Контроль изоляции | Судовые электрические станции и сети

Страница 40 из 53

ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И СЕТЕЙ
§ 49. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ
Устройство контроля. При эксплуатации СЭС очень важны квалифицированное обслуживание, уход за электрооборудованием, соблюдение правил электро- и пожарной безопасности. Исправное состояние изоляции электрических сетей обеспечивает безаварийную и надежную работу электрооборудования.
Состояние изоляции сети в основном характеризуется ее сопротивлением Rиз току утечки через изоляцию, определяемому по закону Ома:

В судовых условиях состояние изоляции проверяют измерением ее сопротивления относительно корпуса и между электрическими цепями. Сопротивление зависит от степени нагрева кабеля, числа включенных элементов электрооборудования, температуры и влажности окружающей среды (при увеличении температуры и влажности сопротивление значительно уменьшается). Общее сопротивление изоляции между токоведущими частями элементов электрооборудования и корпусом измеряют при включенных приемниках и источниках тока под напряжением. Сопротивление кабельной сети и отдельных участков можно измерять при отключенных приемниках и источниках тока.

При определении сопротивления изоляции между отдельными жилами одного и того же кабеля приемники отключают. В противном случае измеряют также сопротивление приемников, которое значительно меньше допустимого для жил кабелей.
Нормы сопротивления изоляции электрических сетей установлены Правилами Регистра СССР в зависимости от назначения и числа подключенных элементов электрооборудования. Наименьшие значения сопротивления во время испытаний судна, измеренные относительно корпуса, приведены в табл. 29. Правилами технической эксплуатации установлены наименьшие значения сопротивления изоляции отдельных элементов электрооборудования, измеренные относительно корпуса (табл. 30).

Для электрических машин большой мощности, рассчитанных на более высокое напряжение, сопротивление (МОм) изоляции должно быть не ниже

Участки электрической сети	Сопротивление изоляции, МОм, при напряжении, В
	до 125	125—500	свыше 500
Осветительные устройства	0,3	1,0
Силовые приемники	1.0	1,0	2000 Ом на 1 В напряжения
Устройства и приборы управления судном, внутренней связи, сигнализации и др. (при отсутствии специальных приемников)	0,3	1,0

Таблица 30

Элементы электрооборудования	Сопротивление изоляции, МОм, для установок
	иовых или вtiiшедших из капитального ремонта	находящихся в эксплуатации
Отдельный фидер сети:		0,5
осветительной	1,5
силовой	1,0	0,5
Электрическая машина напряжением до 500 В н мощностью, кВт:		0,7
до 100	1,5
свыше 100	2,0	1,0
ГРЩ	2,0	1,0
Авральная сигнализация (вся сеть с включен-	1,0	0,5
ными приемниками)	0,3	0,3
Установка слабого тока (при напряжении до
100 В)

Сопротивление изоляции судовых сетей постоянного и переменного тока можно замерять централизованно с ГРЩ в рабочем состоянии сети (под напряжением) или на отключенных участках з нерабочем состоянии (при снятом напряжении).
В сильно разветвленных сетях с многими параллельными, электрическими цепями централизованным измерением невозможно точно установить участки сети с опасными повреждениями изоляции, так как большая часть цепей будет иметь высокое сопротивление изоляции, а небольшое их число — недопустимо низкое. Поэтому при эксплуатации необходимо систематически измерять сопротивление изоляции отдельных участков сети.

Сопротивление изоляции сетей в рабочем состоянии измеряют при номинальном напряжении. Для отключенных участков применяют переносной мегаомметр, изготовляемый на напряжение 500, 1000, 2000 В.
В сетях постоянного тока иногда можно приближенно измерять сопротивление изоляции при помощи двух вольтметров (отградуированных в омах), включенных между полюсами и корпусом шкалы. Ток утечки проходит через последовательно соединенные резисторы положительного  (+) и отрицательного  (—) проводов. В зависимости от сопротивления между обоими проводами и корпусом судна ток создает напряжения U ( + ) и U (—), пропорциональные сопротивлению изоляции. Состояние изоляции можно проверить двумя вольтметрами либо сравнением яркости свечения двух ламп, включенных последовательно, причем средняя точка соединена с корпусом.
Указанным методом нельзя контролировать состояние изоляции при одинаковом снижении ее сопротивления в обоих проводах, так как вольтметры сохраняют одинаковые показания. Его применяют для контроля не сопротивления изоляции полюсов, а соотношения этих сопротивлений.
При постоянном токе сопротивление изоляции сетей, находящихся под напряжением, измеряют по трем показаниям высокоомного вольтметра, которым замеряют с помощью переключателя напряжение на шинах ГРЩ и отдельно напряжения положительного и отрицательного полюсов по отношению к корпусу (рис. 92). По показаниям вольтметра рассчитывают сопротивление изоляции сети и каждого из полюсов по отношению к корпусу судна. Обычно для практического пользования на вольтметре наносят дополнительную шкалу сопротивления изоляции Ru3=f[U ( + ) + U (—)], учитывая, что напряжение сети и внутреннее сопротивление вольтметра постоянны.

Рис. 92. Схема контроля изоляции сетей постоянного тока вольтметром

Согласно трем показаниям вольтметра эквивалентное сопротивление изоляции определяют по формуле

где RB—сопротивление вольтметра;
U2, U3 — показания вольтметра в соответствующих положениях переключателя.

Для измерения сопротивления изоляции в сетях переменного тока при напряжении 127, 220 и 380 В используют щитовые мегаомметры Ml503, Ml603. 
Для трехфазных сетей переменного тока в основу большинства методов контроля изоляции положено измерение напряжения фазы по отношению к корпусу судна. В трехфазных сетях с изолированной нейтралью, находящихся под напряжением, для контроля применяют три вольтметра, включенные между каждой из фаз и корпусом: если сопротивление изоляции трех фаз одинаково, то все вольтметры покажут фазное напряжение.

Рис. 93. Схема контроля изоляции сетей трехфазного переменного тока
Разность потенциалов между фазами и корпусом определяется фазными напряжениями и напряжением смещения нейтрали. Последнее определяется несимметричностью полных сопротивлений изоляции фаз по отношению к корпусу. При снижении суммарного сопротивления в одной из фаз по отношению к другим двум показание вольтметра, подключенного к первой фазе, будет меньше двух других.

О  состоянии изоляции между фазой и корпусом можно судить по яркости горения подключенных здесь ламп при использовании одного вольтметра (рис. 93, а).
При одинаковых сопротивлениях изоляции каждой фазы по отношению к корпусу вольтметр будет показывать одинаковое напряжение, равное фазному. Другие возможные варианты состояния изоляции между фазой и корпусом судна представлены на рис. 93, б.
Рассмотренный метод контроля применим лишь по отношению к одной фазе, поэтому не может быть рекомендован для измерения общего сопротивления изоляции.
Сопротивление изоляции в сетях переменного трехфазного тока можно контролировать применением постоянного тока (рис. 93, в),

В схеме предусматривается последовательное включение выпрямителя с резистором, соединенным в искусственную звезду, которую через измерительный прибор (градуированный в килоомах) постоянного тока присоединяют к корпусу. При таком методе сопротивление изоляции не зависит от емкости контролируемой сети, поэтому получаются более точные результаты. Его применяют в схемах непрерывного контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока. Принятые на рисунке обозначения: П — переключатель; КВ — кнопка включения сигнальных ламп; ВУ — выпрямительное устройство.
В процессе эксплуатации электрооборудования необходим систематический контроль сопротивления изоляции всей сети, отдельных фидеров, элементов и устройств. При обнаружении пониженного сопротивления электрические машины, устройства, кабельные линии выводят из действия и принимают меры к устранению неисправности.
Устройство «Электрон-1 Р» (рис. 94). Устройство предназначено для непрерывного автоматического контроля сопротивления изоляции судовых сетей одно- и трехфазного переменного тока напряжением до 400 В, частотой 50—500 Гц, с незаземленной нейтралью, находящихся под напряжением и в обесточенном состоянии.
Устройство позволяет контролировать значение сопротивления изоляции в пределах 0—1 МОм, автоматически включает световую’ и звуковую сигнализацию при снижении сопротивления ниже уставки. Питание устройства «Электрон» осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В±10%. Погрешность измерения не превышает 5%, а сигнализации— 10% уставки.
Устройство в виде сварного корпуса имеет брызгозащищенное исполнение, состоит из измерительной и сигнализирующей частей, получающих питание от трансформатора напряжения ТрН.
Трансформатор состоит из обмоток первичной 1 и четырех вторичных 2—5. Измерительная часть питается от обмотки 2 выпрямленным отфильтрованным стабилизированным напряжением 150— 160 В, которое приложено к контролируемой сети. На время измерения к корпусу подводится напряжение через внутренний резистор R8 посредством кнопки включения прибора КВП.
В измеряемой цепи ток
В измерительную сеть включенвольтметр, отградуированный в мегаомах (Mfi), показывающий сопротивление изоляции контролируемой сети. При отсчете сопротивления изоляции нажимают кнопку КВП.
Сигнализирующими элементами устройства являются: делитель напряжения, состоящий из резисторов R29—R33 и терморезисторов R26—R28, двух триггеров, работающих в режиме ключа. Один триггер состоит из триодов Т1 и Т2, которые питаются от вторичной обмотки 3 трансформатора ТрН выпрямленным отфильтрованным стабилизированным напряжением 16,5 В, второй — из триодов ТЗ и Т4, питающихся от обмотки 4 напряжением 23 В.
При снижении сопротивления изоляции сети ниже заданного сопротивления уставки (R24+R29; R24+R30\ R26+R3)-, R27+R32; R28+R33) через стабилитроны Д24 и Д25 на триод поступает сигнал напряжением 17,4 В, вызывающий опрокидывание первого триггера. Далее происходит опрокидывание второго триггера, подающего сигнал на лампу CJI или звонок. При нажатии на кнопку исправности сигнализации ККС через 5—10 с должны загораться лампа СЛ и зазвонить звонок. Обмотка 5 трансформатора ТрН напряжением 3,3 В служит для создания отрицательного смещения триодов ТЗ, Т4 и обеспечения их тепловой стабилизацией. Переключатель Я переключает цепь сигнализации на различные уставки.
Устройство имеет пять уставок (0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,15 МОм), может быть установлено на ГРЩ или отдельно.

Приборы контроля сопротивления изоляции сетей переменного/постоянного тока (мегомметры)

SIM-Q (возможна поставка с первичной поверкой)

Щитовой мегомметр SIM-Q предназначен для контроля сопротивления изоляции в сетях одно- или трехфазного переменного тока, с изолированной нейтралью или без нее, находящихся под напряжением или обесточенных, в том числе с нелинейной нагрузкой. Мегомметр SIM-Q кроме индикации сопротивления изоляции, формирует релейный сигнал, если сопротивление изоляции упало ниже уставки, значение которой можно регулировать.

Контроль сопротивления изоляции осуществляется путем наложения напряжения постоянного тока на контролируемую сеть и измерения тока утечки между сетью и землей. В отличии от мегомметров AAL111 перед началом измерения прибор SIM-Q контролирует наличие постоянной составляющей в напряжении сети и учитывает ее значение при измерении тока утечки, чем обеспечивается корректная работа в сетях с нелинейной нагрузкой.

Пример заказа: SIM-Q диапазон измерений 10…0MОм, красный сектор 0.4…0MОм, тип контакта НЗ, емкость утечки 500μF

AAL

Щитовые мегомметры AAL предназначены для контроля сопротивления изоляции в сетях одно- или трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью или без нее находящихся под напряжением или обесточенных. Мегомметр AAL, кроме индикации сопротивления изоляции, формирует релейный сигнал при падении сопротивления ниже уставки, значение которой можно изменять.

Контроль сопротивления изоляции осуществляется путем наложения напряжения постоянного тока на контролируемую сеть и измерения тока утечки между сетью и землей. Шкалы сменные, с красным сектором в области низких сопротивлений. Данные приборы не предназначены для работы в сетях с нелинейной нагрузкой (полупроводниковые преобразователи). Для таких сетей рекомендуется использовать прибор SIM-Q.

Пример заказа: AAL диапазон измерений 10…0MОм, красный сектор 0.44…0MОм, питание 400В перем.тока

ADL

Щитовой мегомметр ADL предназначен для контроля сопротивления изоляции сетей постоянного тока с изолированным минусом от земли/корпуса судна (см. схему подключения в инструкции по установке).

В приборе ADL используется импульсное напряжение постоянного тока, которое подается в контролируемую сеть через известное сопротивление. Это сопротивление обозначается Ri, и его значение указывается на шкале.

Пример заказа: ADL измеряемая сеть/питание 24В пост.тока, диапазон измерения 0…50 кОм

6.2 Контроль изоляции судовых электрических сетей. Пки алгоритм контроля и диагностирования изоляции. Нормы сопротивления изоляции.

КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Изоляция электрооборудования является важнейшим его эле­ментом. От качества изоляции зави­сит работоспособность электрообору­дования СЭЭС. бесперебойность э.пектроснабжения, безаварийность его обслуживания, пожаро- и взрывобезопасность

Состояние судового электрооборудования зависит от факторов окр. среды и условий его функционирования.Под воздействием этих факторов меняются параметры изоляции эл. оборудования в процессе эксплуатации, что сказывается на ее качестве и условиях безопасного функционирования элетрооборудования

Известно много способов и средств контроля параметров изоляции судо­вого электрооборудования, главным образом, ее сопротивления, которое принято в качестве основного параметра определяющего состояние изоляции

На судах отечественной постройки устанавливают прибор контроля сопротивлення изоляции типа ПКИ. Он предназначен для контроля сопротивления изоляции судовых электрических сетей одно—трехфазного переменного тока напряжением 400 В, частотой 50 и 400 Гц и незаземленнои нейтралью как при наличии напряжения в контролируемой сети, так и при ее отсутствии. В основу работы прибора

ПКИ положен принцип использования постоянного тока, накладываемого наа электрическую систему.

Он не обладает функцией избирательности

Схема прибора ПКИ предусматривает возможность задания пяти уставок срабатывания по сопротивлению изоляции контролируемой сети со следующими погрешностями: кОм 500+ — 100, 200+ -60, 100+ -30, 50+ — 15, 25+ — 10. Этим обеспечивается универсальность прибора, т.е.возможность его использования в сээс с существенно различным составом сетей. кроме того предусмотрена возможность подключения к приборам ПКИ допол­нительной приставки, позволяющей измерять сопротивление изоляции од­новременно в 10 точках разобщенных электрических сетей.

Для описания алгоритма функцио­нирования ПКИ представим его в виде структурной схемы (рис. 7.8), учитывающей связи входов и выходов отдельных блоков. Функциональный блок / обеспечивает прибор напряже­ниями питания, необходимыми для работы элементов схемы. Блок выда­ет в схему: выпрямленное и стабили­зированное напряжение Uh подавае­мое в судовую сеть и необходимое для работы измерительного устройст­ва; выпрямленные напряжения U2 пи­тания блоков контроля и U3 выходно­го блока 4.

Измерительный блок 2 задает зна­чение уставки контролируемого сопро­тив пения изоляции сети и отфильтро­вывает переменную составляющую тока утечки через изоляцию. В этом блоке измеряется сопротивление изо чяиии сети ио отношению к корпусу. С его выхода снимается напряжение U’, пропорциональное сопротивлению изоляции сети.

В блоке контроля 3 сравнивается напряжение U’, кот. подается на его вход от блока 2 с напряжением уставки Uу. Если это напряжение превышает установленное значение Uу (U’>Uу) то блок контроля разрешает работу выходного блока 4. Выходной блок 4 осуществляет включение звуковой и световой сигнализации, извещающих о том, что произошло снижение сопротивления изоляции СЭЭС ниже установленной нормы.

Рис. 7.8 Рис. 7.9

Рис. 7.8 Структурная схема ПКИ

Рис. 7.9. Структурная схема системы диагно­стирования изоляции СЭЭС

Рассмотренный прибор обеспечива­ет обслуживащий персонал информа­цией о состоянии изоляции СЭЭС в целом. Вместе с тем поиск элемента СЭЭС, имеющего дефект в изоляции, т. е. сопротивление изоляции которо­го ниже установленной нормы, осно­вывается пока на личном опыте об­служивающего персонала и проводит­ся вручную путем поочередного от­ключения фидеров от ГРЩ. При этом отключаются и потребители, у кото­рых отсутствует повреждение изоля­ции, вследствие чего нарушается не­прерывность выполнения ими произ­водственных и технологических про­цессов.

В настоящее время известна систе­ма диагностирования изоляции СЭЭС переменного тока. Эта система опре­деляет элемент или участок СЭЭС с дефектом изоляции независимо от то­го, находится этот элемент или учас­ток под рабочим напряжением или обесточен. Система диагностирования включает в себя, объект диагностиро­вания — изоляцию СЭЭС; средства диагностирования — устройства и при­боры, позволяющие определить состо­яние изоляции элементов СЭЭС; уст­ройства связи объекта и средств ди­агностирования, к которым относятся датчики-трансформаторы тока нуле­вой последовательности (ТТНП) и линии связи; устройства управления и отображения информации.

Для составления алгоритма функ­ционирования системы диагностирова­ния изоляции СЭЭС представим ее в виде структурной схемы (рис. 7.9), учитывающей связи входов и выходов отдельных блоков

Функциональный блок / выдает необходимые напряжения питания ос­тальным блокам системы. Он обеспе­чивает генерирование тестовых сигна­лов (например, переменного тока час­тотой в несколько герц) и подачу их в судовую сеть и на обесточенные эле-менты СЭЭС, если необходимо опре­делить состояние их изоляции.

Кроме того, блок / выдает в изме­рительный блок 2 напряжения, про­порциональные токам утечки’ всей СЭЭС и ее отдельных элементов.

Блок 2 отфильтровывает сигналы помех, преобразовывает и измеряет напряжения, пропорциональные токям утечки и поступающие на его вход с функционального блока. С выхода блока 2 напряжения, пропорциональ­ные активным сопротивлениям изоля­ции всей СЭЭС и ее отдельных эле­ментов, подаются на вход контроли­рующего блока 3.

Блок 3 сравнивает напряжения, снимаемые с выхода блока 2, с напря­жениями уставок. В случае если эти напряжения превышают напряжения уставок, рассчитанные для всей СЭЭС is ее отдельных элементов, блок 3 раз­решает работу выходного блока 4.

Блок 4 включает звуковую и све­товую сигнализации, извещающие об­служивающий персонал о том, что изоляция СЭЭС имеет дефект, а так­же указывает место этого дефекта, т. е. номер элемента СЭЭС с дефектом изоляции. Выходной блок 4 осущест­вляет регистрацию результатов кон­троля для последующей их обработки.

Контроль изоляции судовых электрических сетей

При исправном состоянии изоляции электрических сетей обес­печиваются безаварийная и надежная работа электрооборудова­ния, безопасность обслуживания, а также пожарная безопас­ность.

Надежность судовых сетей зависит от состояния изоляции кабелей, распределительных устройств и аппаратуры между токоведущими частями и между последними и корпусом судна.

Состояние изоляции судовой сети в основном характеризует­ся электрическим сопротивлением токам утечки в сети через изо­ляцию. В судовых условиях состояние изоляции проверяется измерением ее сопротивления относительно корпуса и между электрическими цепями.

Величина сопротивления изоляции зависит от температуры на­грева кабеля и элементов электрооборудования, температуры и влажности окружающей среды. При увеличении температуры и влажности сопротивление изоляции значительно уменьшается. Общее сопротивление изоляции между токоведущими частями и корпусом элементов электрооборудования судовой сети изме­ряется при включенных потребителях и источниках под напря­жением. Сопротивление кабельной сети и отдельных участков может измеряться при отключенных потребителях и источниках тока.

При определении сопротивления изоляции между отдельны­ми жилами одного и того же кабеля необходимо отключить по­требители, так как при подключенных потребителях измеряется также сопротивление изоляции приемников, .которое значительно меньше нормального сопротивления изоляции жил кабелей.

Величина сопротивления изоляции судовых сетей зависит еще и от количества подключенных к сети элементов.

Нормы сопротивления изоляции электрических сетей установ­лены Правилами Регистра в зависимости от назначения и коли­чества элементов электрооборудования, подключенных к сети. Минимальные величины сопротивления изоляции отдельных фи­деров кабельных сетей при швартовных и ходовых испытаниях судна, измеряемые относительно корпуса, приведены в табл. 56.

Таблица 56

Назначение фидера	Минимальная величина сопротивления изоляции, мОм
	Напряжение сети, В
	До 100	100-500	свыше 500
Освещение	0,3	1,5	—
Силовой	—	1,0	5000 Ом на 1 В напряжения
Установки слабого тока (при от­сутствии специальных требований)	0,3	1,0	—

В период эксплуатации отдельный участок силовой сети с включенными распределительными устройствами при отключен­ных потребителях должен иметь сопротивление изоляции не ни­же 2000 ом на каждый вольт напряжения.

Ниже приведены некоторые данные величин сопротивления изоляции для нагретого состояния при относительной влажности 60—70%, установленные Правилами Регистра и техническими условиями на поставку судового электрооборудования:

обмотки электрических машин — 2 мОм;

обмотки трансформаторов — 2 мОм;

пускорегулирующие устройства аппаратуры — 5 мОм;

отдельно устанавливаемые контакторы — 10 мОм;

отдельно устанавливаемые коммутационные аппараты с руч­ным управлением и осветительная аппаратура — 20 мОм;

приборы слабого тока — 20 мОм;

нагревательные и отопительные приборы —1000 Ом на 1 э;

отдельные группы аккумуляторных батарей:

перед зарядкой — 1,0 мОм;

после зарядки — 0,5 мОм.

При эксплуатации электрооборудования силовых сетей со­противление изоляции относительно корпуса и между токоведу­щими частями различных полюсов (фаз) распределительных уст­ройств, коммутационной аппаратуры, электронагревательных приборов в зависимости от номинального рабочего напряжения должно быть не ниже следующих величин:

0,3 мОм — для устройств с напряжением до 100 В;

1 мОм — для устройств с напряжением от 100 до 500 В;

2000 Ом на каждый вольт напряжения — для устройств с U > 500В.

В судовых условиях эксплуатации сопротивление изоляции об­моток электрических машин мощностью до 100 кВт и напряжением до 500 В относительно корпуса и между обмотками при температуре, близкой к рабочей, должно быть не менее 0,7 мОм, а для машин большей мощности и рассчитанных на более высокое на­пряжение сопротивление изоляции не ниже мОм,

где U — номинальное напряжение обмотки (фазы), В;

Р — но­минальная мощность машины, кВА.

Сопротивление изоляции судовых сетей постоянного и пере­менного тока можно замерять централизованно с главного распределительного щита в рабочем состоянии сети (под на­пряжением) или на отключенных участках судовой сети в не­рабочем состоянии (при снятом напряжении).

В сильно разветвленных судовых сетях с многими параллель­ными электрическими цепями посредством централизованного измерения невозможно точно установить участки судовой сети с опасными повреждениями изоляции, так как большая часть це­пей будет иметь высокое сопротивление изоляции, а небольшое количество остальных цепей — недопустимо низкое. Поэтому при эксплуатации судовых сетей необходимо систематически изме­рять сопротивление изоляции отдельных участков судовой сети.

Сопротивление изоляции сетей, находящихся под напряже­нием, измеряется при номинальном напряжении сети. Для из­мерения сопротивления изоляции судовой сети и ее участков, не находящихся под напряжением, применяется переносный магни­тоэлектрический мегомметр, изготовляемый на рабочее напря­жение 100, 500, 1000 В (соответственно, 0—100, 0—500 и 0—1000 мОм).

В настоящее время на судах для измерения сопротивления изоляции сети переменного тока под напряжением применяются щитовые мегомметры типа М-143 и добавочные устройства, устанавливаемые на главных распределительных щитах.

При указанном способе контроля сопротивление изоляции не зависит от величины емкости контролируемой сети, и поэтому получаем более точные результаты измерения сопротивления изоляции относительно корпуса судна.

Рассмотренный способ применяется в ряде схем непрерывного контроля сопротивления изоляции судовых сетей на переменном токе.

Рис. 118. Принципиальная схема измерения и контроля сопротивления

изоляции сетей трехфазного переменного тока:

а — контроль вольтметром и лампами; б — контроль постоянным током;

П — пере­ключатель; КВ — кнопка включения сигнальных ламп; В — выпрямители

2.2. Контроль изоляции

Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и пораже­ний людей электрическим током. Контроль изоляции может быть приёмосдаточным, периодическим или постоянным (непрерывным). В мало разветвлённых сетях с изолированной нейтралью, где ём­кость фаз относительно земли невелика, сопротивление изоляции яв­ляется основным фактором безопасности. Поэтому ПУЭ требуют в се­тях до и выше 1 кВ с изолированной нейтралью осуществлять по­стоянный контроль изоляции.

В сетях с большой ёмкостью и в сетях с заземлённой нейтралью сопротивление изоляции не определяет безопасности, однако повре­ждение изоляции может стать причиной поражения при прикоснове­нии к изолированной токоведущей части. Поэтому и в таких сетях должен проводиться контроль изоляции, правда, можно ограничиться периодическим контролем.

Правила предусматривают проведение периодических проверок сопротивления изоляции мегомметром, измерительное напряжение которого должно быть равным или несколько большим номинального напряжения электроуста­новки, так как сопротивление изоляции является нелинейной функцией приложенного напряжения… Измеряется сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли и между фазами на каж­дом участке между двумя последовательно установленными предо­хранителями, выключателями и другими устройствами или за послед­ним предохранителем (выключателем). Сопротивление изоляции электропроводок (в том числе осветительных) и кабельных линий каж­дого участка в установках напряжением до 1000 В согласно ПУЭ и ПТЭЭП должно быть не ниже 0,5 МОм на фазу; распределительных устройств, щитов и токопроводов – не менее 1 МОм; кранов и лифтов – не менее 0,5 МОм. В результате измерений обнаруживаются участки с низким сопротивлением изоляции, требующие профилактических мероприятий для предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий Неудобство таких измерений состоит в том, что они должны проводиться при полном снятии на­пряжения с установки и при отключенных электроприёмниках (в осве­тительных сетях — при вывернутых лампах накаливания). В настоящее время разработаны приборы, позволяющие измерять сопротивление изоляции под напряжением и при включённых электроприёмниках.

Постоянный (непрерывный) контроль изоляции проводится под рабочим напряжением с подключёнными потребителями, поэтому °н даёт информацию о величине сопротивления изоляции всей

электроустановки. Наиболее простой схемой постоянного контроля изоляции является схема трёх вольтметров, представленная на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема трёх вольтметров

Принцип действия схемы трёх вольтметров можно уяснить с помощью векторных диаграмм (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Векторная диаграмма фазных напряжений( три стадии ухудшения изоляции фазы А):

а — при исправной изоляции фаз; б — при глухом замыкании фазы А на землю; в — при не­полном замыкании фазы А на землю

а б в

Рис. 2.2.. Три стадии ухудшения изоляции фазы А

а — изоляция исправна

б — глухое замыкание на землю фазы А

в — неполное замыкание на землю фазы А

При нормальном состоянии изоляции (рис. 2.2.а) каждый из вольтметров показывает напряжение соответствующей фазы отно­сительно земли. При полном (металлическом, глухом) замыкания одной из фаз, например, фазы А, на землю (рис. 2.2.6) вольтметра подключённый к этой фазе, покажет нуль, а вольтметры, подключённые к другим фазам — линейное напряжение.

На практике чаще возникают замыкания на землю через переходное сопротивление (неполное замыкание). В этом случае (рис.2.2.в) вольтметр повреждённой фазы покажет напряжение больше нуля, но меньше фазного, а вольтметры исправных фаз — напряжение больше фазного, но меньше линейного. Конкретныезначения показаний вольтметров определяются величиной переход­ного сопротивления в месте замыкания на землю.

Схема трех вольтметров не измеряет сопротивление изоляции, а лишь указывает на наличие или отсутствие замыкания на землю в электрически связанной сети. Конкретное место замыкания на землю определяется по­следовательным отключением потребителей (электроприемников).

При симметричном снижении уровня изоляции всех трех фаз вплоть до короткого замыкания все вольтметры будут показывать фазные напряжения, т.е. схема теряет работоспособность.

Следует подчеркнуть, что в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю искажаются лишь напряжения фаз и нейтральной точки относительно земли, тогда как напряжения меж­дуфазные (линейные) и напряжения фаз относительно нейтральной точки сохраняются неизменными, что видно из рис.2.2. Поэтому при указанных неисправностях электроснабжение потребителей не на­рушается. Вместе с тем режим однофазного замыкания на землю является аварийным и, согласно ПУЭ, должен быть устранен за время, не превышающее 2-х часов.

Опасность поражения электрическим током при косвенных прикосновениях может быть снижена применением двойной изоляции.

Двойная изоляция — изоляция в электроустановках напряжени­ем до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляции

Дополнительная изоляция — независимая изоляция в электро­установках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.

С двойной изоляцией изготавливаются отдельные электротехни­ческие изделия, например, ручные светильники, ручные электрические машины (электроинструмент), разделительные трансформаторы.

Сущность двойной изоляции заклю­чается в том, что помимо основного наносится еще один слой изо­ляции токоведущих частей, который предохраняет человека от прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, могущим случайно оказаться под напряжением. Для этого металлические корпуса электрооборудования покрывают слоем изоляционного материала и рукоятки изготовляют из диэлектрика. Недостатком такого покрытия является воможность его разрушения от механи­ческих воздействий, вследствие чего становятся доступными для прикосновения случайно оказавшиеся под напряжением металли­ческие нетоковедущие части. При этом разрушение второго слоя изоляции не влияет на работу электроустановки и поэтому при проверках не выявляется. Следовательно, такой способ не обес­печивает надежной защиты от прикосновения к токоведущим ме­таллическим частям и может быть использован для электрообору­дования, не подвергающегося механическим ударам.

Надежную защиту людей обеспечивает такой способ выполне­ния двойной изоляции, при котором корпуса электрооборудова­ния изготовляются из изоляционного материала. Такой корпус защищает от поражения электрическим током не только при пробое изоляции внутри изделия, но и при случайном прикосновении рабочей части электрооборудования к токоведущей части. При разруше­нии корпуса нарушается взаимное расположение размещенных в нем частей и электрооборудование продолжать работать не мо­жет. При этом сработает защита и отключит неисправное элек­троустройство от сети.

Если же корпус изделия ме­таллический, то роль дополнительной изоляции играют изоляционные втулки, через которые питающий кабель проходит внутрь корпуса, и изолирующие прокладки, отделяющие электродвигатель от корпуса. Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны быть присоединены к защитному РЕ – проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

На паспортной табличке электротехнического изделия с двойной изоляцией помещается знак — квадрат внутри квадрата.

При эксплуатации электроинструмента с двойной изоляцией необходимо ежемесячное испытание изоляции мегаомметром, а при каждой выдаче для работы — проверка отсутствия замыкания на корпус при помощи специального прибора — нормометра

В тех случаях, когда двойную изоляцию затруднительно применять по конструктивным причинам, например, в выключателях, щёткодержателях и др., используют усиленную изоляцию.

Усиленная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.

Контроль сопротивления изоляции сети и электроприёмниковДля чего.

ВЫПОЛНИЛ: ПОТАПОВ НИКОЛАЙ ГР.3501

Контроль изоляции

Контроль изоляции — измерение ее активного или омического сопротивления для обнаружения дефектов и предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий. Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок, поскольку сопротивление изоляции в сетях с изолированной нейтралью определяет величину тока замыкания на землю, а значит, и тока, проходящего через человека. В сетях напряжением выше 1000 В снижение сопротивления изоляции почти всегда приводит к пробою изоляции и глухому замыканию на землю

В электрических сетях и электроприемниках, изолированных от земли, условия электробезопасности и надежности энергоснабжения в значительной мере определяются состоянием изоляции, ее сопротивлением и емкостью относительно земли. Для обеспечения требуемого уровня сопротивления изоляции в электрической сети или конкретной электроустановке правила предписывают ведение непрерывного автоматического контроля

(мониторинга) сопротивления изоляции, осуществляемого устройствами контроля

изоляции.

Необходимость контроля

Сопротивление изоляции является основным показателем состояния изоляции, и его измерение является неотъемлемой частью испытаний всех видов электрооборудования и электрических цепей.

Устройства для контроля состояния изоляции

А – устройства, которые предназначенные для проведения непрерывного, автоматического контроля над состоянием сопротивления изоляционного покрытия сети или же установки относительно земли;

Б – инспекторские приборы, которые предназначены для проведения периодических контрольных замеров сопротивления изоляционного покрытия во время работы сети;

В – устройства, которые предназначены для селективного обнаружения в разветвленных электрических сетях присоединения (фидера) с пониженным уровнем сопротивления изоляции.

Контроль изоляции при обесточивании

Обесточить цепь, тщательно очистить изоляцию от пыли и грязи и на 2 — 3 мин заземлить объект для снятия с него возможных остаточных зарядов. Измерения следует производить при устойчивом положении стрелки прибора. Для этого нужно быстро, но равномерно вращать ручку генератора. Сопротивление изоляции определяется показанием стрелки прибора мегомметра. После окончания измерений испытываемый объект необходимо разрядить.

Для присоединения мегомметра к испытываемому аппарату или линии следует применять раздельные провода с большим со противлением изоляции (обычно не меньше 100 МОм).

Условия измерений

Значение сопротивления изоляции в большой степени зависит от температуры. Сопротивление изоляции следует измерять при температуре изоляции не ниже + 5°С, кроме случаев, оговоренных специальными инструкциями. При более низких температурах результаты измерения из-за нестабильного состояния влаги не отражают истинной характеристики изоляции.

Контроль без обесточивания

Для автоматизированного контроля сопротивления изоляции электрических

сетей применяют разные методы, однако наибольшее распространение получил метод наложения постоянного тока на контролируемую сеть переменного тока.

Разработанная в последнее время система диагностирования изоляции сводит к минимуму время поиска поврежденного

участка или элемента электрической сети. состав системы входят 4 блока

БФ совмещает функции источника питания остальных блоков системы и блока формирования контрольных напряжений с последующей выдачей их в сеть и на обесточенные элементы. Кроме того, это блок выдает в измерительный блок БИ напряжения, пропорциональные токам утечки всей системы и ее отдельных элементов.

В блоке БИ указанные напряжения преобразовываются и измеряются. С выхода этого блока напряжения, пропорциональные активным сопротивлениям изоляции всей системы и ее отдельных элементов, поступают на вход контролирующего блока БК, в котором сравниваются с напряжениями установок.

При снижении сопротивления изоляции до недопусти уровня блок БК разрешает работу выходного блока БВ

Последний включает сигнализацию, указывает номер элемента с дефектом изоляции и регистрирует результаты контроля.

Селективный контроль

Селективным принято называть действие защитного устройства, обеспечивающее отключение только поврежденного участка сети или элемента электрооборудования посредством ближайших к нему выключателей. Алгоритм селективного отключения присоединений должен быть составлен с учетом конфигурации сетей, их разветвленности, категории электроснабжения и т.д.

Необходимым (но не достаточным) условием селективности действия устройства является наличие у каждого контролируемого объекта (электрической цепи) датчика, контролирующего состояние сопротивления его изоляции.

Достаточным условием обеспечения селективности является выбор оптимального алгоритма опроса датчиков и команд на отключение аппаратов.

Контроль изоляции постоянного тока | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В сегодняшней статье я хочу рассказать Вам о том, как производится контроль изоляции постоянного тока напряжением 220 (В) на подстанциях нашего предприятия. Контроль изоляции сокращенно мы называем КИЗ.

Итак, все оперативные цепи у нас выполнены на постоянном токе.

К оперативным цепям относятся цепи управления высоковольтными выключателями, цепи релейной защиты  и автоматики (шинки ШУ), цепи включения или, по-другому, цепи соленоидов (электромагнитов) приводов выключателей (шинки ШВ), цепи аварийной и предупредительной сигнализаций (шинки ШС).

Также от щита постоянного тока (ЩПТ) у нас запитано аварийное освещение подстанций, правда в том случае, если отсутствуют автономные светильники аварийного освещения.

Источником постоянного тока служат аккумуляторные батареи (АКБ). АКБ являются самым надежным источником питания, т.к. обеспечивают необходимое напряжение для питания оперативных цепей в любое время суток. Правда для этого нужно иметь отдельное помещение, дополнительное оборудование в виде зарядно-подзарядных агрегатов типа ВАЗП и специально-обученный персонал для их обслуживания.

У нас на подстанциях все еще установлены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа СК-5. Правда не так давно мы стали переходить на новые необслуживаемые батареи типа Varta. Как-нибудь еще напишу об этом.

На удаленных подстанциях, где нет возможности запитать оперативные цепи от аккумуляторной батареи, в качестве источника постоянного тока применяются блоки питания БПН и БПТ.

Уровень напряжения оперативных цепей в основном у нас составляет 220 (В), реже применяется 48 (В), но это совсем на старых подстанциях.

Естественно, что в процессе эксплуатации необходимо контролировать сопротивление изоляции полюсов «+» и «-» относительно земли, иначе при утечке (замыкании) на землю, в зависимости от характера замыкания может, либо отказать (исчезнуть) управление подстанционным оборудованием, либо наоборот, произойти ложное его отключение или включение по обходным цепям.

Чтобы предупредить подобные случаи необходимо контролировать появление «земли» в цепях постоянного тока. Кстати, об этом также говорится и в ПУЭ, п.3.4.18:

Сети постоянного оперативного тока у нас очень разветвленные, поэтому без контроля изоляции их полюсов относительно земли нам точно не обойтись.

Повреждения в оперативных цепях необходимо как можно быстрее выявлять и устранять.

У нас применяются две схемы контроля изоляции:

• с двумя добавочными сопротивлениями и миллиамперметром
• с двумя добавочными сопротивлениями, миллиамперметром и токовым реле

А теперь каждую схему рассмотрим более детально.

Схема с двумя добавочными сопротивлениями и миллиамперметром

Простенькая схема, в которой «+» от щита постоянного тока (ЩПТ) подключается на вывод одного добавочного сопротивления (ДС), а «-» минус — на вывод другого добавочного сопротивления (ДС). С другой стороны их выводы соединены между собой в общую (среднюю) точку. Общая (средняя) точка соединяется с заземляющим устройством (ЗУ) подстанции через миллиамперметр (мА).

В качестве аппарата защиты в этой схеме установлены предохранители ППТ-10 со вставкой ВТФ с номинальным током 10 (А).

Вместо предохранителей ППТ-10 может быть установлен двухполюсный автомат АП-50 с номиналом 4 (А), 6,3 (А) или 10 (А). Вот пример:

Иногда, в разрыв между миллиамперметром и землей устанавливают тумблер или переключатель, чтобы цепь контроля изоляции была в работе не постоянно.

В моем примере установлен щитовой миллиамперметр типа М367. Его шкала выполнена с нулем посередине, т.е. он может измерять постоянный ток в обоих направлениях от 0 до 100 (мА).

Для контроля величины напряжения на этом щите постоянного тока (ЩПТ) установлен вольтметр типа М362 с пределом 250 (В).

В качестве добавочных сопротивлений используются проволочные резисторы с номиналом от 5 (кОм) до 5,7 (кОм). Эти резисторы у нас смонтированы в корпусе из под промежуточного реле РП-23.

Средняя точка резисторов соединяется с одним выводом миллиамперметра.

Второй вывод миллиамперметра соединяется через тумблер с заземляющим устройством («землей») подстанции.

Принцип работы схемы КИЗ.

Для лучшего понимания этой схемы, нарисуем ее более упрощенно и наглядно.

Добавочные сопротивления (R1) и (R2) образуют с сопротивлениями плюсового (R+) и минусового (R-) полюсов мостовую схему, в диагональ которой (точки 1-2) подключен миллиамперметр (мА) .

В нормальном режиме, т.е. при равенстве сопротивлений изоляции плюсового (R+) и минусового (R-) полюсов относительно земли, ток через миллиамперметр не идет, т.к. нет разницы потенциалов между точками 1 и 2. Это состояние называется уравновешенным состоянием моста, т.е. противоположные плечи моста равны: (R2)·(R+) = (R1)·(R-).

Предположим, что у плюсового полюса ухудшилась изоляция по отношению к земле, т.е. уменьшилось сопротивление (R+). Это приведет к нарушению соотношений плеч сопротивлений моста и вызовет протекание тока через диагональ моста от точки 2 к точке 1, в которой и подключен миллиамперметр. Стрелка миллиамперметра отклонится в сторону плюса, указывая на то, что замыкание на землю произошло на плюсовом полюсе.

И наоборот, если утечка произойдет на минусовом полюсе, т.е. уменьшится сопротивление (R-). Это опять же приведет к нарушению соотношений плеч сопротивлений моста и вызовет протекание тока через диагональ моста от точки 1 к точке 2. Стрелка миллиамперметра в этом случае отклонится в сторону минуса, указывая на то, что замыкание на землю произошло на минусовом полюсе.

Таким образом, по показаниям стрелки миллиамперметра можно определить в каком из полюсов ухудшилась изоляция.

Рассматриваемая схема достаточно простая, но хочется сказать и о ее недостатках. Первый недостаток заключается в том, что при одинаковом ухудшении сопротивления изоляции сразу на обоих полюсах (R+ и R-) относительно земли, данная схема никак не отреагирует.

И второй существенный недостаток состоит в том, что при появлении утечки в цепи постоянного тока не выдается никакого уведомительного сигнала на пульт старшему оперативному персоналу. Поэтому такую схему желательно применять на тех подстанциях, где постоянно находится дежурный оперативный персонал.

При сменных осмотрах оперативный персонал фиксирует показания миллиамперметра, и если обнаруживает ток утечки, то приступает к поиску поврежденной линии. Про то, как осуществляются поиски я скажу чуть ниже.

Напомню, что сопротивление изоляции шин постоянного тока должно быть не меньше 10 (МОм), а вторичных цепей управления приводами выключателей, релейной защиты и автоматики не меньше 1 (МОм): ПУЭ, таблица 1.8.34 и ПТЭЭП, таблица 37.

Схема с двумя добавочными сопротивлениями, миллиамперметром и токовым реле

Эта схема в отличие от предыдущей имеет автоматический непрерывный контроль за состоянием цепей постоянного тока.

Как и в предыдущей схеме, для измерения напряжения на щите установлен вольтметр типа М362 с пределом 300 (В).

Добавочные сопротивления номиналом 5,5 (кОм) установлены в корпусе промежуточного реле РП-23.

В этой схеме установлен щитовой миллиамперметр типа М340. Шкала имеет отметку «0» посередине для измерения постоянного тока в двух направлениях от 0 до 100 (мА).

Схема аналогична предыдущей, только дополнительно в цепь устанавливается токовое реле, которое при появлении тока в диагонали моста срабатывает и выдает сигнал в предупредительную сигнализацию, а оттуда, соответственно, на пульт старшему оперативному персоналу.

В качестве реле контроля изоляции постоянного тока в нашем случае применяется токовое реле ЭТД 551/40 при последовательным соединением обмоток с выставленной уставкой 16 (мА).

При возникновении утечки по одному из полюсов постоянного тока больше 16 (мА), реле срабатывает и выдает сигнал через указательное реле (в разговорном — «блинкер») в схему предупредительной сигнализации.

Предупредительный сигнал через устройство телемеханики выдается на пульт старшему мастеру оперативного персонала.

 

Кто и как ищет «землю» в цепях оперативного постоянного тока?

После полученного сигнала дежурные приступают к поиску той линии, где случилось замыкание на землю, путем поочередного отключения коммутационных аппаратов (рубильников, автоматов, предохранителей, различных переключателей и т.д.) на отходящих линиях щита постоянного тока (ЩПТ).

Кстати, токи замыкания на землю в цепях постоянного тока небольшие, что не вызывает срабатывания автоматов или сгорания предохранителей.

Методика заключается в следующем — дежурные поочередно и кратковременно отключают все отходящие линии на щите, и в то же время наблюдают за миллиамперметром. По местной инструкции начинать поиск необходимо с менее ответственных линий, например, цепей сигнализации и телемеханики, а затем уже переходить к более ответственным присоединениям.

При отключении поврежденной линии утечка на миллиамперметре исчезнет — он будет показывать «ноль». После этого к работе приступают релейщики. Напомню Вам, что релейная служба у нас входит в состав электролаборатории (ЭТЛ).

По возможности, поврежденная линия отключается и происходит поиск места повреждения. Линию необходимо поделить на отдельные участки и с помощью мегаомметра определить на каком участке произошло замыкание на землю. По своему опыту скажу, что каждый случай индивидуален, но в основном утечки возникают в кабельных линиях, на добавочных сопротивлениях, непосредственно на самих клеммниках или колодках и т.д.

Вообще хочу сказать, что мне очень нравится заниматься отысканием «земли» в цепях постоянного тока. Как-нибудь напишу об этом отдельный пост, если, конечно, Вам интересна эта тема.

Дополнение. Специально для Вас я снял видео процесса отыскания «земли» в цепях управления одного из фидеров.

Помимо рассмотренных в статье схем контроля изоляции существуют и другие. Также в настоящее время производятся специальные приборы-реле для контроля изоляции сети постоянного тока. Вот некоторые из них, которые встречались мне на выставках: Скиф, ИПИ-1М, РКИ-2-300 и многие другие.

Я пока не модернизировал и не менял существующие схемы, т.к. нареканий к ним нет, а покупать дорогостоящие приборы с тем же функционалом не целесообразно. Лучше освоить свободные деньги, например, на покупку электроизмерительных приборов для ЭТЛ.

P.S. На этом все. Спасибо за внимание. А в конце вопрос: «Какие схемы КИЗ оперативных цепей у Вас применяются?»

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями: