RU128797U1 - DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS - Google Patents

Abstract

Устройство для контроля изоляции электрических систем, содержащее генератор сети, блок присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку, генератор тока непромышленной частоты, выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок, измерительный блок, исполнительный элемент, датчик тока, установленный в блоке присоединения, симистр, реле и лампу сигнализации, установленные в исполнительном элементе, повышающий трансформатор, расположенный в заградительном блоке, при этом генератор сети своими двумя выходами присоединен к блоку присоединения, первый и второй выходы которого присоединены к блоку вентильной защиты, выходы которого присоединены к нагрузке, генератор тока непромышленной частоты своим выходом подсоединен к входу выпрямителя, выходы которого соединены с измерительным блоком, а третий выход через заградительный блок присоединен к блоку присоединения, исполнительный элемент с установленным в нем симистором, реле и лампой сигнализации своими входами подсоединен к третьему и четвертому выходам блока присоединения, а своим выходом соединен с землей, датчик тока своим входом подключен к контролируемой сети через разделительные конденсаторы в блоке присоединения, а своим выходом подсоединен к входам симистора и лампы сигнализации, выходы которых подсоединены к земле, первичная обмотка повышающего трансформатора своим входом подключена к двум выходам выпрямителя параллельно с измерительным блоком, а вторичная обмотка своими двумя выходами подключена к входам заградительного блока, отличающееся тем, что оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, установленным в измерительно�A device for monitoring the insulation of electrical systems, containing a network generator, an accession unit, a valve protection unit, a load, a non-industrial frequency current generator, a bridge rectifier, a blocking device, a measuring unit, an actuating element, a current sensor installed in the connection unit, a triac , a relay and an alarm lamp installed in the actuator, a step-up transformer located in the blocking unit, while the mains generator is connected to the unit by its two outputs at the connection, the first and second outputs of which are connected to the valve protection unit, the outputs of which are connected to the load, the non-industrial frequency current generator is connected with its output to the input of the rectifier, the outputs of which are connected to the measuring unit, and the third output is connected to the connection block through the blocking block, the executive an element with a triac, relay and alarm lamp installed in it is connected to the third and fourth outputs of the connection unit with its inputs, and connected to ground with its output, the current sensor with its input is connected to the controlled network through isolation capacitors in the connection unit, and with its output it is connected to the inputs of the triac and alarm lamp, the outputs of which are connected to ground, the primary winding of the step-up transformer with its input is connected to two outputs of the rectifier in parallel with the measuring unit, and the secondary the winding with its two outputs is connected to the inputs of the blocking unit, characterized in that it is equipped with an analog-to-digital converter installed in the measuring

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для защиты электрических установок постоянного тока с изолированными от земли проводами от аварийных режимов.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to protect direct current electrical installations with insulated wires from the earth from emergency conditions.

Известно устройство для контроля изоляции электрических систем (Патент №86807 РФ, МПК Н02Н 3/17. Устройство для контроля изоляции электрических систем. / Балюк А.А., Борзеев И.Я.; ДВГУПС (РФ).-№2008150886, Заявлено 22.12.2008, Опубл. 10.09.2009. Бюл. №25)A device for monitoring the insulation of electrical systems (Patent No. 86807 of the Russian Federation, IPC Н02Н 3/17. A device for monitoring the insulation of electrical systems. / Balyuk A.A., Borzeev I.Ya .; DVGUPS (RF) .- No.2008150886, Declared 22.12 .2008, Published September 10, 2009. Bull. No. 25)

Устройство для контроля изоляции электрических систем содержит генератор сети, блок присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку, генератор тока непромышленной частоты, выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок, измерительный блок, исполнительный элемент, датчик тока, установленный в блоке присоединения, симистор, реле и лампа сигнализации, установленные в исполнительном элементе.A device for monitoring the insulation of electrical systems contains a network generator, an accession unit, a valve protection unit, a load, a non-industrial frequency current generator, a bridge rectifier, a blocking device, a measuring unit, an actuating element, a current sensor installed in the connection unit, a triac, relay and alarm lamp installed in the actuator.

Генератор сети своими двумя выходами подсоединен к блоку присоединения, первый и второй выходы которого подсоединены к входу блока вентильной защиты, выход которого подсоединен к нагрузке. Генератор тока непромышленной частоты своим выходом подсоединен к входу выпрямителя, выходы которого соединены с измерительным блоком, а третий выход через заградительный блок присоединен к блоку присоединения.The network generator with its two outputs is connected to the connection unit, the first and second outputs of which are connected to the input of the valve protection unit, the output of which is connected to the load. The non-industrial frequency current generator is connected with its output to the input of the rectifier, the outputs of which are connected to the measuring unit, and the third output is connected to the connection unit through a blocking unit.

Исполнительный элемент своими входами подсоединен к третьему и четвертому выходам блока присоединения, а своим выходом соединен с землей, датчик тока своим входом подключен, к контролируемой сети через разделительные конденсаторы в блоке присоединения, а своим выходом подсоединен к входам симистора и лампы сигнализации, которые своими выходами подсоединены к земле.The actuating element is connected by its inputs to the third and fourth outputs of the connection unit, and is connected to ground by its output, the current sensor is connected by its input to the controlled network through isolation capacitors in the connection unit, and by its output is connected to the inputs of the triac and the alarm lamp, which by their outputs connected to the ground.

Блок присоединения содержит дифференциальный автомат, соединенный с разделительными конденсаторами, входы дифференциального автомата являются двумя выходами блока присоединения, первый и второй выходы дифференциального автомата являются третьим и четвертым выходом блока присоединения, а выход разделительных конденсаторов - его пятым выходом. Шестым выходом блока присоединения является выход датчика тока, вход которого подсоединен к объединенным выходам разделительных конденсаторов.The connection unit contains a differential automaton connected to isolation capacitors, the inputs of the differential automaton are two outputs of the connection unit, the first and second outputs of the differential automaton are the third and fourth outputs of the connection unit, and the output of the separation capacitors is its fifth output. The sixth output of the connection unit is the output of the current sensor, the input of which is connected to the combined outputs of the isolation capacitors.

Заградительный блок представляет собой колебательный контур вход и выход колебательного контура являются входом и выходом заградительного блока.The blocking block is an oscillating circuit; the input and output of the oscillating circuit are the input and output of the blocking block.

Измерительный блок представляет собой реле шунтированное конденсатором, вход реле является входом измерительного блока, а выход реле - его выходом.The measuring unit is a relay shunted by a capacitor, the relay input is the input of the measuring unit, and the relay output is its output.

Исполнительный элемент представляет собой катушку отключения дифференциального автомата. Вход катушки является входом исполнительного элемента, а выход объединенных контактов - его одним выходом, другим выходом является вход симистора, и сигнальной лампы объединенных между собой.The actuating element is a tripping coil of a differential machine. The coil input is the input of the actuating element, and the output of the combined contacts is its one output, the other output is the input of the triac, and the signal lamp are interconnected.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии воздействия теплового излучения от внешних источников на контролируемую сеть ток генератора сети поступает на дифференциальный автомат блока присоединения и далее на блок вентильной защиты и нагрузку одновременно ток генератора непромышленной частоты поступает на нагрузку - через выпрямитель, заградительный блок, разделительные конденсаторы блока присоединения, блок вентильной защиты нагрузку и затем на землю. Этот путь прохождения тока является основным путем. В блоке присоединения токи от генератора сети и генератора непромышленной частоты накладываются и результирующий ток утечки, поступает на контакт реле измерительного блока. Кроме того, ток от генератора сети поступает через дифференциальный автомат блока присоединения на отключающую катушку исполнительного элемента продолжает поступать на контролируемую сеть по второму пути.In the absence of the influence of thermal radiation from external sources on the monitored network, the current of the network generator is supplied to the differential circuit breaker of the connection unit and then to the valve protection unit and the load at the same time, the current of the non-industrial frequency generator is supplied to the load - through the rectifier, blocking block, isolation capacitors of the connection block, valve block protect the load and then to the ground. This current path is the main path. In the connection unit, the currents from the network generator and non-industrial frequency generator are superimposed and the resulting leakage current is supplied to the relay contact of the measuring unit. In addition, the current from the generator of the network enters through the differential machine of the accession unit to the disconnecting coil of the actuator continues to flow to the monitored network along the second path.

В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции в пределах установленных норм, величина тока нагрузки имеет допустимое значение, а величина результирующего тока недостаточна для замыкания контакта реле измерительного блока, при этом контакты исполнительного элемента находятся в отключенном состоянии. Токи от генератора сети и генератора непромышленной частоты продолжают поступать на нагрузку. Измерительный блок показывает величину утечки результирующего тока нагрузки соответствующей техническим нормам. Датчик тока в блоке присоединения, симистор в исполнительном элементе закрыты, сигнальная лампа не горит.In normal operation, i.e. in the presence of insulation resistance within the established norms, the load current has an acceptable value, and the resulting current is insufficient to close the relay contact of the measuring unit, while the contacts of the actuator are in the off state. Currents from the mains generator and non-industrial frequency generator continue to flow to the load. The measuring unit shows the leakage value of the resulting load current in accordance with technical standards. The current sensor in the connection unit, the triac in the actuator are closed, the signal lamp does not light.

В аварийном режиме, т.е. при снижении сопротивления изоляции нагрузки ниже установленных норм, результирующий ток увеличивается выше допустимого значения и включает контакт реле измерительного блока, который показывает величину утечки результирующего тока нагрузки контролируемой сети, превышающую технические нормы. При этом включении контакта реле на отключающую катушку исполнительного элемента поступает ток, который отключает ток генератора сети через дифференциальный автомат блока присоединения от нагрузки, а блок вентильной защиты отключает нагрузку от контролируемой сети. Ток от генератора непромышленной частоты продолжает поступать на контролируемую сеть по второму пути, т.е. ток продолжает течь через измерительный блок, заградительный блок, блок присоединения.In emergency mode, i.e. when the load insulation resistance decreases below the established norms, the resulting current increases above the permissible value and turns on the relay contact of the measuring unit, which shows the leakage value of the resulting load current of the controlled network exceeding the technical standards. When this relay contact is turned on, a current is supplied to the disconnecting coil of the actuating element, which disconnects the current of the network generator through the differential circuit breaker of the connection unit from the load, and the valve protection block disconnects the load from the controlled network. The current from the non-industrial frequency generator continues to flow to the controlled network along the second path, i.e. current continues to flow through the measuring unit, the blocking unit, the connection unit.

При воздействии теплового излучения от внешнего источника на контролируемую сеть датчик тока в блоке присоединения открывается и ток от генератора непромышленной частоты поступает на вход симистора и сигнальную лампу, при этом симистор, выход которого подсоединен к входу реле, открывается и цепь тока генератора непромышленной частоты замыкается на землю. Затем включается контакт реле, который также задействован в поступлении тока на отключающую катушку дифференциального автомата. Сигнальная лампа горит и продолжает гореть после отключения генератора сети от нагрузки, что указывает на процесс распознавания вида повреждения. При этом чувствительность срабатывания устройства контроля изоляции электрических систем значительно повышается.When thermal radiation from an external source affects the controlled network, the current sensor in the connection unit opens and the current from the non-industrial frequency generator enters the input of the triac and the signal lamp, while the triac, whose output is connected to the relay input, opens and the current circuit of the non-industrial frequency generator closes to the ground. Then the relay contact is turned on, which is also involved in the supply of current to the trip coil of the differential machine. The signal lamp is on and continues to light after the mains generator is disconnected from the load, which indicates the process of recognizing the type of damage. In this case, the response sensitivity of the insulation control device of electrical systems is significantly increased.

Таким образом, представляется возможность отыскать место повреждения в контролируемой сети при ее отключении от генератора сети, так как ток от генератора непромышленной частоты поступает независимо от состояния контролируемой сети на симистор, реле и сигнальную лампу, которые все время поиска будут находиться во включенном состояний. Место повреждения находят по месту расположения датчика тока в контролируемой сети.Thus, it is possible to find the place of damage in the controlled network when it is disconnected from the network generator, since the current from the non-industrial frequency generator flows regardless of the state of the controlled network to the triac, relay and signal lamp, which will be in the on state all the time during the search. The place of damage is found at the location of the current sensor in the controlled network.

Устройство позволяет распознать вид повреждения, повысить чувствительность устройства к срабатыванию от взаимодействия внешних источников теплового излучения и определить место повреждения в контролируемой сети.The device allows you to recognize the type of damage, increase the sensitivity of the device to a response from the interaction of external sources of thermal radiation and determine the location of damage in a controlled network.

Недостатком устройства для контроля изоляции электрических систем является то, что оно не позволяет с достаточной точностью распознавать вид повреждения в электрических сетях большой протяженности, например в кабельных линиях, имеет низкую чувствительность и помехоустойчивость в наиболее удаленных местах от источника тока.The disadvantage of the device for monitoring the insulation of electrical systems is that it does not allow with sufficient accuracy to recognize the type of damage in long-distance electric networks, for example in cable lines, has low sensitivity and noise immunity in the most remote places from the current source.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля изоляции электрических систем (Патент 116710 РФ, МПК Н02Н 3/17 (2006.01). Устройство для контроля изоляции электрических систем / А.А.Балюк, И.Я.Борзеев, В.Д.Катин; ДВГУПС (РФ). - №2012100377; Заявлено 10.01.12; Опубл. 27.05.2012, Бюл. №15).The closest in technical essence and the achieved result is a device for monitoring the insulation of electrical systems (Patent 116710 of the Russian Federation, IPC Н02Н 3/17 (2006.01). Device for monitoring the insulation of electrical systems / A.A.Balyuk, I.Ya. Borzeev, V. D.Katin; DVGUPS (RF) .- №2012100377; Stated January 10, 12; Publish. May 27, 2012, Bull. No. 15).

Устройство содержит генератор сети, блок присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку, генератор тока непромышленной частоты, выпрямитель выполненный по мостовой схеме, заградительный блок, измерительный блок, исполнительный элемент, датчик тока, установленный в блоке присоединения, симистор, реле и лампа сигнализации, установленные в исполнительном элементе, повышающий трансформатор, расположенный в заградительном блоке. При этом генератор сети своими двумя выходами подсоединен к блоку присоединения, первый и второй выходы которого присоединены к входу блока вентильной защиты, выходы которого подсоединены к нагрузке, генератор тока непромышленной частоты своим выходом подсоединен к входу выпрямителя, выходы которого соединены с измерительным блоком, а третий выход через заградительный блок присоединен к блоку присоединения, исполнительный элемент, с установленными в нем симистором реле и лампой накаливания своими входами подсоединен к третьему и четвертому выходам блока присоединения, а своим выходом соединен с землей, датчик тока своим входом подключен, к контролируемой сети через разделительные конденсаторы в блоке присоединения, а своим выходом подсоединен к входам симистора и лампы сигнализации, выходы которых подсоединены к земле, первичная обмотка повышающего трансформатора своими входами подключена к двум выходам выпрямителя, параллельно с измерительным блоком, а вторичная обмотка своими двумя выходами подключена к входам заградительного блока.The device comprises a network generator, an accession unit, a valve protection unit, a load, a non-industrial frequency current generator, a bridge rectifier, a blocking block, a measuring unit, an actuating element, a current sensor installed in the connection unit, a triac, a relay and an alarm lamp installed in the actuating element, a step-up transformer located in the blocking unit. In this case, the network generator with its two outputs is connected to the connection unit, the first and second outputs of which are connected to the input of the valve protection unit, the outputs of which are connected to the load, the non-industrial frequency current generator is connected with its output to the input of the rectifier, the outputs of which are connected to the measuring unit, and the third the output through the blocking unit is connected to the connection unit, the actuator, with the relay triac installed in it and the incandescent lamp with its inputs, is connected to the third and even The ground outputs of the connection unit, and connected to ground with its output, the current sensor is connected with its input to the controlled network through isolation capacitors in the connection unit, and with its output it is connected to the inputs of the triac and alarm lamp, the outputs of which are connected to ground, the primary winding of the step-up transformer inputs connected to two outputs of the rectifier, in parallel with the measuring unit, and the secondary winding with its two outputs is connected to the inputs of the blocking unit.

Блок присоединения, присоединенный к блоку вентильной защиты и нагрузке, содержит дифференциальный автомат, два разделительных конденсатора и датчик тока. Дифференциальный автомат соединен с одним из разделительных конденсаторов последовательно, а с другим - параллельно, входы дифференциального автомата являются двумя выходами блока присоединения, первый и второй выходы дифференциального автомата являются третьим и четвертым выходами блока присоединения, а выход разделительного конденсатора - его пятым выходом, шестым выходом блока присоединения является выход датчика тока, вход которого подсоединен к объединенным выходам разделительных конденсаторов.The connection unit, connected to the valve protection unit and the load, contains a differential machine, two isolation capacitors and a current sensor. The differential automaton is connected in series with one of the isolation capacitors and in parallel with the other, the inputs of the differential automaton are two outputs of the attachment unit, the first and second outputs of the differential automaton are the third and fourth outputs of the attachment unit, and the output of the isolation capacitor is its fifth output, sixth output the connection unit is the output of the current sensor, the input of which is connected to the combined outputs of the isolation capacitors.

Заградительный блок представляет собой колебательный контур в виде повышающего трансформатора, вход и выход его являются входом и выходом заградительного блока.The blocking block is an oscillating circuit in the form of a step-up transformer, its input and output are the input and output of the blocking block.

Измерительный блок представляет собой реле шунтированное конденсатором, вход реле является входом измерительного блока, а выход реле - его выходом.The measuring unit is a relay shunted by a capacitor, the relay input is the input of the measuring unit, and the relay output is its output.

Исполнительный элемент представляет собой катушку отключения дифференциального автомата, симистор, выход которого соединен с входом реле, выход которою соединен с землей, сигнальную лампу, вход которой параллельно с входом симистора подсоединен к выходу датчика тока, а, выход соединен с землей. Вход катушки является входом исполнительного элемента, выход объединенных контактов - его одним выходом, другим выходом является вход симистора и сигнальной лампы объединенных между собой. Другим выходом блока исполнительного элемента является объединенный выход реле и сигнальной лампы соединенных с землей.The actuating element is a tripping coil of a differential automaton, a triac, the output of which is connected to the relay input, the output of which is connected to ground, a signal lamp whose input is connected to the output of the current sensor in parallel with the input of the triac, and the output is connected to ground. The input of the coil is the input of the actuator, the output of the combined contacts is its one output, the other output is the input of the triac and the signal lamp connected together. Another output of the actuator unit is the combined output of the relay and the signal lamp connected to ground.

Два выхода генератора сети подключены к входам блока присоединения, первый и второй выходы которого подсоединены к входам блока вентильной защиты, выходы которого соединений с нагрузкой, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока присоединения присоединений к входам исполнительного элемента и заградительного блока.Two outputs of the network generator are connected to the inputs of the connection block, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the valve protection block, the outputs of which are connected to the load, the third, fourth, fifth and sixth outputs of the connection block are connected to the inputs of the actuating element and the blocking block.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии воздействия теплового излучения от внешних источников на контролируемую сеть ток генератора сети поступает на дифференциальный автомат блока присоединения и затем на блок вентильной защиты и нагрузку. Одновременно ток генератора непромышленной частоты поступает на нагрузку через выпрямитель, повышающий трансформатор заградительного блока, разделительные конденсаторы блока присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку и далее на землю, который является основным путем. В блоке присоединения токи от генератора сети и генератора непромышленной частоты накладываются результирующий ток утечки, который управляет контактами поступает, на реле измерительного блока. Кроме того, ток от генератора сети поступает на дифференциальный автомат блока присоединения и на отключающую катушку исполнительного элемента. В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции в пределах установленных норм, величина тока нагрузки имеет допустимое значение, величина результирующего тока недостаточна для замыкания контакта реле измерительного блока.In the absence of the influence of thermal radiation from external sources on the controlled network, the current of the network generator is supplied to the differential machine of the connection unit and then to the valve protection unit and the load. At the same time, the current of the non-industrial frequency generator is supplied to the load through a rectifier, increasing the transformer of the blocking block, isolation capacitors of the connection block, valve protection unit, the load and then to the ground, which is the main path. In the connection unit, the currents from the network generator and the non-industrial frequency generator are superimposed with the resulting leakage current, which controls the contacts, to the relay of the measuring unit. In addition, the current from the network generator is supplied to the differential machine of the accession unit and to the trip coil of the actuator. In normal operation, i.e. in the presence of insulation resistance within the established standards, the load current has an acceptable value, the resulting current is insufficient to close the relay contact of the measuring unit.

При этом контакты исполнительного элемента находится в отключенном состоянии. Токи от генератора сети и генератора непромышленной частоты продолжают поступать на нагрузку, измерительный блок показывает величину тока утечки результирующего тока нагрузки^: соответствующей техническим нормам. Датчик тока в блоке присоединения, симистор в исполнительном элементе закрыты, сигнальная лампа в исполнительном элемент не горит.In this case, the contacts of the actuator are in the off state. Currents from the mains generator and non-industrial frequency generator continue to flow to the load, the measuring unit shows the leakage current of the resulting load current ^: corresponding to technical standards. The current sensor in the connection unit, the triac in the actuator are closed, the signal lamp in the actuator is off.

В аварийном режиме, т.е. при снижении сопротивления изоляции нагрузки ниже установленных норм результирующий ток утечки значительно увеличивается за счет увеличения мощности подаваемого сигнала со вторичной обмотки повышающего трансформатора в заградительном блоке, величина его получается выше установленных норм (допустимого значения) и включает контакт реле измерительного блока, который показывает величину утечки результирующего тока нагрузки контролируемой сети, превышающую технические нормы. При включении контакта реле на отключающую катушку исполнительного элемента поступает ток, который отключает ток генератора сети через дифференциальный автомат блока присоединения, блок вентильной защиты отключает нагрузку от контролируемой сети. Ток от генератора непромышленной частоты, продолжает поступать на контролируемую сеть по второму пути, что дает некоторое время для поиска, и устранения неисправностей в электрооборудовании технологического процесса, при этом повышается точность измерения, и помехоустойчивость, за счет разделения измерительных цепей сердечником повышающего трансформатора заградительного блокаIn emergency mode, i.e. when the load insulation resistance decreases below the established norms, the resulting leakage current increases significantly due to an increase in the power of the supplied signal from the secondary winding of the step-up transformer in the blocking unit, its value is obtained above the established norms (permissible value) and includes a relay contact of the measuring unit, which shows the resultant leakage load current of the controlled network exceeding technical standards. When the relay contact is turned on, a current is supplied to the disconnecting coil of the actuating element, which disconnects the current of the network generator through the differential machine of the connection unit, the valve protection unit disconnects the load from the controlled network. The current from the non-industrial frequency generator continues to flow to the monitored network along the second path, which gives some time for troubleshooting and troubleshooting in the electrical equipment of the process, while increasing the measurement accuracy and noise immunity, due to the separation of the measuring circuits by the core of the step-up transformer of the blocking unit

При воздействии теплового излучения от внешнего источника на контролируемую сеть в дальней точке нагрузки от генератора сети датчик тока в блоке присоединения открывается и ток от генератора непромышленной частоты поступает на вход симистора и сигнальную лампу, при этом симистор открывается, ток поступает на реле контакт замыкается и включает катушку отключения дифференциального автомата и цепь тока генератора непромышленной частоты замыкается на землю. Затем включается контакт реле, который также задействован в поступлении тока на отключающую катушку дифференциального автомата.When thermal radiation from an external source affects the controlled network at a distant point of the load from the network generator, the current sensor in the connection unit opens and the current from the non-industrial frequency generator enters the input of the triac and the signal lamp, while the triac opens, the current flows to the relay, the contact closes and turns on the trip coil of the differential machine and the current circuit of the non-industrial frequency generator is shorted to ground. Then the relay contact is turned on, which is also involved in the supply of current to the trip coil of the differential machine.

При этом сигнальная лампа горит и продолжает гореть после, отключения генератора сети от нагрузки, что указывает на процесс распознавания вида повреждения. Чувствительность срабатывания устройства значительно повышается за счет включения в эту работу повышающего трансформатора в заградительном блоке, со вторичной обмотки которого поступает сигнал большой мощности, которая двумя выходами подсоединена к входу измерительного блока из-за снижения сопротивления изоляции в контролируемой сети нагрузки в точке повреждения в наиболее удаленно от места источника тока, генератора сети.At the same time, the signal lamp burns and continues to burn after disconnecting the mains generator from the load, which indicates the process of recognizing the type of damage. The response sensitivity of the device is significantly increased due to the inclusion of a step-up transformer in the blocking unit, from the secondary winding of which a high power signal is supplied, which is connected to the input of the measuring unit by two outputs due to a decrease in the insulation resistance in the controlled load network at the point of damage at the most remote from the place of the current source, network generator.

При этом представляется возможным отыскать место повреждения в контролируемой сети при ее отключении от генератора сети, так как ток от генератора непромышленной частоты поступает независимо от состояния контролируемой сети на симистор, реле и сигнальную лампу, которые за все время, поиска будут находиться во включенном состоянии. Место повреждения находят по месту расположения датчика тока в контролируемой сети.At the same time, it seems possible to find the place of damage in the controlled network when it is disconnected from the network generator, since the current from the non-industrial frequency generator flows regardless of the state of the controlled network to the triac, relay and signal lamp, which will be in the on state for the whole time of the search. The place of damage is found at the location of the current sensor in the controlled network.

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет определить время начала аварии и распознать уровень величины сопротивления изоляции.The disadvantage of this device is that it does not allow to determine the time of the onset of the accident and to recognize the level of insulation resistance.

Задачей полезной модели является создание устройства для контроля изоляции электрических систем, позволявшего определить время начала аварии и распознавать уровень величины сопротивления изоляции в контролируемой сети.The objective of the utility model is to create a device for controlling the insulation of electrical systems, which allows to determine the time of the onset of the accident and to recognize the level of insulation resistance in the controlled network.

Для решения поставленной задачи в устройство для контроля изоляции электрических систем, содержащем генератор сети, блок присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку, генератор тока непромышленной частоты, выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок, измерительный блок, исполнительный элемент, датчик тока, установленный в блоке присоединения, симистр, реле и лампу сигнализации, установленные в исполнительном элементе, повышающий трансформатор, расположенный в заградительном блоке, при этом генератор сети своими двумя выходами присоединен к блоку присоединения, первый и второй выходы которого присоединены к блоку вентильной защиты, выходы которого присоединены к нагрузке, генератор тока непромышленной частоты своим выходом подсоединен к входу выпрямителя, выходы которого соединены с измерительным блоком, а третий выход через заградительный блок присоединен к блоку присоединения, исполнительный элемент с установленным в нем симисто-ром, реле и лампой сигнализации своими входами подсоединен к третьему и четвертому выходам блока присоединения, а своим выходом соединен с землей, датчик тока своим входом подключен к контролируемой сети через разделительные конденсаторы в блоке присоединения, а своим выходом подсоединен к входам симистора и лампы сигнализации, выходы которых подсоединены к земле, первичная обмотка повышающего трансформатора своим входом подключена к двум выходам выпрямителя, параллельно с измерительным блоком, а вторичная обмотка своими двумя выходами подключена к входам заградительного блока, дополнительно введен аналого-цифровой преобразователь, установленный в измерительном блоке, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходам реле тока измерительного блока.To solve this problem, a device for controlling the insulation of electrical systems containing a network generator, an accession unit, a valve protection unit, a load, a non-industrial frequency current generator, a bridge rectifier, a blocking device, a measuring unit, an actuator, a current sensor installed in the connection unit, a triac, relay and alarm lamp installed in the actuating element, a step-up transformer located in the blocking unit, while the network generator two outputs are connected to the connection unit, the first and second outputs of which are connected to the valve protection unit, the outputs of which are connected to the load, the non-industrial frequency current generator is connected with its output to the input of the rectifier, the outputs of which are connected to the measuring unit, and the third output is connected through the blocking unit to to the connection unit, an actuating element with a triac, a relay and a signaling lamp installed in it is connected to the third and fourth outputs of the connection unit by its inputs and is connected to ground with its output, the current sensor is connected to the controlled network through isolation capacitors in the connection unit, and is connected to the inputs of the triac and the alarm lamp, whose outputs are connected to ground, and the primary winding of the step-up transformer is connected to two outputs by its input rectifier, in parallel with the measuring unit, and the secondary winding with its two outputs is connected to the inputs of the blocking unit, an analog-to-digital converter is additionally introduced, is located in the measuring unit, while the input of the analog-to-digital converter is connected to the outputs of the current relay of the measuring unit.

Признаками отличающими заявляемое решение от прототипа являются установка аналого-цифрового преобразователя, расположение его в измерительном блоке и его взаимосвязи.The signs distinguishing the claimed solution from the prototype are the installation of an analog-to-digital converter, its location in the measuring unit and its relationship.

Благодаря отличительным признакам устройство позволяет определить время начала аварии и распознать уровень величины сопротивления изоляции в контролируемой сети. Это обусловлено тем, что аналого-цифровой преобразователь позволяет выводить на дисплей графическое изображение поведения изоляции контролируемой сети, производить запись с точной фиксацией времени сбоя в работе, а также оповещать персонал о неисправном состоянии и в случае необходимости производить автоматическое аварийное отключение системы.Thanks to the distinguishing features, the device allows you to determine the start time of the accident and recognize the level of insulation resistance in the controlled network. This is due to the fact that the analog-to-digital converter allows you to display a graphic image of the insulation behavior of the monitored network, record with the exact fixation of the time of failure, as well as notify personnel of a malfunction and, if necessary, make an automatic system shutdown.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

На фиг.1 представлена схема устройства для контроля изоляции электрических систем, на фиг.2 - график развертки сигнала, на котором позиция "1" обозначает нормальный режим, позиция "2" - режим неисправности, а позиция "3" - авария.Figure 1 shows a diagram of a device for monitoring the insulation of electrical systems, figure 2 is a graph of the signal sweep, at which the position "1" indicates normal mode, the position "2" is the fault mode, and the position "3" is the accident.

Устройство для контроля изоляции электрических систем содержит генератор сети 1, блок присоединения 2, блок вентильной защиты 3, нагрузку 4, генератор тока непромышленной частоты 5, выпрямитель 6, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок 7, измерительный блок 8, аналого-цифровой преобразователь 9, расположенный в измерительном блоке 8, исполнительный элемент 10, повышающий трансформатор 11, расположенный в заградительном блоке 7.A device for monitoring the insulation of electrical systems contains a network generator 1, a connection unit 2, a valve protection unit 3, a load 4, a non-industrial frequency current generator 5, a rectifier 6 made according to a bridge circuit, a blocking device 7, a measuring unit 8, and an analog-to-digital converter 9 located in the measuring unit 8, the actuator 10, step-up transformer 11, located in the blocking unit 7.

Блок присоединения 2 содержит дифференциальный автомат 12, разделительные конденсаторы 13, 14 и датчик тока 15. Блок присоединения 2 присоединен к блоку вентильной защиты 3 и нагрузке 4, дифференциальный автомат 12 последовательно соединен с разделительным конденсатором 13 и параллельно с разделительным конденсатором 14. Выходы дифференциального автомата 12 являются двумя выходами блока присоединения 2, первый и второй выходы дифференциального автомата 12 являются третьим и четвертым выходами блока присоединения 2, а выход разделительного конденсатора 13 - его пятым выходом, шестым выходом блока присоединения 2 является выход датчика тока 15, вход которого подсоединен к объединенным выходам разделительных конденсаторов 14.The connection unit 2 contains a differential automaton 12, isolation capacitors 13, 14 and a current sensor 15. The connection unit 2 is connected to the valve protection unit 3 and load 4, the differential automaton 12 is connected in series with the isolation capacitor 13 and in parallel with the isolation capacitor 14. The outputs of the differential automaton 12 are two outputs of the accession unit 2, the first and second outputs of the differential automaton 12 are the third and fourth outputs of the accession unit 2, and the output of the dividing conde Satoru 13 - as its fifth output, the sixth output connection unit 2 is a current output of the sensor 15, whose input is connected to the combined outputs of the coupling capacitors 14.

Заградительный блок 7 содержит повышающий трансформатор 11, вход и выход которого являются входом и выходом заградительного блока.The blocking block 7 contains a step-up transformer 11, the input and output of which are the input and output of the blocking block.

Измерительный блок 8 содержит реле 16, конденсатор 17 и аналого-цифровой преобразователь 9. Вход реле 16 и конденсатора 17 и параллельно к ним присоединенный вход аналого-цифрового преобразователя 9 является входом измерительного блока 8, а выход реле 16 и конденсатора 17 и параллельно к ним присоединенный выход аналого-цифрового преобразователя 9 является выходом измерительного блока 8.The measuring unit 8 contains a relay 16, a capacitor 17 and an analog-to-digital converter 9. The input of the relay 16 and the capacitor 17 and the parallel input of the analog-to-digital converter 9 is the input of the measuring unit 8, and the output of the relay 16 and the capacitor 17 and parallel to them the connected output of the analog-to-digital Converter 9 is the output of the measuring unit 8.

Исполнительный элемент 10 содержит катушку отключения 18 дифференциального автомата 12, симистр 19, реле 20, лампу сигнализации 21 и объединенные контакты 22, 23. При этом выход симистра 19 соединен с входом, реле 20, выход которого соединен с землей, вход сигнальной лампы 21 параллельно с входом симистора 19 подсоединен к выходу датчика тока 15, а выход соединен с землей. Вход катушки 18 является входом исполнительного элемента 10, выход объединенных контактов 22, 23 - его одним выходом, вторым выходом является вход симистора 19 и сигнальной лампы 21, объединенных между собой. Другим выходом блока исполнительного элемента 10 является объединенный выход реле 20 и сигнальной лампы 21 соединенных с землей. Два выхода генератора сети 1 подключены к входам блока присоединения 2 первый и второй выходы которого подсоединены к входам блока вентильной защиты 3, выходы которого соединений с нагрузкой 4, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока присоединения 2 присоединений к входам исполнительного элемента 10 и заградительного блока 7.The actuating element 10 contains a trip coil 18 of the differential automaton 12, triac 19, relay 20, an alarm lamp 21 and combined contacts 22, 23. The output of the triac 19 is connected to the input, the relay 20, the output of which is connected to the ground, the input of the signal lamp 21 in parallel with the input of the triac 19 is connected to the output of the current sensor 15, and the output is connected to ground. The input of the coil 18 is the input of the actuating element 10, the output of the combined contacts 22, 23 is its one output, the second output is the input of the triac 19 and the signal lamp 21, interconnected. Another output of the block of the actuating element 10 is the combined output of the relay 20 and the signal lamp 21 connected to the ground. Two outputs of the network 1 generator are connected to the inputs of the connection unit 2, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the valve protection unit 3, the outputs of which are connected with a load of 4, the third, fourth, fifth and sixth outputs of the connection unit of 2 connections to the inputs of the actuating element 10 and the barrier block 7.

В качестве генератора сети 1 выбран генератор ПН-140, блок вентильной защиты 3 оборудован силовыми диодами ВК-200, генератор тока непромышленной частоты 5 - АД-20М, выпрямитель 6 оборудован диодами Д226Д. В блоке присоединения 2 использован дифференциальный автомат ПМВ и конденсаторы типа КБГ-МП 600В, датчик тока типа ДПС. В заградительном блоке 7 введем повышающий трансформатор 11 Тр-600 - 2200/3000 и использован конденсатор КБГ-400 В. В измерительном блоке 8 использовано реле РЭС 64А с током срабатывания 1,2-1,3 мА и миллиамперметр M200I-24, которые своими выходами подключены к входам аналого-цифрового преобразователя 9, собранного на микросхеме КР 572 ПВВ и преобразователя уровней 5 N 74 LYCC 3245А. В качестве исполнительного элемента 10 использованы катушка 18 пускателя ПМВ, реле РКН, симистор, сигнальная лампа ЛС.The PN-140 generator was chosen as the generator of network 1, the valve protection unit 3 is equipped with VK-200 power diodes, the non-industrial frequency current generator 5 is AD-20M, the rectifier 6 is equipped with D226D diodes. In accession block 2, a PMV differential machine and KBG-MP 600V type capacitors, a current sensor of the DPS type were used. In the blocking unit 7, we introduce a step-up transformer 11 Tr-600 - 2200/3000 and a KBG-400 V capacitor is used. In the measuring block 8, a RES 64A relay with a switching current of 1.2-1.3 mA and a milliammeter M200I-24 are used, which outputs connected to the inputs of the analog-to-digital Converter 9, assembled on a chip KR 572 PVV and level converter 5 N 74 LYCC 3245A. As the actuating element 10, a coil 18 of the PMV starter, an ILV relay, a triac, a warning lamp LS were used.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии воздействия теплового излучения от внешних источников на контролируемую сеть ток от генератора сети 1 поступает на дифференциальный автомат 12 блока присоединения 2 и затем на блок вентильной защиты 3 и нагрузку 4. Одновременно ток генератора непромышленной частоты 5 поступает на нагрузку 4 через выпрямитель 6, повышающий трансформатор 11 заградительного блока 7, разделительные конденсаторы 13 блока присоединения 2, блок вентильной защиты 3, нагрузку 4 и далее на землю, который является основным путем прохождения тока. В блоке присоединения 2 токи от генератора сети 1 и генератора непромышленной частоты 5 накладываются, и результирующий ток утечки, который управляет контактами 22, 23 поступает, на реле 16 и аналого-цифровой преобразователь 9 измерительного блока 8. Кроме того, ток от генератора сети 1 поступает на дифференциальный автомат 12 блока присоединения 2 и на отключающую катушку 18 исполнительного элемента 10.In the absence of the influence of thermal radiation from external sources on the monitored network, the current from the generator of the network 1 is supplied to the differential automaton 12 of the connection unit 2 and then to the valve protection unit 3 and load 4. At the same time, the current of the non-industrial frequency generator 5 is supplied to the load 4 through a rectifier 6, increasing transformer 11 of the blocking unit 7, isolation capacitors 13 of the connection unit 2, the valve protection unit 3, the load 4 and further to the ground, which is the main current path. In the connection unit 2, the currents from the generator of the network 1 and the generator of non-industrial frequency 5 are superimposed, and the resulting leakage current, which controls the contacts 22, 23, is supplied to the relay 16 and the analog-to-digital converter 9 of the measuring unit 8. In addition, the current from the generator of the network 1 enters the differential machine 12 of the accession unit 2 and the disconnecting coil 18 of the actuating element 10.

В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции в пределах установленных норм, величина тока нагрузки 4 имеет допустимое значение, величина результирующего тока недостаточна для замыкания контакта 22 реле 16 измерительного блока 8, аналого-цифровой преобразователь 9 производит развертку сигнала по позиции «1» как показано на фиг.2.In normal operation, i.e. if there is insulation resistance within the established standards, the load current 4 has an acceptable value, the resulting current is insufficient to close the contact 22 of the relay 16 of the measuring unit 8, the analog-to-digital converter 9 scans the signal at position "1" as shown in figure 2 .

При этом контакты 22, 23 исполнительного элемента 10 находится в отключенном состоянии. Токи от генератора сети 1 и генератора непромышленной частоты 5 продолжают поступать на нагрузку 4. Датчик тока 15 в блоке присоединения 2, симистор 19 в исполнительном элементе 10 закрыты, сигнальная лампа 21 в исполнительном элемент 10 не горит.In this case, the contacts 22, 23 of the actuating element 10 is in the off state. The currents from the network generator 1 and the non-industrial frequency generator 5 continue to flow to the load 4. The current sensor 15 in the connection unit 2, the triac 19 in the actuator 10 are closed, the signal lamp 21 in the actuator 10 is not lit.

В предаварийном режиме при состоянии изоляции контролируемой сети нагрузки 4 до срабатывания реле 16 в измерительном блоке 8 аналого-цифровой преобразователь 9 производит развертку сигнала по по позиции 2 как показано на фиг.«2». При этом производится запись времени состояния изоляции контролируемой сети нагрузки 4. Это дает возможность своевременного отыскания места повреждения. Ток от генератора сети 1 продолжает поступать на нагрузку 4.In pre-emergency mode, with the insulation state of the controlled load network 4, before the relay 16 is activated in the measuring unit 8, the analog-to-digital converter 9 scans the signal in position 2 as shown in Fig. "2". In this case, the time of the isolation state of the monitored load network is recorded 4. This makes it possible to timely find the place of damage. The current from the generator of the network 1 continues to flow to the load 4.

В аварийном режиме, т.е. при снижении сопротивления изоляции нагрузки 4 ниже установленных норм результирующий ток утечки увеличивается выше установленных норм, реле 16 в измерительном блоке 8 срабатывает и включает контакт 22 в исполнительном элементе 10.In emergency mode, i.e. when the insulation resistance of the load 4 decreases below the established norms, the resulting leakage current increases above the established norms, the relay 16 in the measuring unit 8 is activated and turns on the contact 22 in the actuating element 10.

Измерительный блок 8 показывает величину результирующего тока утечки выше установленных норм, сигнальная лампа 21 в исполнительном элементе 10 горит, показывая аварийный режим, при этом аналого-цифровой преобразователь 9 производит развертку сигнала по позиции «3» «аварийный режим» (фиг.2)The measuring unit 8 shows the magnitude of the resulting leakage current above the established norms, the signal lamp 21 in the actuator 10 is on, indicating emergency mode, while the analog-to-digital converter 9 scans the signal at position "3" "emergency mode" (figure 2)

При воздействии теплового излучения от внешнего источника на контролируемую сеть нагрузки 4 датчик тока 15 в блоке присоединения 2 открывается и ток от генератора непромышленной частоты 5 поступает на вход симистора 19 и сигнальную лампу 21, при этом симистор 19 открывается, ток поступает на реле 20, контакт 23 в исполнительном элементе 10 замыкется и включет катушку отключения 18 дифференциального автомата 12 и цепь тока генератора непромышленной частоты 5 замыкается на землю. Дифференциальный автомат 12 отключает генератор сети 1 от нагрузки 4. Аналого-цифровой преобразователь 9 в измерительном блоке 8 производит развертку на график и непрерывную запись времени по позиции «3» «аварийный режим» (фиг.2)When thermal radiation from an external source acts on the controlled load network 4, the current sensor 15 in the connection unit 2 opens and the current from the non-industrial frequency generator 5 is fed to the input of the triac 19 and the signal lamp 21, while the triac 19 is opened, the current is supplied to relay 20, contact 23 in the actuating element 10 closes and turns on the trip coil 18 of the differential automaton 12 and the current circuit of the non-industrial frequency generator 5 closes to the ground. The differential machine 12 disconnects the generator 1 from the load 4. The analog-to-digital Converter 9 in the measuring unit 8 performs a scan on a graph and continuously records the time at position "3" "emergency mode" (figure 2)

Таким, образом устройство для контроля изоляции электрических систем помимо того, что осуществляет контроль изоляции с достаточной точностью является чувствительным и помехозащищенным, но и производит развертку сигнала на график и непрерывную запись времени, что существенным образом сокращает время поиска неисправностей в системе, предотвращает образование, аварийных режимов в электроустановке с фиксацией времени t₁ и напряжения U₁ на графике (фиг.2)Thus, the device for monitoring the insulation of electrical systems, in addition to providing insulation control with sufficient accuracy, is sensitive and noise-proof, but also scans the signal on a graph and continuously records time, which significantly reduces the time for troubleshooting the system, prevents the formation of emergency modes in an electrical installation with fixing time t ₁ and voltage U ₁ on the graph (figure 2)

Claims (1)

Устройство для контроля изоляции электрических систем, содержащее генератор сети, блок присоединения, блок вентильной защиты, нагрузку, генератор тока непромышленной частоты, выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, заградительный блок, измерительный блок, исполнительный элемент, датчик тока, установленный в блоке присоединения, симистр, реле и лампу сигнализации, установленные в исполнительном элементе, повышающий трансформатор, расположенный в заградительном блоке, при этом генератор сети своими двумя выходами присоединен к блоку присоединения, первый и второй выходы которого присоединены к блоку вентильной защиты, выходы которого присоединены к нагрузке, генератор тока непромышленной частоты своим выходом подсоединен к входу выпрямителя, выходы которого соединены с измерительным блоком, а третий выход через заградительный блок присоединен к блоку присоединения, исполнительный элемент с установленным в нем симистором, реле и лампой сигнализации своими входами подсоединен к третьему и четвертому выходам блока присоединения, а своим выходом соединен с землей, датчик тока своим входом подключен к контролируемой сети через разделительные конденсаторы в блоке присоединения, а своим выходом подсоединен к входам симистора и лампы сигнализации, выходы которых подсоединены к земле, первичная обмотка повышающего трансформатора своим входом подключена к двум выходам выпрямителя параллельно с измерительным блоком, а вторичная обмотка своими двумя выходами подключена к входам заградительного блока, отличающееся тем, что оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, установленным в измерительном блоке, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу реле тока измерительного блока.

A device for monitoring the insulation of electrical systems, containing a network generator, an accession unit, a valve protection unit, a load, a non-industrial frequency current generator, a bridge rectifier, a blocking device, a measuring unit, an actuating element, a current sensor installed in the connection unit, a triac , a relay and an alarm lamp installed in the actuator, a step-up transformer located in the blocking unit, while the mains generator is connected to the unit by its two outputs at the connection, the first and second outputs of which are connected to the valve protection unit, the outputs of which are connected to the load, the non-industrial frequency current generator is connected with its output to the input of the rectifier, the outputs of which are connected to the measuring unit, and the third output is connected to the connection block through the blocking block, the executive an element with a triac, relay and alarm lamp installed in it is connected to the third and fourth outputs of the connection unit with its inputs, and connected to ground with its output, the current sensor with its input is connected to the controlled network through isolation capacitors in the connection unit, and with its output it is connected to the inputs of the triac and alarm lamp, the outputs of which are connected to ground, the primary winding of the step-up transformer with its input is connected to two outputs of the rectifier in parallel with the measuring unit, and the secondary the winding with its two outputs is connected to the inputs of the blocking unit, characterized in that it is equipped with an analog-to-digital converter installed in the measuring unit, the input of analog-to-digital converter connected to the output of the current measuring unit switch.

Images