УСТРОЙСТВО ИЗБИРАТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЕМКОСТИ ИЗОЛЯЦИИ

Предложение относится к измерительной технике, в частности к избирательному контролю сопротивления и емкости изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Известно устройство избирательного контроля состояния изоляции элементов сети (Н.Н.Никифоровский и др. Электробезопасность судовых электрических систем. - Л.: Судостроение, 1978. с.68-69), содержащее источник напряжения непромышленной частоты, датчики сопротивления изоляции, коммутатор, избирательный усилитель, амплитудный выпрямитель, фазовращатель, блок формирования фазового угла, решающий блок и блок сигнализации.

Недостатком устройства является сложность, связанная с необходимостью применения счетно-решающего блока.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство избирательного контроля сопротивления изоляции (А.С. СССР №1352406, кл. G01R 27/18, 1987), содержащее источник тока непромышленной частоты, датчики тока, фильтр напряжения нулевой последовательности, коммутатор, селектор-преобразователь, потенциометр, выпрямитель и логометр.

Недостаток известного технического решения заключается в невысокой точности, обусловленной приближенными соотношениями, в отсутствии информации о емкости изоляции, а также в сложности конструкции устройства, связанной с необходимостью установки на каждой линии контролируемой сети двух датчиков тока.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции.

Устройство содержит источник 1 тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с общей шиной, датчики 2, 3, 4 тока, установленные на каждой линии 5, 6, 7 контролируемой сети и связанные с коммутатором 8, фильтр 9 напряжения нулевой последовательности, фильтры 10, 11 нижних частот и индикаторы 12, 13 величины сопротивления и емкости изоляции. Устройство снабжено двумя аналоговыми перемножителями 14, 15, двумя аналоговыми делителями 16, 17, фазовращателем 18 и блоком 19 вычисления квадрата эффективного напряжения. При этом выход фильтра 9 непосредственно подключен к первому входу перемножителя 14, через фазовращатель 18 - к первому входу перемножителя 15 и через блок 19 - к первым входам делителей 16, 17, вторые входы которых через фильтры 10,11 соединены с выходами перемножителей 14, 15, со вторыми входами которых связан выход коммутатора 8. К выходам делителей 16, 17 подключены индикаторы 12, 13. Блок 19 включает выпрямитель с фильтром нижних частот на усилителях 20, 21 и квадратор 22.

Устройство работает следующим образом. Наложенный ток от источника 1 создает на выходе фильтра 9 напряжение u=U_msinωt, а на выходе датчиков 2, 3, 4 напряжения, пропорциональные токам утечки в линиях 5, 6, 7, - i=I_msin(ωt+φ). При этом угол φ=arctgωRC, где R и С - сопротивление и емкость изоляции соответствующей линии контролируемой сети. Коммутатор 8 осуществляет поочередное подключение датчиков 2, 3, 4 к входам перемножителей 14, 15. Фазовращатель 18 поворачивает фазу напряжения, снимаемого с фильтра 9, на 90°. Перемножители 14, 15 формируют напряжения, пропорциональные произведениям входных напряжений, а именно:

Фильтры 10, 11, включающие интегрирующие цепи и развязывающие усилители, подавляют высокочастотные и выделяют низкочастотные составляющие этих напряжений. Низкочастотная составляющая на выходе фильтра 10 пропорциональна активной мощности, выделяющейся на сопротивлении R изоляции на частоте наложенного тока. Низкочастотная составляющая на выходе фильтра 11 пропорциональна реактивной мощности на емкости С изоляции. На выходе блока 19 формируется напряжение, соответствующее квадрату эффективного значения входного напряжения - . В делителе 16 вычисляется отношение , пропорциональное сопротивлению R изоляции, в делителе 17-отношение , пропорциональное емкостной проводимости (а при фиксированной частоте - емкости изоляции). Индикаторы 12, 13 отображают соответствующие значения сопротивления и емкости изоляция контролируемой линии. Для подавления напряжения рабочей частоты на выходах датчиков 2, 3, 4 могут быть включены конденсаторы, образующие с выходной обмоткой датчика резонансный контур, настроенный на частоту накладываемого тока. Аналогично в фильтре 9 в качестве элемента, включенного между общей шиной и средней точной, также может использоваться параллельный резонансный контур, настроенный на ту же частоту. При стабильном напряжении источника 1 выходное напряжение блока 19 постоянно, что делает его наличие в устройстве необязательным. Соответственно упрощаются делители 16, 17.

Таким образом, предложенное устройство реализует достаточно простой и универсальный алгоритм определения сопротивления и емкости изоляции ответвлений электрической сети, обеспечивает высокую точность, информативность и существенно упрощает конструкцию устройства.