измеритель сопротивления изоляции

ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ
Худорожков О.В., Гущин Д.П.
Оренбургский государственный университет, г. Оренбург
Сопротивление изоляции оказывает существенное влияние на безопасность обслуживания и безаварийное функционирование электрических
устройств. От состояния изоляции фидера напрямую зависят потери электрического тока, связанные с утечкой из электросистемы через участки с некачественной или поврежденной изоляцией.
Сопротивление изоляции распределено по сети, и обычно его значения
не менее 3000 Ом.
Выделяют несколько основных факторов, оказывающих влияние на деградацию изоляции: электрические и механические повреждения, химическая
агрессия, термические повреждения и изменения параметров окружающей среды (влажность, температура, атмосферное давление).
Систематическое испытание и измерение сопротивления изоляции позволяет своевременно обнаружить ухудшение состояния питающего фидера в
результате воздействия указанных факторов. Кроме того, измерение сопротивления изоляции является обязательным элементом пуско-наладочных и контрольно-измерительных работ.
При контроле изоляции на электроустановках, осуществляющих бесперебойное аварийное питание, невозможно отключить напряжение питания или
нагрузку без значительных экономических потерь, поэтому это отключение, как
правило, плановое.
В связи с этим, измерить значение сопротивления изоляции непосредственным подключением прибора к схемным линиям связи не представляется
возможным. По этой причине обычно используют косвенные методы измерений - активные (с применением вспомогательного источника напряжения) или
пассивные (с использованием рабочего напряжения сети в качестве оперативного напряжения).
Представление о значении сопротивления изоляции дает лишь сила тока
в измерительной цепи в установившемся режиме, так как в первые моменты
после приложения измерительного напряжения протекают токи переходных
режимов, обусловленные перезарядом емкости полюсов сети относительно
корпуса или зарядом емкости подключаемого участка сети. Кроме того, на результат измерений оказывает влияние работающая электроустановка.
Эти особенности определили ряд специфических способов измерения
сопротивления изоляции.
Предложенное устройство позволяет контролировать медленное снижение сопротивления изоляции фидеров постоянного тока без отключения напряжения питания и нагрузки.
Назначение устройства – измерение сопротивления изоляции питающего фидера постоянного тока без отключения питающего напряжения сети и
нагрузки.
Отличительная особенность данного устройства заключается в том, что
измерение сопротивления изоляции не зависит от паразитной емкости изоляции
фидера.
Измеритель сопротивления изоляции приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Измеритель сопротивления изоляции
Устройство содержит вспомогательный источник постоянного напряжения Е, транзисторный ключ К, генератор прямоугольных импульсов Г, ограничительный резистор Rогр, магнитную систему – промышленный трансформатор
тока марки ТТИ-40 600/5 (или 400/5).
Для осуществления контроля сопротивления изоляции каждый фидер
контролируемой сети содержит свой измерительный узел.
Вспомогательный источник постоянного напряжение Е через транзисторный ключ К, управляемый генератором подключен через ограничительный
резистор к одному из зажимов контролируемой сети. Транзисторный ключ через промежутки времени, достаточные для накачки емкостей сети, осуществляет коммутацию вспомогательного источника питания.
В основу датчика положен физический принцип накопления и отдачи
энергии постоянного тока утечки магнитной системой. Таким образом, в выходных обмотках преобразователя индуцируются импульсы напряжения, которые поступают на масштабирующий усилитель МУ.
На выходе наблюдаем два импульса, один характеризуется моментом
замыкания ключа, другой – моментом размыкания. Импульс соответствующий
моменту замыкания ключа характеризует накачку емкости изоляции до некоторой величины напряжения. Амплитуда и форма импульса сильно зависит от величины этой емкости. В момент размыкания ключа во вторичной обмотке
наводится ток, пропорциональный магнитному потоку, созданному током утечки в первичной обмотке – током через сопротивление изоляции, паразитная
емкость изоляции в этот момент времени заряжена и не оказывает влияние на
измерение.
Далее, с помощью управляемого интегратора УИ происходит интегрирование функции импульса, соответствующего состоянию размыкания ключа.
Сигнал с интегратора поступает на устройство выборки-хранения УВХ,
с помощью которого фиксируется уровень выходного напряжения интегратора.
Выходная величина пропорциональна сопротивлению изоляции.
Диаграммы, поясняющие работу устройства представлены на
рисунке 2.
У1 - управляющие синхроимпульсы генератора;
У2 - импульсы, поступающие на управляемый интегратор;
У3 - импульсы, поступающие на устройство выборки-хранения;
А - импульсы на выходе масштабирующего усилителя;
Б - импульсы на выходе управляемого интегратора;
В - постоянное напряжение на выходе устройства выборки-хранения.
Рисунок 2 – Диаграммы работы измерителя
Была проведена серия опытов, в результате которых была получена
функциональная зависимость между обратной величиной сопротивления изоляции и выходным напряжением с датчика (рисунок 3).
Точками представлены эмпирические данные, аппроксимация которых
проводилась методом наименьших квадратов. В результате получена линейная
зависимость напряжения для заданных условий измерения:
U(g) = 1001.g + 0,076.
(1)
Рисунок 3 – Функциональная зависимость
Полученное выражение (1) отражает взаимосвязь между выходным
напряжением с датчика и указанном на рисунке 3 диапазоне измерения величины сопротивления изоляции. Это позволяет использовать данное устройство
для построения промышленных систем мониторинга питающих фидеров.
Список литературы
1. Волин М.Л. Паразитные связи и наводки – 2-е изд., исправ. и доп. – М.: издво «Советское радио», 1965. – 232 с.
2. Типовая инструкция по эксплуатации автоматических установок пожарной сигнализации на энергетических предприятиях: РД 34.49.504-96: утв.
РАО "ЕЭС Россиии": ввод. в действие с 01.01.97. – М. – 2006.
3. ГОСТ 24606.2-81. Изделия коммутационные, установочные и соединители
электрические. Методы измерения сопротивления изоляции. – Введ.
01.07.82. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 4 с., 2000. – 18 с.