Application of network voltages to insulation monitoring in unearthed AC circuits with rectifiers

Maximum values of possible earth fault currents in low voltage unearthed AC networks supplying DC circuits through diode rectifiers are critical for evaluation of possible electric shock and fire hazards caused by insulation condition deterioration. A method for analytical determination of time functions of earth fault parameters, i.e. wire-to-earth voltages and currents is presented in the paper. Application of two characteristic parameters i.e. the phase voltage mean value and the phase voltages zero sequence component to insulation condition evaluation is discussed. A new method exploiting the phase voltages mean value for insulation resistance monitoring is presented.

Maksymalne wartości prądów zwarć z ziemią w sieciach izolowanych AC zasilających obwody DC przez prostowniki diodowe decydują o ewentualnych ryzykach porażenia osób, pożaru i wybuchu. W artykule przedstawiono metodę analitycznego wyznaczania przebiegów czasowych parametrów ziemnozwarciowych tj. napięć i prądów doziemnych; zagadnienie to było dotychczas pomijane w dostępnej literaturze. Wyznaczono zależności dla charakterystycznego parametru układów AC/DC IT, którym jest wartość średnia napięć fazowych strony AC. Omówiono przydatność tej wielkości dla kontroli izolacji tych sieci oraz lokalizacji doziemień. W oparciu o najczęstsze w praktyce przypadki pokazano, że składowa zerowa napięć fazowych spełnia funkcję sygnalizacji pogorszenia stanu izolacji praktycznie jedynie dla strony AC (rys. 4). Przy uszkodzeniach izolacji po stronie DC napięcie tej składowej w nieznacznym stopniu zależy od rezystancji zwarcia doziemnego. Z użyciem wartości zastępczej rezystancji izolacji całego układu AC/DC IT oszacowano maksymalny poziom prądu upływu decydujący o bezpieczeństwie porażeniowym i pożarowym sieci. W artykule zaproponowano nową metodę wyznaczania wartości zastępczej rezystancji izolacji całego układu. Procedura z użyciem dodatkowego rezystora testowego obejmuje pomiary wartości średniej napięć fazowych, na bazie których oblicza się wartość szukanego parametru. Oprócz prostoty i braku wrażliwości na pojemności doziemne metoda wyróżnia się uniwersalnością, gdyż uwzględnia upływności izolacji całej sieci AC/DC IT.