УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ В СИЛОВЫХ СЕТЯХ ПЕРЕМЕННЕГО ТОКА С РЕЗИСТИВНОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
DEVICE FOR MEASUREMENT AND CONTROL OF LIVE RESISTANCE INSULATION IN ALTERNATING-CURRENT MAINS WITH RESISTIVE NEUTRAL LINE

Предложение относится к приборам для измерения, контроля и сигнализации о снижении сопротивления изоляции в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью, то есть когда нейтраль силовой сети заземлена через резистор и используется для непрерывного контроля сопротивления изоляции на кораблях, судах, шахтах, метро и т.д., то есть там, где есть сети переменного тока с резистивной нейтралью.
Известен способ повышения пожароэлектробезопасности систем генерирования и преобразования электроэнергии путем оценки токов утечки в цепях питания переменного или постоянного тока с заземленной нейтралью или заземленным полюсом. Способ основан на выделении разницы входных и выходных токов нагрузки у щита питания. По разнице этих токов судят об уровне пожаробезопасности, оценивая возможность возникновения электрической дуги между токоведущими жилами кабеля и землей (корпусом). По токам утечки судят также об электробезопасности обслуживающего персонала и обеспечивают защиту при малых токах утечки. Примером может служить устройство защитного отключения типа УЗО20 по ТУ 16-92 ИЖТПИ.656111.085 ТУ, г. Ставрополь, завод «Сигнал». Недостатком данного способа является сравнительно низкая надежность пожаробезопасности и ограниченная область применения.
Известны способ и устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях постоянного тока по авторскому свидетельству СССР №370551, МПК G01R 27/18 отличающееся тем, что с целью измерения сопротивления изоляции под рабочим напряжением дополнительно введена цепочка из источника питания постоянного тока и диода, подключенных параллельно проводам сети, а их общая точка соединена с другой клеммой токового прибора. Недостатком этого способа и устройства является большая погрешность измерения, так как сопротивление изоляции полюса сети является функцией величины напряжения питания. При больших колебаниях напряжения контролируемой сети соответственно меняется (увеличивается) погрешность измерения сопротивления изоляции.
За прототип взято сравнительно новое устройство измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением (патент РФ 2175138 G01 27/18, опубл. 20.01.2001 г., бюл. 29) в которых для измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением, накладывают на силовую сеть измерительное напряжение постоянного тока.
Недостатком этого способа и устройства является то, что в процессе измерения сопротивления изоляции происходит перезаряд емкостей электрической сети от нуля до полного напряжения сети. В такой сети без применения способа и устройства контроля сопротивления изоляции человек, касаясь одного полюса сети, попадает под напряжение, которое существенно ниже напряжения сети, а при применении этого способа и устройства в аналогичной ситуации человек попадает под нулевое напряжение относительно земли или под полное напряжение сети, где существенно ухудшаются условия электробезопасности при контроле силовой сети.
Предложенное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение надежности и позволяет измерять и контролировать сопротивление изоляции в широком диапазоне величин сопротивлений изоляции.
Предложено устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции под рабочим напряжением в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью, блок-схема устройства приведена на фиг.1, содержащее резистор, включенный в нейтраль одним выводом, а вторым выводом соединенное с корпусом (землей), отличающееся тем, что в устройство введен резистивный датчик тока, источник стабилизированного напряжения постоянного тока, шунтирующий конденсатор CI, RC-фильтр, блок гальванической развязки, электронный делитель напряжения, дифференциальный усилитель, блок питания и блоки индикации и сигнализации, причем один вывод резистора нейтрали отключают от корпуса (земли), а в разрыв включают введенные резистивный датчик тока и источник стабилизированного напряжения постоянного тока, соединенные последовательно, причем плюсовой вывод источника соединен с корпусом (землей) через введенный резистивный датчик тока, а шунтирующий конденсатор С1 включен параллельно резистивному датчику тока и источнику стабилизированного напряжения постоянного тока, a RC-фильтр подключен резистором к плюсу источника измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока, а нижним выводом RC-фильтр подключен к корпусу (земле), а средняя точка фильтра RC соединена с входом блока гальванической развязки, а выход блока гальванической развязки соединен с входом электронного делителя напряжения, на выход которого входом включен дифференциальный усилитель, на выход которого включены блоки индикации и сигнализации, а все блоки устройства запитаны от блока питания.
Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции под рабочим напряжением в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью, содержащее резистор 1, а также резистивный датчик тока 2, источник стабилизированного напряжения постоянного тока 3, шунтирующий конденсатор С1 - 4, RC-фильтр 5, блок гальванической развязки 6, электронный делитель напряжения 7, дифференциальный усилитель 8, блок питания 9, блоки индикации 10 и сигнализации 11, устройство верхним выводом резистора 1 нейтрали подключается к нейтрали контролируемой сети 12, а источник стабилизированного напряжения постоянного тока 3 нижним выводом подключается к земле (корпусу) 13 через резистивный датчик тока 2.
Предлагаемое устройство для измерения и контроля под рабочим напряжением сопротивлением изоляции в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью работает следующим образом.
Устройство одним верхним выводом резистора нейтрали подключается к нейтрали контролируемой сети 12, а другим выводом устройство подключено к земле (корпусу) 13
Измерительная цепь включает в себя резистивный датчик тока 2, источник стабилизированного напряжения постоянного тока 3, резистор нейтрали 1 и сопротивление изоляции фаз R из контролируемой сети 12.
Напряжение сигнала выделяется на резисторе датчика тока Rдт 2 с помощью фильтра RC 5 мы освобождаемся от помехи напряжения частоты 50 Гц, этому способствует наличие конденсатора шунта 50 Гц С1 (4). Включение конденсатора С1 большой емкости способствует сохранению параметров сети переменного тока с резистивной нейтралью, для того, чтобы эти условия выполнялись, необходимо чтобы емкостное сопротивления конденсатора С1 было много меньше, чем величина резистора нейтрали 1, поэтому после очистки напряжения сигнала от 50 Гц помехи очищенное напряжение сигнала выделяется на конденсаторе С фильтра RC 5 и поступает на вход блока гальванической развязки 6, после чего напряжение сигнала поступает на вход электронного делителя напряжения (ЭДН), на выходе которого мы получаем напряжение сигнала, пропорциональное сопротивлению изоляции, а с помощью дифференциального усилителя ДУ (8) можно подкорректировать, уточнить линейную зависимость напряжения сигнала от сопротивления изоляции, а с помощью блоков индикации 10 и сигнализации 11 на дисплее отобразится точная величина сопротивления изоляции в сети переменного тока с резистивной нейтралью, что дает возможность повысить надежность работы сетей переменного тока с резистивной нейтралью, а все блоки предложенного устройства запитаны от блока питания.