Пристрій для контролю опору ізоляції мережі постійного струму

1. Устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока, содержащее две клеммы для подключения к объекту контроля, делитель напряжения с двумя входными и одним выходным зажимами и электромагнитное реле, первый вывод катушки которого соединен с выходным зажимом делителя напряжения, а второй вывод катушки электромагнитного реле соединен с контуром заземления, отличающееся тем, что в него введены первое и второе коммутирующие устройства с замыкающим и размыкающим контактом каждое и добавочный резистор, причем размыкающий контакт первого коммутирующего устройства своим первым выводом соединен с первой клеммой для подключения объекта контроля, а второй вывод упомянутого контакта соединен с первым входным зажимом делителя напряжения, размыкающий контакт второго коммутирующего устройства своим первым выводом соединен со второй клеммой для подключения к объекту контроля, а второй вывод размыкающего контакта второго коммутирующего устройства соединен со вторым входным зажимом делителя напряжения, замыкающие контакты первого и второго коммутирующих устройств соединены параллельно и своими первыми выводами соединены с выходным зажимом делителя напряжения, а вторые выводы упомянутых замыкающих контактов соединены с первым выводом добавочного резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом катушки электромагнитного реле. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введен конденсатор, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами катушки электромагнитного реле. Изобретение относится к контрольно измерительной технике, в частности, к области контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока относительно земли, и может быть использовано в системах электропитания постоянным оперативным током электрических станций и подстанций. Известны устройства для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока. В частности, известно устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока (авторское свидетельство СССР № 1677663, кл. GOIR 27/18, 31/02, Бюл. № 34, 1991 г.), содержащее две клеммы для подключения объекта контроля и делитель напряжения. В этом устройстве выход делителя напряжения соединен со входом первого операционного усилителя непосредственно, а со входом второго операционного усилителя - через согласующую цепь , содержащую диод и резисторы. При хорошем состоянии изоляции контролируемой сети мост, образованный делителем напряжения и сопротивлениями изоляции полюсов этой сети относительно земли, уравновешен, напряжение на выходе операционных усилителей равно нулю, блок индикации не срабатывает. При выходе моста из баланса в результате уменьшения сопротивления одного из полюсов контролируемой сети "относительно земли, на выходе соответствующего операционного усилителя появится сигнал, который через соответствующий элемент И-НЕ приведет к срабатыванию блока индикации. Недостатком устройства является ограничение функциональных возможностей, заключающееся в невозможности обнаружения повреждения изоляции при симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети; постоянного тока относительно земли В этом случае мост, образованный сопротивлениями изоляции полюсов сети относительно земли и сч о 00 см 28004 делителем напряжения, остается в равновесии при любом, в том числе и аварийном, значении сопротивлений изоляции, и напряжение на выходе моста не возникает. Кроме того, рассматриваемое устройство имеет высокую сложность, требует в своем составе независимого двуполярного источника питания, что, вместе взятое, затрудняет использование устройства для непрерывного контроля сопротивления изоляции. Известно также устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока {авторское свидетельство СССР № 1721540, GOIR 27/18, Бюл. № 11, 1992 г.), содержащее две клеммы для подключения объекта контроля и делитель напряжения. В этом устройстве имеется второй делитель напряжения, соединенный с теми же клеммами для подключения объекта контроля, а выходы обоих делителей напряжения через диоды и переменные резисторы соединены с двухцветными светодиодами. Рассматриваемое устройство, также как и предыдущее, имеет ограничение функциональных возможностей, так как оно не позволяет обнаружить повреждение изоляции при симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли. Это объясняется тем, что в данном устройстве сигнал на светодиоды поступает с моста, образованного сопротивлениями изоляции полюсов сети постоянного тока относительно зем ли и д елител ем нап ряж ения , пр и симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли мост уравновешен, и соответствующий сигнал на светодиоды не поступает. Кроме того, устройство имеет только визуальную индикацию аварийного состояния изоляции и не имеет возможности передать сигнал о повреждении изоляции в центральную систему управления и сигнализации. Ближайшим решением поставленной задачи (прототипом предполагаемого изобретения) является устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока (Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. Изд. 2-е, п е р ер а б . - М. : Э н е р г и я , 1 9 7 2. - С. 1 3 2 134), содержащее две клеммы для подключения к объекту контроля, делитель 1 напряжения с двумя входными и одним выходным зажимами и электромагнитное реле, первый вывод катушки которого соединен с выходным зажимом делителя напряжения, а второй вывод катушки электромагнитного реле соединен с контуром заземления. В этом устройстве катушка электромагнитного реле включена в диагональ моста, образованного сопротивлениями изоляции полюсов сети относительно земли и делителем напряжения. При уменьшении сопротивления изоляции одного из полюсов сети относительно земли возникает напряжение в диагонали упомянутого моста, которое прикладывается к катушке электромагнитного реле, последнее срабатывает и выдает своими контактами сигнал об ухудшении изоляции сети. Рассматриваемое устройство обладает простотой и надежностью, оно обеспечивает непрерывный контроль сопротивления изоляции сети постоянного тока в течение длительного времени, использование электромагнитного реле в составе устройства обеспечивает выдачу информации в центральную систему управления и сигнализации. Однако, и в этом устройстве имеется ограничение функциональных возможностей, так как с его помощью невозможно обнаружить повреждение изоляции при симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли. Это объясняется тем, что в данном устройстве, так же, как и в ранее рассмотренных, при симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли мост, образованный указанно сопротивлениями изоляции полюсов сети относительно земли и делителем напряжения, находится в равновесии, и напряжение на катушку электромагнитного реле не поступает. Упрощенное выражение, позволяющее определить напряж ение на катушке электромагнитного реле, можно получить, считая, что сопротивление плечей делителя напряжения п р е н еб р еж и м о м а л о в с р а в н ен и и с сопротивлением катушки электромагнитного реле (справедливость этого допущения подтверждается, например, тем, что в широко применяемых устройствах для контроля сопротивления изоляции типа УКИ-1 используется электромагнитное реле РН5І/32,—сопротивление катушки которого составляет 15,4 кОм, а сопротивление плеча делителя напряжения в этом устройстве составляет 1 кОм, т.е. в 15 раз меньше, чем сопротивление катушки электромагнитного репе). Тогда ЕЛ К Up = 1 R2 1 Rp 1 /?, где Up - напряж ение на катушке электромагнитного реле; Е - напряжение сети; Ri, R2 - сопротивление изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли; Rp сопротивление катушки электромагнитного реле. Выражение (1) подтверждает, что при симметричном снижении изоляции полюсов сети относительно земли срабатывание устройства не происходит, т.к. при Ri=R2Up=0. Из выражения (1) можно определить пороговую величину сопротивления изоляции поврежденного полюса сети постоянного тока, при которой происходит срабатывание электромагнитного реле, при условии: UpaJcp, (2) где Ucp - напряжение срабатывания электромагнитного реле. Принимая, что Ri - сопротивление изоляции "здорового" полюса, a R2 - сопротивление изоляции поврежденного полюса, получаем выражение для пороговой величины R2 в виде: 28004 1 .( 1 l R U s p Ucp) - 2 x Ucp Rp (3) следует, что "здорового" пороговой Из выражения (3) следует, что величина сопротивления изоляции "здорового" полюса влияет на значение пороговой величины сопротивления изоляции поврежденного полюса сети постоянного тока, при котором происходит срабатывание электромагнитного реле. Например, для устройства контроля изоляции, включенного в сеть постоянного тока с напряжением 220 В, и имеющего в своем составе электромагнитное реле PH5I/32 с напряжением срабатывания (Ucp) 32 В, определенные по (3) значения составят R2r£37,5 кОм, при Ri=«>; R2=s22,3 кОм, при Ri=100 кОм; R2£8,5 кОм, при Ri=20 кОм. Таким образом, уставка срабатывания устройства для контроля сопротивления изоляции значительно изменяется в зависимости от сопротивления изоляции "здорового" полюса, что также является недостатком рассматриваемого устройства, как и всех устройств для контроля сопротивления изоляции, в которых состояние изоляции сети постоянного тока определяется по выходному напряжению диагонали моста, образованного делителем напряжения и сопротивлениями изоляции полюсов сети относительно земли. Следовательно, рассматриваемое устройство имеет ограничения функциональных возможностей, так как с его помощью нельзя определить повреждение изоляции при симметричном снижении сопротивления изоляции полюсов сети относительно земли, кроме того, уставка срабатывания устройства значительно изменяется в зависимости от сопротивления изоляции "здорового" полюса. Эти недостатки приводят к снижению достоверности и информативности устройства для контроля сопротивления изоляции, а, следовательно, к снижению надежности диагностирования сети постоянного тока в целом. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока, в котором введением дополнительных элементов и установлением связей имеющихся и вновь введенных элементов обеспечивается расширение функциональных возможностей и уменьшается зависимость уставки срабатывания устройства от сопротивления изоляции "здорового" полюса, за счет этого повышается достоверность и информативность устройства и повышается надежность диагностирования сети постоянного тока в целом. Поставленная задача решается тем, что в устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока, содержащее две клеммы для подключения к объекту контроля, делитель напряжения с двумя входными и одним выходным зажимом и электромагнитное реле, первый вывод катушки которого соединен с выходным зажимом делителя напряжения, а второй вывод катушки электромагнитного реле соединен с контуром заземления, согласно изобретению введены первое и второе коммутирующее устройство с замыкающим и размыкающим контактом каждое и добавочный резистор, причем размыкающий контакт первого коммутирующего устройства своим первым выводом соединен с первой клеммой для подключения к объекту контроля, а второй вывод упомянутого контакта соединен с первым входным зажимом делителя напряжения, размыкающий контакт второго коммутирующего устройства своим первым выводом соединен со второй клеммой для подключения к объекту контроля, а второй вывод размыкающего контакта второго коммутирующего устройства соединен со вторым входным зажимом делителя напряжения, замыкающие контакты первого и второго коммутирующих устройств соединены параллельно и своими первыми выводами соединены с выходным зажимом делителя напряжения, а вторые выводы упомянутых замыкающих контактов соединены с первым выводом добавочного резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом катушки электромагнитного реле. Именно за счет того, что в устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока введены первое и второе коммутирующее устройство с замыкающим и размыкающим контактом каждое и добавочный резистор, причем размыкающий контакт первого коммутирующего устройства своим первым выводом соединен с первой клеммой для подключения к объекту контроля, а второй вывод упомянутого контакта соединен с первым входным зажимом делителя напряжения, размыкающий контакт второго коммутирующего устройства своим первым выводом соединен со второй клеммой для подключения к объекту контроля, а второй вывод размыкающего контакта второго комму тирующего устройства соединен со вторым входным зажимом делителя напряжения, замыкающие контакты первого и второго коммутирующих устройств соединены параллельно и своими первыми выводами соединены с выходным зажимом делителя напряжения, а вторые выводы упомянутых замыкающих контактов соединены с первым вывод Ом добавочного резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом катушки электромагнитного реле, достигается расширение функциональных возможностей и уменьшение зависимости уставки срабатывания устройства от сопротивления изоляции "здорового" полюса. Это обеспечивается тем, что в заявляемом устройстве производится поочередное переключение катушки электромагнитного реле из диагонали моста, образованногоделителем напряжения и сопротивлениями изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли, в цепи между каждым взятым в отдельности полюсом сети постоянного тока и землей с одновременным изменением эквивалентного сопротивления цепи с катушкой электромагнитного реле. Перечень фигур чертежей: фиг. 1. Схема электрическая принципиальная устройства для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока; 28004 фиг. 2. Эквивалентная схема включения катушки электромагнитного реле при воздействии на первое коммутирующее устройство; фиг. 3. Эквивалентная схема включения катушки электромагнитного реле при воздействии на второе коммутирующее устройство. Устройство для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока (см. фиг. 1) содержит: две клеммы I и 2 для подключения к объекту контроля; делитель напряжения 3 с двумя входными зажимами 4 и 5 и одним выходным зажимом 6; электромагнитное реле 7 с катушкой 8 и выходным контактом 9; первое коммутирующее устройство 10 с замыкающим контактом II и р а змык ающим ко нтакт ом 12; второ е коммутирующее устройство 13 с замыкающим контактом 14 и размыкающим контактом 15; добавочный резистор 16; конденсатор 17. Элементы, характеризующие объект контроля - сеть постоянного тока, - на фиг. 1 представлены источником постоянного тока 18, резисторами 19 и 20, представляющими сопротивление изоляции относительно земли соответственно положительного и отрицательного полюса сети, и конденсаторами 21 и 22, представляющими емкость относительно земли соответственно положительного и отрицательного полюса сети. В устройстве для контроля сопротивления изоляции сети постоянного тока (см. фиг. 1) первый вывод катушки 8 электромагнитного реле 7 соединен с выходным зажимом 6 делителя напряжения 3, а второй вывод упомянутой катушки 8 соединен с контуром заземления. Размыкающий контакт 12 первого коммутирующего устройства 10 своим первым выводом соединен с первой клеммой 1 для подключения к объекту контроля, а второй вывод упомянутого размыкающего контакта 12 соединен с первым входным зажимом 4 делителя напряжения 3. Размыкающий контакт 15 второго коммутирующего устройства 13 своим первым выводом соединен со второй клеммой 2 для подключения к объекту контроля, а второй вывод упомянутого размыкающего контакта 15 соединен со вторым входным зажимом 5 делителя напряжения 3. Замыкающий контакт 11 первого коммутирующего устройства 10 и замыкающий контакт 14 второго коммутирующего устройства 13 соединены параллельно и своими первыми выводами соединены с выходным зажимом 6 делителя напряжения 3, а вторые выводы упомянутых замыкающих контактов 11 и 14 соединены с первым выводом добавочного резистора 16, второй вывод которого соединен со вторым выводом катушки 8 электромагнитного реле 7. Конденсатор 17 своими первым и вторым выводами соединен соответственно с первым и вторым выводами катушки 8 электромагнитного р ел е 7, выходн ой к он так т 9 к отор ого подключается в систему управления и сигнализации. Кроме того, клеммы 1 к 2 для подключения к объекту контроля соединены с о о т в ет с тв ен н о с п о л ож и т ель ны м и отрицательным полюсами сети постоянного тока, с которыми соединен источник постоянного тока 18 и элементы, представляющие параметры изоляции сети постоянного тока относительно земли, а именно: с положительным полюсом соединены первые выводы резистора 19 и конденсатора 21, с отрицательным полюсом соединены первые выводы резистора 20 и конденсатора 22, а вторые выводы резисторов 19 и 20 и конденсаторов 21 и 22 соединены с контуром заземления. Р а бо т а ус т ро й с тв а д ля к о н тр оля сопротивления изоляции сети постоянного тока заключается в следующем. В исходном состоянии устройства, т.е. при отсутствии управляющих воздействий на коммутирующие устройства 10 и 13, входной зажим 4 делителя напряжения 3 через замкнутый размыкающий контакт 12 коммутирующего устройства 10 соединен с клеммой I, а входной зажим 5 делителя напряжения 3 через замкнутый размыкающий контакт 15 коммутирующего устройс тва 13 со един ен с кл еммо й 2. Замыкающие контакты II и 14 коммутирующих устройств 10 и 13 разомкнуты и добавочный резистор 16 в работе устройства не участвует. Катушка 8 электромагнитного реле 7, соединенная своим первым выводом с выходным зажимом 6 делителя напряжения 3, а вторым выводом - с контуром заземления, оказывается включенной в диагональ моста, образованного делителем напряжения и сопротивлениями полюсов сети относительно земли - резисторы 19 и 20, чем обеспечивается контроль изоляции сети постоянного тока при несимметричном снижении сопротивления изоляции аналогично рассмотренному для прототипа предполагаемого изобретения, при этом пороговая величина сопротивления поврежденного полюса, при котором происходит срабатывание электромагнитного реле, определяется по выражению (3). При воздействии на коммутирующее устройство 10 (например, при нажатии на кнопочный выключатель, если коммутирующее устройство выполнено в виде кнопочного выключателя) его размыкающий контакт 12 размыкается, а замыкающий контакт 11 замыкается. Катушка 8 электромагнитного реле 7 подключается через часть делителя напряжения 3 к отрицательному полюсу сети постоянного тока (см. фиг. 2). Эквивалентные схемы включения катушки 8, представленные на фиг. 2 и фиг. 3, составлены для установившегося режима работы устройства, поэтому конденсаторы 17, 21 и 22, участвующие только в переходном режиме, на схемах не показаны. Для такой схемы включения катушки 8 электромагнитного реле 7 упрощенно (пренебрегая сопротивлением плеча делителя напряжения 3 по сравнению с эквивалентным сопротивлением параллельно соединенных катушки 8 и добавочного резистора 16 определяется напряжение на катушке 8 упомянутого электромагнитного реле 7 по выражению: .(4) —+ R, 1 1 —н \1/с Ліо 1 н-------Rir 28004 где Up - напряжение на катушке 8 электромагнитного реле 7; Е - напряжение сети; Re с оп р о тив л е ни е к а т ушк и 8 электромагнитного реле 7; Ri6 - сопротивление добавочного резистора 16; Ri9, R20 - сопротивление изоляции положительного полюса (резистор 19) и отрицательного полюса (резистор 20) сети постоянного тока относительно земли. Из выражения (4) следует, что при воздействии на коммутирующее устройство 10 к катушке 8 электромагнитного рел е 7 прикладывается напряжение, в основном, определяемое величиной резистора R19 (действительно, при бесконечно большой величине резистора Rig напряжение на катушке 8 равняется нулю), т.е. в этом режиме контролируется сопротивление изоляции положительного полюса сети постоянного тока относительно земли. Срабатывание электромагнитного реле произойдет при выполнении условия: Up>Ucp, (5) где иСр - напряжение срабатывания электромагнитного реле 7. Это соответствует пороговой величине сопротивления изоляции положительного полюса сети постоянного тока относительно земли (резистора определяемой из выражения (4) в виде: E-Ucp (6) D ^ Ucp{— + — + ----) При воздействии на коммутирующее устройство 13, его размыкающий контакт 15 размыкается, а замыкающий контакт 14 замыкается. Катушка 8 электромагнитного реле 7 подключается через часть делителя напряжения 3 к положительному полюсу сети постоянного тока (см. фиг. 3). Для такой схемы включения катушки 8 электромагнитного реле 7 (аналогично рассмотренному для случая срабатывания коммутирующего устройства 10) определяется напряжение на катушке 8 упомянутого электромагнитного реле 7 по выражению: Up = 1 1 1 ^8 ^16 .(7) + ^19 а пороговая величина изоляции отрицательного + /V-, сопротивления полюса сети постоянного тока относительно земли (резистор 20) определяется из условия (5) по выражению: _ , E-Ucp ,(8) Выражения (4) и (7), а также (6) и (8) попарно аналогичны, т.е. обеспечивается аналогичная 19), 1 1 работа устройства при воздействии как на коммутирующее устройство 10, так и на коммутирующее устройство 13. При этом обеспечивается поочередное подключение катушки 8 электромагнитного реле 7 к положительному и отрицательному полюсу сети постоянного тока и, соответственно, контроль сопротивления изоляции отрицательного и положительного полюса сети постоянного тока относительно земли. Причем, срабатывание устройства может иметь место как при симметричном, так и при несимметричном снижении изоляции. Выражения (6) и (8) показывают, что в этих режимах имеет место влияние величины сопротивления изоляции "здорового" полюса на значение пороговой величины сопротивления изоляции поврежденного полюса, но благодаря введению добавочного резистора это влияние существенно снижено. Например, для параметров реле PH5I/32 /напряжение срабатывания 32 В, сопротивление катушки 15,4 кОм и величине сопротивления добавочного резистора составляющем 7 кОм, при работе в сети с напряжением 220 В по выражениям (6) или (8) определяется сопротивление изоляции поврежденного полюса (R2) при сопротивлении изоляции "здорового" полюса (Ri): R2s28,3 кОм, при Ri=«>; R2S26,9 кОм, при Ri=100 кОм; R2