PL239487B1 - Sposób i układ do pomiaru rezystancji izolacji - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych. Wynalazek dotyczy mierników rezystancji izolacji wykorzystywanych przy pracach kontrolno-pomiarowych wykonywanych na instalacjach elektroenergetycznych, ale także podczas oceny stanu izolacji maszyn i urządzeń elektrycznych.

Stan techniki

Dokument US624900 ujawnia układ do pomiaru wyładowań niezupełnych, który zawiera obwód detekcji impulsów cyfrowych. System pomiaru wyładowań niezupełnych digitalizuje i wykrywa zarówno dodatnie, jak i ujemne zbocza sygnału z testowanego urządzenia elektrycznego. System pomiaru wyładowań niezupełnych kontroluje kształt okien wychwytywania impulsów zgodnie z różnymi trybami działania i kontroluje czas przechwytywania danych impulsu w zależności od trybu działania i polaryzacji sygnału. Dokument nie ujawnia układu do pomiaru rezystancji izolacji z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych. Opisany w dokumencie układ służy jedynie do wykrywania i analizy wyładowań niezupełnych.

Dokument US20170059643A1 ujawnia układ do wykrywania wyładowań niezupełnych zawierający rezystorowy dzielnik wysokiego napięcia, który zmniejsza maksymalną amplitudę impulsu (udaru) napięcia generowanego przez płytkę przeciwprzepięciową. Dokument nie ujawnia układu do pomiaru rezystancji izolacji z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych. Dodatkowo zaproponowana metoda pomiaru jest metodą napięciową wymagającą dodatkowego dzielnika.

W stanie techniki znane są mierniki rezystancji izolacji jak ten przedstawiony na Fig. 1. Mierniki te wykorzystują pomiar techniczny dokonywany przez pomiar prądu płynącego przez badaną izolację obiektu (6) przy znanym napięciu wymuszającym. Napięcie najczęściej jest też parametrem mierzonym przez miernik za pomocą modułu woltomierza (3). Mierniki mają różną konstrukcję, jeśli chodzi o realizację źródła napięciowego (1) i toru pomiaru prądu (2). Zasilacze urządzeń (5) mogą być zasilane z sieci lub akumulatora. W starszych rozwiązaniach jako źródło wymuszające (1) stosowane są generatory induktorowe. Źródło napięciowe (1) będące wymuszeniem najczęściej dostarcza napięcie stałe rzędu kilku do kilkunastu tysięcy woltów. Sygnały z woltomierza (3) i amperomierza (2) dostarczane są do układu kontrolno-wyświetlającego (4) który obrabia sygnały, steruje źródłem (1) i prezentuje wyniki pomiarów.

Podczas pomiarów płynie bardzo mały użyteczny prąd pomiarowy DC i relatywnie duże prądy AC związane z występującymi zakłóceniami od otaczających pól AC z aktywnych sieci elektroenergetycznych, prąd mierzony amperomierzem (2).

Opisany sposób pomiaru powoduje, że jeśli izolacja mierzonego obiektu (6) jest częściowo uszkodzona i występują niewielkie/nierozwinięte wyładowania elektryczne wypadkowy prąd płynący w takiej sytuacji może nie być na tyle wysoki, żeby można było to zauważyć w pomiarze rezystancji izolacji w postaci utraty jej wartości poniżej akceptowalnego progu. Ze względu na intensywne filtrowanie nie jest widoczna także fluktuacja wartości mierzonej rezystancji/prądu. Natomiast występowanie wyładowań jest wskazaniem do wykonania naprawy izolacji, gdyż wyładowania działają na izolację degradująco.

Istota wynalazku

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie ulepszonego sposobu i układu do pomiaru rezystancji izolacji.

Sposób pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych, według wynalazku, obejmuje etapy:

a) podłączenie badanej izolacji obiektu do źródła napięciowego dostarczającego napięcie rzędu od kilku do kilkunastu tysięcy woltów;

b) wysterowania źródła za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego;

c) pomiar napięcia za pomocą woltomierza;

d) pomiar prądu płynącego przez badaną izolację obiektu za pomocą amperomierza;

e) obrobienie sygnałów przez układ kontrolno-wyświetlający;

PL 239 487 B1

f) prezentację wyników pomiarów przez wyświetlenie wyników pomiaru za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego;

g) rozładowanie izolacji obiektu;

i charakteryzuje się tym, że etap d) dodatkowo obejmuje etapy:

i) filtrowania górnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu za pomocą filtra górnoprzepustowego w celu wykrycia wyładowań niezupełnych;

ii) zliczania wyładowań niezupełnych przez układ zliczania wyładowań;

iii) filtrowania dolnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu za pomocą filtra dolnoprzepustowego;

iv) oszacowania ładunku generującego wyładowanie za pomocą układu szacowania ładunku generującego wyładowanie.

Korzystnie, źródło napięciowe dostarcza napięcie pochodzące z sieci elektrycznej, akumulatora lub generatora induktorowego.

Korzystnie, źródło napięciowe dostarcza napięcie stałe lub przemienne lub ich kombinację.

Wynalazek dotyczy także układu do pomiaru rezystancji izolacji wykorzystującego do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych zawierający źródło napięciowe dostarczające napięcie rzędu kilku do kilkunastu tysięcy woltów, amperomierz, woltomierz, układ kontrolno-wyświetlający, co najmniej jedno źródło zasilania urządzeń i badaną izolację obiektu, przy czym sygnały z woltomierza i amperomierza dostarczane są do układu kontrolno-wyświetlającego, który obrabia sygnały, steruje źródłem i prezentuje wyniki pomiarów. Układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera układ zliczania wyładowań, układ szacowania ładunku generującego wyładowanie, co najmniej jeden filtr dolnoprzepustowy, który dostarcza sygnał do toru prądowego oraz co najmniej jeden filtr górnoprzepustowy dostarczający sygnały do układu zliczania wyładowań oraz układu szacowania ładunku generującego wyładowanie oraz układ kontrolno-wyświetlający, gdzie są dostarczane i prezentowane przetworzone wyniki pomiarów.

Korzystnie, źródło napięciowe jest źródłem sieciowym lub akumulatorowym lub generatorem induktorowym.

Korzystnie, dostarczone przez źródło napięciowe napięcie jest stałe lub przemienne lub stanowi ich kombinację.

Korzystnie, układ według wynalazku dodatkowo zawiera układy do pomiaru pojemności elektrycznej izolacji obiektu oraz współczynniki polaryzacji dielektryka.

Opis figur rysunku

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:

Fig. 1 - przedstawia schematycznie znany w stanie techniki sposób pomiaru rezystancji izolacji.

Fig. 2 - przedstawia schematycznie modyfikację wejścia prądowego w sposobie pomiaru rezystancji, według wynalazku.

Fig. 3 - przedstawia schemat sposobu pomiaru izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych.

Korzystny przykład wykonania wynalazku

Sposób pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych, według wynalazku, obejmuje etapy:

a) podłączenia badanej izolacji obiektu 6 do źródła napięciowego 1 dostarczającego napięcie rzędu od 2 V do 40 000 V;

b) wysterowania źródła 1 za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego 4;

c) pomiaru napięcia za pomocą woltomierza 3;

d) pomiaru prądu płynącego przez badaną izolację obiektu 6 za pomocą amperomierza 2, który to pomiar zawiera dodatkowe etapy:

i) filtrowania górnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu 6 za pomocą filtra górnoprzepustowego 8 w celu wykrycia wyładowań niezupełnych;

ii) zliczania wyładowań niezupełnych przez układ zliczania wyładowań 9;

PL 239 487 B1 iii) filtrowania dolnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu 6 za pomocą filtra dolnoprzepustowego 7;

iv) oszacowania ładunku generującego wyładowanie za pomocą układu szacowania ładunku generującego wyładowanie 10;

e) obrobienia sygnałów przez układ kontrolno-wyświetlający 4;

f) prezentacji wyników pomiarów przez wyświetlenie wyników pomiaru za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego 4.

W korzystnym przykładzie wykonania, problem zakłóceń wywołanych wyładowaniami niezupełnymi występujący podczas pomiarów rezystancji izolacji, rozwiązany został przez wprowadzenie wskaźnika wyładowań niezupełnych, na który składa się układ zliczający ilość występujących wyładowań oraz układ szacowania ekwiwalentu ładunku, który wyładowanie powoduje. Część wejściowa układu wbudowana jest w miernik rezystancji izolacji przed układem amperomierza 2 i jest elementem filtra dolnoprzepustowego 7 mierzonego prądu pomiarowego.

W korzystnym przykładzie wykonania układ do pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunko wego pomiaru wyładowań niezupełnych składa się ze źródła napięciowego 1 dostarczającego napięcie rzędu kilku do kilkunastu tysięcy woltów, amperomierza 2, woltomierza 3 oraz układu kontrolno-wyświetlającego 4. Układ ten dodatkowo posiada źródło zasilania urządzeń 5 i badanej izolacji obiektu 6, układ zliczania wyładowań 9 oraz układ szacowania ładunku generującego wyładowanie 10. Dodatkowo układ posiada filtr dolnoprzepustowy 7, który dostarcza sygnał do toru prądowego 2 oraz filtr górnoprzepustowy 8 dostarczający sygnały do układów zliczania wyładowań 9 oraz układu szacowania ładunku generującego wyładowanie 10.

Układ wejściowy wskaźnika wyładowań niezupełnych jest podłączony w taki sposób do miernika, aby nie wpłynął na wartość średnią prądu mierzonego. Połączenie zrealizowano przez zastosowanie w torze prądowym dwóch filtrów, tj. filtru dolnoprzepustowego 7, który dostarcza sygnał do układu pomiaru prądu 2 oraz filtru górnoprzepustowego 8 dostarczającego sygnał do układów zliczania wyładowań 9 oraz szacowania ładunku generującego wyładowanie 10. Wszystkie przetworzone wyniki pomiarów dostarczane są do układu kontrolno-wyświetlającego 4, gdzie są prezentowane. Zaprezentowanie wyników wskaźnika wyładowań niezupełnych wraz z pomiarem rezystancji izolacji umożliwia ocenę stanu izolacji wraz z informacją o ryzyku jej krytycznego uszkodzenia w przyszłości. Układ do pomiaru izolacji według wynalazku, jest skonfigurowany do wykonywania również innych pomiarów właściwości elektrycznych badanych obiektów, takich jak pomiar pojemność elektrycznej obiektów przez rozładowanie go po pomiarze rezystancji izolacji, współczynniki polaryzacji dielektryka itp. Dla czytelności schematów elementy konieczne do realizacji tych pomiarów nie są umieszczone na schematach. Nie są umieszczone na schematach, także inne układy niezbędne do tych dodatkowych pomiarów, w tym rozładowywania obiektu po pomiarze.

Claims (7)

1. Sposób pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych obejmujący etapy:

a) podłączenie badanej izolacji obiektu (6) do źródła napięciowego (1) dostarczającego napięcie rzędu od 2 V do 40 000 V;

b) wysterowania źródła (1) za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego (4);

c) pomiar napięcia za pomocą woltomierza (3);

d) pomiar prądu płynącego przez badaną izolację obiektu (6) za pomocą amperomierza (2);

e) obrobienie sygnałów przez układ kontrolno-wyświetlający (4);

f) prezentację wyników pomiarów przez wyświetlenie wyników pomiaru za pomocą układu kontrolno-wyświetlającego (4);

g) rozładowanie izolacji obiektu (6);

znamienny tym, że etap d) dodatkowo obejmuje etapy:

i) filtrowania górnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu (6) za pomocą filtra górnoprzepustowego (8) w celu wykrycia wyładowań niezupełnych;

ii) zliczania wyładowań niezupełnych przez układ zliczania wyładowań (9);

PL 239 487 BI iii) filtrowania dolnoprzepustowego prądu płynącego przez badaną izolację obiektu (6) za pomocą filtra dolnoprzepustowego (7);

iv) oszacowania ładunku generującego wyładowanie za pomocą układu szacowania ładunku generującego wyładowanie (10).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że źródło napięciowe (1) dostarcza napięcie pochodzące z sieci elektrycznej, akumulatora lub generatora induktorowego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że źródło napięciowe (1) dostarcza napięcie stałe DC lub przemienne AC lub ich kombinację.

4. Układ do pomiaru rezystancji izolacji wykorzystujący do pomiaru napięcie stałe z jednoczesną kontrolą poprawności testu przy wykorzystaniu szacunkowego pomiaru wyładowań niezupełnych zawierający źródło napięciowe (1) dostarczające napięcie rzędu 2 V do 40 000 V, amperomierz (2), woltomierz (3), układ kontrolno-wyświetlający (4), co najmniej jedno źródło zasilania urządzeń (5) i badaną izolację obiektu (6), przy czym sygnały z woltomierza (3) i amperomierza (2) dostarczane są do układu kontrolno-wyświetlającego (4), który obrabia sygnały, steruje źródłem (1) i prezentuje wyniki pomiarów, znamienny tym, że dodatkowo zawiera układ zliczania wyładowań (9), układ szacowania ładunku generującego wyładowanie (10), co najmniej jeden filtr dolnoprzepustowy (7), który dostarcza sygnał do toru prądowego (2) oraz co najmniej jeden filtr górnoprzepustowy (8) dostarczający sygnały do układów zliczania wyładowań (9) oraz układu szacowania ładunku generującego wyładowanie (10) oraz układ kontrolno-wyświetlający (4) gdzie są dostarczane i prezentowane przetworzone wyniki pomiarów.

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że źródło napięciowe (1) jest źródłem sieciowym lub akumulatorowym lub generatorem induktorowym.

6. Układ według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że dostarczone przez źródło napięciowe (1) napięcie jest stałe DC lub przemienne AC lub stanowi ich kombinację.

7. Układ według zastrz. 4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że dodatkowo zawiera układy do pomiaru pojemności elektrycznej izolacji obiektu (6) oraz współczynniki polaryzacji dielektryka.