем, из-за того, что вольтметр имеет большое сопротивление, постоянная времени переходного процесса при каждом измерении будет большой, потому быстродействие будет очень низким.
Кроме того, это устройство непригодно для обесточенных сетей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототип) является устройство измерения сопротивления изоляции электрических сетей [Пат. 60225 РФ, МПК G01R 27/16, 2007], содержащее блок управления, первый блок управляемого тока, блок подсоединения, регулируемый источник напряжения, блок фильтрации, второй блок управляемого тока, блок измерения тока и выходное устройство. Причем выходы блока управления подключены к входам блоков управляемых токов, а блоки управляемых токов включены между выходами блока подсоединения и блоком измерения тока, блок присоединения подключен к контролируемой сети, выход регулируемого источника напряжения подключен к одному входу блока управления, а ко второму входу блока управления подключен выход блока фильтрации, вход которого подключен к средней точке блока подсоединения, а выходы блока фильтрации и блока измерения тока подключены к входам выходного устройства.
Недостатком данного устройства является то, что оно работает без учета влияния тока абсорбции конденсаторов, поэтому функциональные возможности ограничены - устройство не может работать при наличии в контролируемой сети больших емкостей, так как при этом оно будет иметь очень большую погрешность измерения сопротивления изоляции.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения при наличии в контролируемой сети больших емкостей.
Поставленная задача достигается за счет того, что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей любого рода тока, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от «земли», содержащее блок управления, первый блок управляемого тока, второй блок управляемого тока, блок подсоединения, регулируемый источник напряжения, блок фильтрации, блок измерения тока и выходное устройство, причем выходы блока управления подключены к входам блоков управляемых токов, а блоки управляемых токов включены между выходами блока подсоединения и блоком измерения тока, блок подсоединения подключен к контролируемой сети, выход регулируемого источника напряжения подключен к одному входу блока управления, а ко второму входу блока управления подключен выход блока фильтрации, вход которого подключен к средней точке блока подсоединения, а выходы блока фильтрации и блока измерения тока подключены к входам выходного устройства введен блок вычисления производной, на вход которого поступает сигнал от блока измерения тока, а выход подключен к дополнительным входам блока управления и выходного устройства.
На фиг. 1 приведена схема устройства 1, подключенного к контролируемой сети 2.
Устройство 1 содержит блок управления 3, первый блок управляемого тока 4, второй блок управляемого тока 5, блок подсоединения 6, регулируемый источник напряжения 7, блок фильтрации 8, блок измерения тока 9, выходное устройство 10, блок вычисления производной 11.
Контролируемая сеть 2 содержит источники напряжения 12, 13, 14 сопротивления нагрузки 15, 16, 17, сопротивления изоляции каждой фазы 18, 19, 20, емкости каждой фазы 21, 22, 23.
Выходы блока управления 3 подключены к входам блоков управляемых токов 4 и 5, блоки управляемых токов 4 и 5 включены между выходами блока подсоединения 6 и блоком измерения тока 9, блок присоединения 6 подключен к контролируемой сети 2, выход регулируемого источника напряжения 7 подключен к одному входу блока управления 3, а ко второму входу блока управления 3 подключен выход блока фильтрации 8, вход которого подключен к средней точке блока подсоединения 6, а выходы блока фильтрации 8 и блока измерения тока 9 подключены к входам выходного устройства 10.
Выход блока измерения тока 9 подключен к входу блока вычисления производной 11, выход блока вычисления производной 11 подключен к дополнительному входу выходного устройства 10, а также к дополнительному входу блока управления 3.
1
1
Рассмотрим работу устройства. Цикл измерения состоит из двух полуциклов. На первом полуцикле блок управления 3 подключает блок управляемого тока 4 через блок подсоединения 6 к контролируемой сети 2 и происходит процесс заряда емкостей контролируемой сети 21, 22, 23 до наперед заданного значения напряжения. Величина изменения напряжения на емкости сети 21, 22, 23 задается величиной и полярностью регулируемого источника напряжения 7. После того как среднее напряжение сети относительно земли станет неизменным, через емкости сети 21, 22, 23 продолжает протекать ток абсорбции, обусловленный неидеальностью диэлектрика. Ток абсорбции изменяется во времени и падает до нуля за некоторое время. При этом блок измерения тока 9 измеряет общий ток воздействия на контролируемую сеть 2, то есть сумму тока утечки через сопротивления изоляции 18, 19, 20 и токов абсорбции емкостей сети 21, 22, 23. Если использовать значение тока, которое выдает блок измерения тока 9 сразу после того как среднее напряжение сети относительно земли станет неизменным, то результат измерения сопротивления изоляции будет иметь недопустимо большую погрешность. Поэтому необходимо выждать время, необходимое для окончания тока абсорбции и только после этого фиксировать результат измерения тока. В предлагаемом устройстве момент окончания тока абсорбции производится с помощью блока вычисления производной 11. На вход блока вычисления производной 11 подается сигнал, соответствующий (пропорциональный) току воздействия на контролируемую сеть 2, а на его выходе действует сигнал, соответствующий (пропорциональный) производной тока по времени. До тех пор пока изменяющийся ток абсорбции не закончился, на выходе блока вычисления производной 11 действует сигнал, отличный от нуля. Когда ток абсорбции закончится, этот сигнал станет равным нулю. Именно это влияет на технический результат, то есть на уменьшение погрешности. После этого выходное устройство 10 зафиксирует измеряемое значение тока I, а также зафиксирует значение напряжения U. Кроме этого, только после появления нулевого сигнала на выходе блока вычисления производной 11, блок управления 3 начинает второй полуцикл измерения.
2
2
2
Во втором полуцикле с помощью блока управления 3 подключается второй блок управляемого тока 5, который формирует ток противоположного направления, чем блок управляемого тока 4 и повторяются описанные выше операции. После окончания тока абсорбции в выходном устройстве 10 фиксируются (запоминаются) новое значение среднего напряжения U на выходе блока фильтрации 6 и величина тока I. На технический результат, то есть на уменьшение погрешности измерения, влияет тот факт, что измерение тока I осуществляется после окончания тока абсорбции.
В выходном устройстве 10 происходит обработка результатов измеренных и запомненных значений токов и напряжений, которая заключается в следующем.
1
2
1
2
Вычисляют разности напряжений ΔU=U-U и токов ΔI=I-I.
Далее вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции контролируемой сети 2 по формуле (1).
Рассмотренное устройство позволяет измерять эквивалентное сопротивление изоляции электрических сетей любого рода тока.