Устройство для измерения сопротивления изоляции систем питания

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СИСТЕМ ПИТАНИЯ(71) Заявитель АЖД ПРАГА с.р.о.(73) Патентообладатель АЖД ПРАГА с.р.о.(57) 1. Устройство для измерения сопротивления изоляции, по крайней мере, одной системы питания относительно земли, включающее источник (1) испытательного напряжения постоянного тока, один вывод которого подключен через измеритель (14) сопротивления изоляции, выключатели (2, 410) и соответствующие резисторы связи и опорные резисторы к измерительным входам (14, 14), посредством которых устройство подключено к соответствующей системе питания, а второй вывод через выключатель (1) подключен к заземляющим клеммам ( и ), отличающееся тем, что оно присоединено к заземляющим клеммам ( и ) двумя проводами, своими измерительными входами (14, 14) оно присоединено к соответствующей системе питания также двумя проводами, причем оба места присоединения устройства к земле отделены друг от друга и в то же время гальванически соединены землей, оба места присоединения устройства к измеряемой системе питания также отделены друг от друга и в то же время гальванически соединены измеряемой системой питания. 70672011.02.28 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник (1) испытательного напряжения постоянного тока одним выводом подключен через первый выключатель (1) к первой заземляющей клемме , соединенной заземляющим проводом со второй заземляющей клеммой , и одновременно соединен через второй выключатель (2) и первый опорный резистор (3) с первой измеряемой системой питания, второй вывод источника (1) испытательного напряжения постоянного тока через измеритель (1) сопротивления изоляции и последовательно соединенные четвертый выключатель (4) и резистор связи (2) подключен вторым проводом к первой измеряемой системе питания,общая точка измерителя (1) сопротивления изоляции и четвертого выключателя (4) далее соединена через второй опорный резистор (4) и третий выключатель (3) со второй заземляющей клеммой , между обеими заземляющими клеммами включен третий конденсатор (С 9), причем общая точка четвертого выключателя (4) и резистора связи (2) через второй конденсатор (С 2) соединена с общей точкой первого выключателя (1) и первой заземляющей клеммы , аналогично общая точка второго выключателя (2) и первого опорного резистора (3) через первый конденсатор (1) подключена к общей точке первого выключателя (1) и первой заземляющей клеммы . 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что источник (1) испытательного напряжения постоянного тока и измерители (24) сопротивления изоляции подключены к измерительным входам независимых друг от друга второй, третьей и четвертой измеряемых систем питания и к земле также двумя проводами. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что каждый выключатель(110) выполнен на полупроводниковых реле.(56) 1. Регистратор данных 09/2006-. Информационный лист Чешской Железнодорожной компании. - 2006. Предметом настоящего технического решения является устройство для измерения сопротивления изоляции систем питания относительно земли, и данное устройство указывает на снижение этого сопротивления ниже допустимого граничного значения. В настоящее время для контроля состояния изоляции систем питания относительно земли известно и используется аналоговое устройство с источником испытательного напряжения постоянного тока, работающее по принципу компаратора с использованием операционного усилителя, когда один вход находится под напряжением, отвечающим току сквозной проводимости, который зависит от сопротивления изоляции системы питания относительно земли, а на другой вход подается опорная величина напряжения, которая отвечает, по крайней мере, значению сопротивления изоляции. Неподходящее состояние указывается загоранием соответствующего светоизлучающего диода (СИД). Известное устройство обеспечивает непрерывный контроль сопротивления изоляции, но его недостаток состоит в том, что значение сопротивления изоляции не фиксируется и поэтому нельзя следить за его временным трендом. Кроме ручных измерителей, известны автоматические измерители сопротивления изоляции систем питания, например измерительные станции, которые позволяют производить измерения относительно земли, а также взаимно между отдельными системами. Такие системы включают один источник испытательного напряжения постоянного тока и один измеритель сопротивления изоляции, который подключается постепенно матрицей выключателей между отдельными системами питания и землей 1. Преимуществом названных систем является измерение в цифровой форме для последующего хранения и отображения в вышестоящей диагностической системе. Недостатки этих систем состоят в длительности измерения, связанной со временем успокоения изме 2 70672011.02.28 ряемой величины после подключения источника испытательного напряжения к измеряемой системе, и принципиальной невозможности их использования для непрерывного контроля. Недостатком вышеуказанных устройств является также то, что они не способны различить идеальное сопротивление изоляции систем питания при отключении измеряемой системы питания от измерительных входов, которое может наступить при длительном включении в цепь, например, вследствие ослабления механических клемм. Заявляемое техническое решение касается устройства для измерения сопротивления изоляции, по крайней мере, одной системы питания относительно земли, включающего источник испытательного напряжения постоянного тока, один вывод которого подключен через измеритель сопротивления изоляции, выключатели и соответствующие резисторы связи и опорные резисторы к измерительным входам, посредством которых устройство подключено к соответствующей системе питания, а второй вывод через другой выключатель подключен к заземляющим клеммам. Сущность технического решения состоит в подключении к заземляющим клеммам двумя проводами, а также присоединении своими измерительными входами к соответствующей системе питания также двумя проводами, причем оба места присоединения устройства к земле отделены друг от друга и в то же время гальванически соединены землей,оба места присоединения устройства к измеряемой системе питания также отделены друг от друга и в то же время гальванически соединены измеряемой системой питания. Источник испытательного напряжения постоянного тока в одной из возможных реализаций технического решения одним выводом подключен через первый выключатель к первой заземляющей клемме, соединенной заземляющим проводом со второй заземляющей клеммой, и одновременно соединен через второй выключатель и первый опорный резистор с первой измеряемой системой питания, второй вывод источника испытательного напряжения постоянного тока через измеритель сопротивления изоляции и последовательно соединенные четвертый выключатель и резистор связи подключен вторым проводом к первой измеряемой системе питания. Общая точка измерителя сопротивления изоляции и четвертого выключателя (4) далее соединена через второй опорный резистор (4) и третий выключатель (3) со второй заземляющей клеммой . Между обеими заземляющими клеммами включен третий конденсатор (С 9), причем общая точка четвертого выключателя (4) и резистора связи (2) через второй конденсатор (2) соединена с общей точкой первого выключателя (1) и первой заземляющей клеммы , аналогично общая точка второго выключателя (2) и первого опорного резистора (3) через первый конденсатор (1) подключена к общей точке первого выключателя (1) и первой заземляющей клеммы . Источник (1) испытательного напряжения постоянного тока и измерители (24) сопротивления изоляции могут быть подключены к измерительным входам взаимно независимых второй, третьей и четвертой измеряемых систем питания и к земле также двумя проводами. Выключатели могут быть выполнены каждый на полупроводниковых реле. Задачей заявленного технического решения является создание устройства, обеспечивающего непрерывное измерение сопротивления изоляции систем питания относительно земли, которые переносятся в вышестоящую диагностическую систему для наблюдения их временного тренда и индикации их снижения ниже допустимого граничного значения. Решение также позволяет различать идеальное сопротивление изоляции при отключенных измерительных клеммах от измеряемой системы питания или земли. Оно позволяет также привести измерительные входы в положение высокого импенданса, чтобы можно было провести измерение систем питания в ручном режиме или автоматизированное измерение посредством измерительных станций. На приложенных чертежах изображен пример реализации заявленного технического решения, ниже дано его подробное описание с объяснением. На фиг. 1 представлена блоксхема устройства. На фиг. 2 дан пример подключения устройства к измеряемым системам питания и к земле. 3 70672011.02.28 Устройство включает источник 1 испытательного напряжения постоянного тока, например 100 , который подключен одним своим выводом (положительным выводом) через первый выключатель 1 к первой заземляющей клемме , соединенной через землю со второй заземляющей клеммой . Этот вывод источника испытательного напряжения постоянного тока одновременно соединен через второй выключатель 2 и первый опорный резистор 3 (образованный парой последовательно включенных резисторов) со второй клеммой 1 первой измеряемой системы питания. Второй вывод (отрицательный вывод) источника 1 испытательного напряжения постоянного тока подключен через измеритель 1 сопротивления изоляции и последовательно соединенные четвертый включатель 4 и резистор 2 связи (образованный парой последовательно включенных резисторов) к первой клемме 1 первой измеряемой системы питания. Первая и вторая клеммы 1 и 1 образуют измерительные входы устройства по отношению к первой измеряемой системе питания. Общая точка измерителя 1 и четвертого выключателя 4 далее связана через второй опорный резистор 4 (образованный парой последовательно включенных резисторов) и третий выключатель 3 со второй заземляющей клеммой . Между обеими заземляющими клеммами включен третий конденсатор С 9. Общая точка четвертого выключателя 4 и резистора связи 2 соединена через второй конденсатор С 2 с общей точкой первого выключателя 1 и первой заземляющей клеммы . Отдельные опорные резисторы 3, 4 и резистор связи 2 выполнены в виде последовательного соединения двух резисторов для обеспечения требуемой электрической прочности полного резистора, которая должна быть, например, 4 кВ при частоте 50 Гц в течение 1 минуты. Второй конденсатор С 2 совместно с резистором 2 связи создает делитель напряжения, функцией которого является защита от перенапряжения четвертого выключателя 4. В этих же целях общая точка второго выключателя 2 и первого опорного резистора 3, подключенного к другой клемме 1 первой измеряемой системы питания через первый конденсатор 1, соединена с общей точкой первого выключателя 1 и первой заземляющей клеммой . Аналогичным образом к устройству присоединены, согласно заявленному техническому решению, посредством его других выключателей 510, соответствующих резисторов связи и опорных резисторов и конденсаторов С 3 С 8 еще три независимые друг от друга(вторая, третья и четвертая) измеряемые системы питания (двумя проводами посредством своих клемм 2 и 2, 3 и 3 и 4 и 4). Преимущественно, чтобы выключатели 110 были созданы с помощью полупроводниковых реле, которые не содержат подвижных частей и которые по сравнению с электромагнитным реле имеют более высокое быстродействие (их коммутация осуществляется в микросекунды или в миллисекунды), надежно замыкают очень малые электрические токи, имеют повышенный срок службы, являются малогабаритными, тихо работающими, имеют пониженный уровень электрошума во время соединения и могут быть использованы во взрывоопасной среде. Заявленное устройство, которое объяснено на примере подключения к нему первой измеряемой системы питания, работает следующим образом. В обычном состоянии устройства источник 1 испытательного напряжения постоянного тока через замкнутые выключатели 1 и 4 подает испытательное напряжение между первой измеряемой системой питания и землей. Измеритель 1 измерит сопротивление изоляции первой системы питания, которое определяется электрическим током, который протекает между измеряемой системой питания и землей. Измеренное сопротивление изоляции в цифровой форме далее обрабатывается, и, если его величина станет ниже заранее определенной величины, данное состояние зафиксируется на панели устройства, например, загоранием соответствующего СИД. В то же время цифровая величина сопротивления изоляции переносится в вышестоящую диагностическую систему, в которой она запоминается и ведется слежение за ее временным трендом. Устройство непрерывно контролирует состояние изоляции систем питания. Чтобы было возможно перед началом измерения проверить, что устройство правильно подключено к системам питания и удовлетворительное состояние изоляции определяется 4 70672011.02.28 не тем, что система питания плохо подключена к измерительной клемме, измерительные входы, включая земляные клеммы, присоединены двумя проводами. При проверке правильного подключения устройства к первой измеряемой системе питания выключатели 2 и 4 замкнуты и посредством электропроводящей петли, которая создана измеряемой системой питания (с гальванически взаимосвязанными клеммами 1 и 1), измеритель 1 измеряет величину опорного резистора 3 между измерительными входами устройства, которые образованы клеммами 1 и 1. Если величина этого сопротивления соответствует заранее заданной величине, то устройство посредством соответствующего светоизлучающего диода (СИД) укажет на правильное подключение к измеряемой системе питания. Если присоединение устройства к измеряемой системе питания неудовлетворительное, то на ее панели загорится соответствующий аварийный СИД. Устройство перед этим измерением осуществляет проверку замыкания на землю по отношению к заземляющим клеммами . Выключатели 1 и 3 включены, и устройство измеряет величину сопротивления опорного резистора 4 между выключателем 3 и измерителем 1. Если величина этого сопротивления отвечает заранее известной величине, устройство укажет посредством соответствующего СИД правильное подключение. Если присоединение устройства к земле не отвечает установленным требованиям, то на его панели загорится аварийный СИД. В случае, когда выключатели 110 разъединены,измерительные входы находятся в состоянии высокого импенданса и на систему питания не имеет никакого влияния источник 1 испытательного напряжения постоянного тока. Такое состояние можно использовать для независимого измерения сопротивления изоляции систем питания ручными измерительными приборами или измерительными станциями. Заземляющие клеммыив нормальном состоянии короткозамкнуты, и на третьем конденсаторе С 9 нет никакого напряжения. Все остальные конденсаторы 1 С 8 присоединены к первой заземляющей клеммеи в нормальном состоянии присоединены также ко второй заземляющей клемме . Если бы, например, нарушилось соединение первой заземляющей клеммыс землей, такое подключение конденсаторов 1 С 8 к первой заземляющей клеммебыло бы прервано и тем самым перестал бы выполнять свою функцию делитель знакопеременного напряжения, созданный этими конденсаторами и соответствующим резистором связи и опорными резисторами. В таком случае конденсатор С 9 предназначен для объединения заземляющих клеммидля переменного электрического тока. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5