Пофидерный контроль изоляции в цепях постоянного тока

Устройство автоматического пофидерного контроля изоляции — Завод «ЭНЕРГОСИСТЕМЫ»

Устройство автоматического пофидерного контроля изоляции — «СКИ-ЗЭС»

Устройство предназначено для безопасного контроля изоляции отходящих присоединений системы оперативного постоянного тока 110 — 220В. Система контроля изоляции «СКИ-ЗЭС» соответствует текущим требованиям для СОПТ по всем пунктам, имеется запас технических возможностей и настроек для более жестких требований к приборам контроля изоляции.

Для настройки системы не требуется дополнительного оборудования и программного обеспечения, установка параметров осуществляется на сенсорной панели, оперативно переключаются три языка панели управления — русский, английский, казахский или любой другой (по требованию Заказчика)

Собственное сопротивление прибора контроля изоляции относительно земли выбрано 150 кОм, что соответствует текущим требованиям и препятствует проникновению в сеть постоянного тока помех от контура заземления. Возможный заряд емкости сети, при сопротивлении 150кОм, нивелируется системой автоматического выравнивания напряжения полюсов. На практике, чтобы уменьшить перекос напряжения полюсов при замыкании на землю, используют мосты с низким сопротивлением, прибор допускает совместную работу с такими внешними мостами, мост подключается к любому резервному фидеру.

В меню «Установки» доступно изменение следующих параметров для включения сигнализации:

• Допустимое сопротивление изоляции шин, кОм
• Допустимый ток утечки фидера на землю, у.е.
• Допустимая разница напряжения шина (+) – земля, В
• Допустимая разница напряжения шина (-) — земля, В

СКИ имеет четыре режима работы:

1. Пассивный контроль параметров.
2. Пассивный контроль и стабилизация напряжения шин относительно земли.
3. Активный поиск и точный расчет сопротивлений
4. Ручной режим поиска.

1. Пассивный контроль

В пассивном режиме контролируются и отображаются на сенсорной панели

1. Разница напряжения полюсов относительно земли.
2. Показания сопротивления изоляции каждого фидера.
3. Текущие токи утечки фидеров на землю.
4. Показания сопротивлений изоляции шины (+) и шины (-) каждой секции относительно земли.
5. Дата, время и расчетные данные предыдущего поиска симметричного сопротивления изоляции.

При отсутствии расчетных данных отображается общее сопротивление изоляции шин (измеряемое традиционным методом) и надпись «Нет точных данных», т.к. при симметричном снижении Riso эти показания будут не действительны.

В режиме пассивного контроля физически невозможно определить такой параметр как симметричное снижение изоляции двух полюсов одного из фидеров. Для решения проблемы введено включение активного поиска и расчета сопротивлений по расписанию в заданное время и определенные дни недели.

2. Активный поиск и расчет сопротивлений

Поиск симметричного снижения сопротивления изоляции включается кнопкой «ПОИСК» или автоматически при отклонении параметров от нормы (если «авто-поиск» разрешен).

Контроллер следит за напряжением шин относительно земли и автоматически выбирает безопасный алгоритм работы, при поиске учитываются установленные пользователем ограничения. В процессе измерения плавно выравнивается напряжение полюсов, в процессе выравнивания накапливаются динамические данные и рассчитывается действительное сопротивление изоляции полюсов каждого отходящего фидера. Результаты расчета выводятся в синий (-) и красный (+) столбцы ( пунк 7, см. рис.), отчет по каждому фидеру записывается в архив на съемный USB накопитель.

3. Ручной режим

Ручной режим предназначен для сложных ситуаций, например, расчета сопротивления фидера с емкостью более 200мКф. По сути, это виртуальная лаборатория, с помощью которой, можно определить симметричное сопротивление изоляции фидера, не включая активный поиск.

Технические характеристики СКИ «ЗЭС»:

• Диапазон измерений в пассивном: от 1 до 300 кОм
• Диапазон измерений при поиске фидера: от 2 до 300 кОм
• Максимальное вносимое R шины относительно земли: 150 кОм
• Емкость измеряемой распределительной сети (фидера): более 200 мкф
• Уставка сопротивления изоляции шин: 3-300 кОм
• Уставка допустимой разницы напряжения полюсов для точности измерений ±5%: от 10 В

Настройка системы на объекте сводится к обнулению показаний чувствительных датчиков соответствующими кнопками на сенсорной панели, функция обнуления датчика защищена и доступна только при отключенном коммутационном аппарате отходящей линии.

4. Выравнивание напряжения полюсов относительно земли

Возможные сбои аппаратуры РЗА из-за разницы напряжения полюсов относительно земли описаны во многих источниках и регламентируются в различных требованиях, Например: при наличии в СОПТ двух АБ, при утечке на землю АБ1 шины (+) и утечке АБ2 шины (-) напряжение на развязывающих диодах РЗА может составлять до 400В. Для предотвращения подобных ситуаций введена система выравнивания и стабилизации напряжения шин относительно земли. Выравнивание происходит плавно, не допуская резких скачков напряжения шин относительно земли. Объединение секций с разными сопротивлениями изоляции становится безопасным.

Следует понимать, что стабилизация напряжения — режим не штатный и причину перекоса необходимо устранять. Перед отключением дефектной отходящей линии необходимо выключить режим стабилизации кнопкой на сенсорной панели, чтобы не произошло резкого перекоса напряжения шин относительно земли.

В режиме стабилизации, значения R изоляции шин и фидеров также действительны, как и в обычном режиме.

Источник

Схемы контроля изоляции сети постоянного тока 220 (В)

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.

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.

Источник