RU2271016C1 - Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv - Google Patents

Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv Download PDF

Info

Publication number
RU2271016C1
RU2271016C1 RU2004131929/28A RU2004131929A RU2271016C1 RU 2271016 C1 RU2271016 C1 RU 2271016C1 RU 2004131929/28 A RU2004131929/28 A RU 2004131929/28A RU 2004131929 A RU2004131929 A RU 2004131929A RU 2271016 C1 RU2271016 C1 RU 2271016C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
network
secondary winding
transformer
neutral
Prior art date
Application number
RU2004131929/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
ков Денис Валентинович Кор (RU)
Денис Валентинович Коряков
Иван Флегонтович Суворов (RU)
Иван Флегонтович Суворов
Валерий Иванович Петуров (RU)
Валерий Иванович Петуров
Original Assignee
Читинский государственный университет (ЧитГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Читинский государственный университет (ЧитГУ) filed Critical Читинский государственный университет (ЧитГУ)
Priority to RU2004131929/28A priority Critical patent/RU2271016C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271016C1 publication Critical patent/RU2271016C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering, possible use in construction of networks with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kV.
SUBSTANCE: method includes measuring voltages, currents and phases of secondary winding of voltage transformer, current value in neutral of force transformer, and also phase of this current relatively to voltage of secondary winding of voltage transformer. All measurements are performed at increased signal frequency in comparison to industrial level. Complexes of full conductivities of phase insulations relatively to ground are determined on basis of appropriate mathematical formulae.
EFFECT: expanded functional capabilities of method due to measuring additional parameters of network.
3 dwg

Description

Способ относится к электротехнике и может быть использован в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ.The method relates to electrical engineering and can be used in networks with a grounded neutral voltage of up to 1 kV.

Известен способ определения параметров изоляции фаз сети с изолированной нейтралью, включающий подачу напряжения от независимого источника питания, включенного последовательно с токоограничивающим элементом между землей и фильтром напряжения нулевой последовательности (ФННП), а также регистрацию значения токов в каждой ветви ФННП и фазы этих токов относительно напряжения источника питания с последующим определением полных сопротивлений изоляции фаз по известным выражениям (см. а.с. № 1780044, МКИ G 01 R 27/18. - Опубл. бюл. № 45, 1992).A known method of determining the parameters of the insulation of the phases of the network with an isolated neutral, including applying voltage from an independent power source connected in series with the current-limiting element between the ground and the zero-sequence voltage filter (FNNP), as well as registering the current values in each branch of the FNP and the phase of these currents relative to the voltage power source with the subsequent determination of the total insulation resistance of the phases according to well-known expressions (see AS No. 1780044, MKI G 01 R 27/18. - Publ. Bulletin No. 45, 1992).

Недостатком этого способа является невозможность его применения для определения параметров изоляции фаз относительно земли в сети с глухозаземленной нейтралью.The disadvantage of this method is the impossibility of its application to determine the parameters of the insulation of the phases relative to the ground in a network with a grounded neutral.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет измерения дополнительных параметров сети.The technical result of the invention is the expansion of the functionality of the method by measuring additional network parameters.

Данный результат достигается тем, что в способе определения параметров изоляции сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ, включающем измерение напряжения, а также токов и фаз вторичной обмотки трансформатора напряжения, при этом вторичная обмотка соединена в звезду и подключена к сети, нулевая точка звезды заземлена через токоограничивающий элемент, а первичная обмотка подключена к генератору сигнала повышенной частоты, дополнительно измеряют значение тока в нейтрали силового трансформатора, а также фазу этого тока относительно напряжения вторичной обмотки трансформатора напряжения и комплексы полных проводимостей изоляции фаз относительно земли определяют по выражениям:This result is achieved in that in the method for determining the insulation parameters of a network with a grounded neutral voltage of up to 1 kV, including measuring the voltage, as well as the currents and phases of the secondary winding of the voltage transformer, while the secondary winding is connected to a star and connected to the network, the star’s zero point is grounded through a current-limiting element, and the primary winding is connected to a high-frequency signal generator, the current value in the neutral of the power transformer is additionally measured, as well as the phase of this current Tel'nykh voltage secondary winding of voltage transformer and complexes admittance phase insulation relative to the earth is determined by the expressions:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Ya, Yb, Yc - комплексы полных проводимостей изоляции фаз А, В, С сети соответственно, См;where Ya, Yb, Yc are the complexes of the total conductivities of insulation of phases A, B, C of the network, respectively, Cm;

Е - напряжение на выводах вторичной обмотки дополнительного трансформатора напряжения (начальная фаза полагается равной нулю), В;E is the voltage at the terminals of the secondary winding of the additional voltage transformer (the initial phase is assumed to be zero), V;

Y0 - комплекс полной проводимости токоограничивающего элемента, См;Y0 — complex of full conductivity of the current-limiting element, cm;

Ia, Ib, Ic - величины токов во вторичной обмотке дополнительного трансформатора напряжения, А.Ia, Ib, Ic - currents in the secondary winding of an additional voltage transformer, A.

Величина Yэ определяется из выражения:The value of Yе is determined from the expression:

Figure 00000005
Figure 00000005

где YN - комплекс проводимости заземления нейтрали силового трансформатора, См;where Y N is the neutral grounding conductivity complex of the power transformer, cm;

YT - комплекс проводимости обмоток силового трансформатора, См.Y T - conductivity complex of the windings of a power transformer, see

Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения параметров изоляции сети с глухозаземленной нейтралью помимо измерения напряжения, а также токов и фаз вторичной обмотки трансформатора напряжения дополнительно измеряют значение тока в нейтрали силового трансформатора, а также фазу этого тока относительно напряжения вторичной обмотки трансформатора напряжения, при этом все измерения проводятся на повышенной по сравнению с промышленной частоте сигнала.The essence of the invention lies in the fact that in the method for determining the insulation parameters of a network with a grounded neutral, in addition to measuring the voltage, as well as the currents and phases of the secondary winding of the voltage transformer, they additionally measure the current value in the neutral of the power transformer, as well as the phase of this current relative to the voltage of the secondary winding of the voltage transformer, in this case, all measurements are carried out at a higher signal compared to the industrial frequency.

Измерение значения тока в нейтрали силового трансформатора, а также его фазы относительно напряжения вторичной обмотки трансформатора напряжения позволяет учесть долю тока, протекающего через нейтраль силового трансформатора, что делает способ применимым в сетях с глухозаземленной нейтралью.Measurement of the current value in the neutral of the power transformer, as well as its phase relative to the voltage of the secondary winding of the voltage transformer, allows you to take into account the fraction of the current flowing through the neutral of the power transformer, which makes the method applicable in networks with a grounded neutral.

Применение сигнала повышенной частоты для измерения параметров изоляции позволяет снизить влияние сторонних помех на промышленной частоте и уменьшить долю тока, протекающего через силовой трансформатор, а следовательно, повысить точность измерений.The use of an increased frequency signal for measuring insulation parameters makes it possible to reduce the influence of external interference at the industrial frequency and to reduce the fraction of current flowing through the power transformer, and therefore, to increase the measurement accuracy.

На фиг.1 показано устройство для реализации способа определения параметров изоляции сети с глухозаземленной нейтралью.Figure 1 shows a device for implementing the method for determining the insulation parameters of a network with a grounded neutral.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, заземление нейтрали силового трансформатора R, трансформатор напряжения 2, токоограничивающий элемент 3 с параметрами Z0, генератор сигнала повышенной частоты 4, трансформаторы тока 5-8, полосовые фильтры 9-12, вольтметр 13, миллиамперметры 14-17, фазометры 18-21. Также на фиг.1 показаны активные Ra, Rb, Rc и емкостные Ха, Xb, Хс составляющие сопротивления изоляции фаз относительно земли.The device contains a power transformer 1, neutral grounding of the power transformer R, voltage transformer 2, current limiting element 3 with parameters Z0, high frequency signal generator 4, current transformers 5-8, bandpass filters 9-12, voltmeter 13, milliammeters 14-17, phase meters 18-21. Figure 1 also shows the active Ra, Rb, Rc and capacitive Xa, Xb, Xc components of the insulation resistance of the phases relative to the ground.

Способ реализуется следующим образом на примере работы устройства.The method is implemented as follows by the example of the operation of the device.

Сигнал повышенной частоты от генератора 4 подается в сеть через трансформатор напряжения 2, вторичные обмотки которого подключены к фазам контролируемой сети, а их нулевая точка заземлена через токоограничивающий элемент 3. На первичную обмотку трансформатора напряжения нагружен генератор сигнала 4. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 измеряется вольтметром 13. Токи во вторичных обмотках дополнительного трансформатора измеряются при помощи трансформаторов тока 5-8, нагруженных на амперметры 14-17 через полосовые фильтры 9-12, служащие для выделения сигнала повышенной частоты. Также измеряется ток на повышенной частоте в нейтрали силового трансформатора 1. Кроме того, в схему введены фазометры 18-21 для измерения сдвига фаз между токами во вторичных обмотках трансформатора 2 (а также в нейтрали трансформатора 1) и напряжением на вторичной обмотке трансформатора 2.The signal of increased frequency from the generator 4 is supplied to the network through a voltage transformer 2, the secondary windings of which are connected to the phases of the controlled network, and their zero point is grounded through a current-limiting element 3. The signal generator 4 is loaded on the primary winding of the voltage transformer 4. The voltage on the secondary winding of the transformer 2 is measured voltmeter 13. The currents in the secondary windings of the additional transformer are measured using current transformers 5-8, loaded on ammeters 14-17 through bandpass filters 9-12, sl narrower to emphasize the high frequency signal. The current is also measured at an increased frequency in the neutral of power transformer 1. In addition, phase meters 18-21 are introduced into the circuit to measure the phase shift between currents in the secondary windings of transformer 2 (as well as in the neutral of transformer 1) and the voltage on the secondary winding of transformer 2.

Параметры изоляции относительно земли принимаются сосредоточенными, продольные активные и индуктивные сопротивления фазных проводников не учитываются, междуфазные активные и емкостные сопротивления имеют бесконечно большую величину.The insulation parameters relative to earth are taken concentrated, the longitudinal active and inductive resistances of the phase conductors are not taken into account, the interphase active and capacitive resistances are infinitely large.

Расчетная схема замещения данной сети, показанной на фиг.1, для токов непромышленной частоты представлена на фиг.2. С учетом того, что из-за введения полосовых фильтров токи в сети измеряются только на частоте оперативного сигнала, фазные ЭДС на частоте 50 Гц в схеме не учитываются. Обмотки силового трансформатора представляются в виде комплексных сопротивлений Zt1, Zt2, Zt3. Вторичные обмотки дополнительного трансформатора представлены в виде сопротивлений Z1, Z2, Z3 и ЭДС E1, E2, Е3. Сопротивление нейтрали силового трансформатора принимаем активным и равным R.The calculated equivalent circuit of this network, shown in figure 1, for non-industrial frequency currents is presented in figure 2. Considering that due to the introduction of bandpass filters, currents in the network are measured only at the frequency of the operational signal, phase EMFs at a frequency of 50 Hz are not taken into account in the circuit. The windings of the power transformer are presented in the form of complex resistances Zt1, Zt2, Zt3. The secondary windings of the additional transformer are presented in the form of resistances Z1, Z2, Z3 and EMF E1, E2, E3. The neutral resistance of the power transformer is taken active and equal to R.

Для дальнейших расчетов схема преобразуется с учетом следующих допущений:For further calculations, the scheme is converted taking into account the following assumptions:

- ЭДС Е1, E2, Е3 равны между собой по фазе и амплитуде, то есть Е1=E2=Е3=Е=Ег/Кт (Ег - ЭДС генератора оперативного сигнала, Кт - коэффициент трансформации дополнительного трансформатора);- EMF E1, E2, E3 are equal in phase and amplitude, that is, E1 = E2 = E3 = E = Eg / Kt (Eg is the EMF of the signal generator, KT is the transformation coefficient of the additional transformer);

- сопротивления Zt1=Zt2=Zt3=Zt;- resistance Zt1 = Zt2 = Zt3 = Zt;

- сопротивления Z1, Z2, Z3 принимаются по величине много меньше сопротивлений Zt и Za, Zb, Zc и, соответственно, не учитываются.- Resistances Z1, Z2, Z3 are taken in magnitude much less than the resistances Zt and Za, Zb, Zc and, accordingly, are not taken into account.

Упрощенная расчетная схема показана на фиг.3.A simplified design diagram is shown in figure 3.

Система уравнений для потенциалов точек 1 и 3 имеет вид:The system of equations for the potentials of points 1 and 3 has the form:

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Where
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012

Из данной системы:From this system:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Точки Ia, Ib, Ic определяются как:Points Ia, Ib, Ic are defined as:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Сумму YT+G можно обозначить за YN. Тогда с учетом того, что токи Ia, Ib, Ic известны из результатов измерений

Figure 00000018
после преобразований выражений получим систему из трех уравнений с тремя неизвестными относительно величин Ya, Yb, Yc:The sum Y T + G can be denoted by Y N. Then, taking into account the fact that the currents Ia, Ib, Ic are known from the measurement results
Figure 00000018
after transformations of the expressions, we obtain a system of three equations with three unknowns with respect to the quantities Ya, Yb, Yc:

Figure 00000019
Figure 00000019

Решив систему, получим:Having solved the system, we get:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

где

Figure 00000023
Where
Figure 00000023

Зная комплексы полных проводимостей изоляции, можно определить активные и емкостные сопротивления изоляции фаз относительно земли:Knowing the complexes of full insulation conductivities, it is possible to determine the active and capacitive insulation resistances of phases relative to the ground:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет производить процесс измерения параметров изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью, что способствует повышению уровня электробезопасности при эксплуатации данного вида сетей.The proposed method in comparison with the prototype allows the process of measuring the insulation parameters in networks with earthed neutral, which helps to increase the level of electrical safety during the operation of this type of network.

Claims (1)

Способ определения параметров изоляции сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ, включающий измерение напряжения, а также токов и фаз вторичной обмотки трансформатора напряжения, при этом вторичная обмотка соединена в звезду и подключена к сети, нулевая точка звезды заземлена через токоограничивающий элемент, а первичная обмотка подключена к генератору сигнала повышенной частоты, отличающийся тем, что дополнительно измеряют значение тока в нейтрали силового трансформатора, а также фазу этого тока относительно напряжения вторичной обмотки трансформатора напряжения и комплексы полных проводимостей изоляции фаз относительно земли определяют по выражениямA method for determining the insulation parameters of a network with a grounded neutral voltage of up to 1 kV, including measuring voltage, as well as currents and phases of the secondary winding of the voltage transformer, while the secondary winding is connected to a star and connected to the network, the star’s zero point is grounded through a current-limiting element, and the primary winding connected to a high frequency signal generator, characterized in that it additionally measures the value of the current in the neutral of the power transformer, as well as the phase of this current relative to the voltage the secondary winding of the voltage transformer and the complexes of the full conductivities of the insulation of the phases relative to the ground are determined by the expressions
Figure 00000026
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000028
 где Ya, Yb, Yc - комплексы полных проводимостей изоляции фаз, А, В, С сети соответственно, См;where Ya, Yb, Yc are the complexes of the total conductivities of the insulation of the phases, A, B, C of the network, respectively, cm; Е - напряжение на выводах вторичной обмотки дополнительного трансформатора напряжения (начальная фаза полагается равной нулю), В;E is the voltage at the terminals of the secondary winding of the additional voltage transformer (the initial phase is assumed to be zero), V; Y0 - комплекс полной проводимости токоограничивающего элемента, См;Y0 — complex of full conductivity of the current-limiting element, cm; Ia, Ib, Ic - величины токов во вторичной обмотке дополнительного трансформатора напряжения, А.Ia, Ib, Ic - currents in the secondary winding of an additional voltage transformer, A.
RU2004131929/28A 2004-11-01 2004-11-01 Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv RU2271016C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131929/28A RU2271016C1 (en) 2004-11-01 2004-11-01 Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131929/28A RU2271016C1 (en) 2004-11-01 2004-11-01 Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2271016C1 true RU2271016C1 (en) 2006-02-27

Family

ID=36114421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004131929/28A RU2271016C1 (en) 2004-11-01 2004-11-01 Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271016C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9417268B2 (en) Earth/ground clamp for measuring earth resistance of electrical installations
US4626772A (en) Process and device for determining a parameter associated with a faulty electric conductor, using a composite monitoring signal
US10495605B2 (en) Device for measuring a quantity of a superparamagnetic material
CN110970872B (en) Apparatus for injection-based ground fault protection handling
Druml et al. New method to control Petersen coils by injection of two frequencies
JP7155260B2 (en) Contactless voltage converter
RU2531769C2 (en) Method for determination of short circuit spot on overhead power transmission line against measurements at two ends thereof
Özen et al. Safety of active catheters in MRI: termination impedance versus RF‐induced heating
Maki-Ontto et al. Induction motor model for the analysis of capacitive and induced shaft voltages
Ibrahim et al. Differential reconstruction method for power frequency AC current measurement using Rogowski coil
RU2411526C2 (en) Method to control resistance of insulation of ramified dc circuits and device for its realisation
RU2271016C1 (en) Method for determining isolation parameters for network with solidly grounded neutral with voltage up to 1 kv
RU2674528C1 (en) Method for determination of distance to places of earth faults on two power lines in networks with low earth fault currents
RU2480776C1 (en) Method to monitor resistance of insulation of branched dc networks and device for its realisation
Sudha et al. Fault diagnosis of transmission lines with Rogowski coils as current sensors
Tran et al. Inductances in a physical distributed circuit of a black-box power transformer for Frequency Response Analysis at medium frequencies
RU2577557C1 (en) Method of determining point of unauthorised connection of load to power transmission line
RU2750421C1 (en) Method for determining distance to places of double earth faults on power lines in networks with low earth fault currents
RU2544889C1 (en) Method for experimental determination of resistances of transformer windings
RU2753838C1 (en) Method for determining the distance to ground fault locations on two power transmission lines in networks with low ground fault currents
SU890269A1 (en) Device for measuring insulation resistance in networks with completely grounded neutral
SU67079A1 (en) Method for determining insulation impedance relative to earth of three-phase cable networks with insulated neutral
Toader et al. High-Performance Mathematical Models for the Analysis of Single Line-to-Ground Faults in Medium Voltage Electrical Networks
SU150168A1 (en) The method for determining the impedance relative to the ground of the isolation of a three-phase network of low voltage
Englebretson et al. Induction motor stray losses and inter-bar currents

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101102