Схемы контроля изоляции сети постоянного тока 220 (В)

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_1

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_3

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.

cvetovaya_markirovka_provodov_19

cvetovaya_markirovka_provodov_20

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:

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_4

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).

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_5

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_7

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_8

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_6

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_10

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).

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_9

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_11

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_12

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_13

Средняя точка резисторов соединяется с одним выводом миллиамперметра.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_14

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_15

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_16

Принцип работы схемы КИЗ.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_24

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_25

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_17

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_21

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

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_18

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).

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_22

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).

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_19

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_20

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.

Реле времени РЭВ 814. Назначение, технические характеристики и схема подключения

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.

Реле времени РЭВ 814. Назначение, технические характеристики и схема подключения

Реле времени РЭВ 814. Назначение, технические характеристики и схема подключения

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_23

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.

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.

kontrol_izolyacii_postoyannogo_toka_контроль_изоляции_постоянного_тока_26

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:


12 комментариев к записи “Схемы контроля изоляции сети постоянного тока 220 (В)”

  1. Валерий:

    Здравствуйте Дмитрий. Года полтора назад, случайно, попал на ваш сайт и с тех пор являюсь постоянным читателем.Спасибо за статью все предельно ясно даже вопросов нет.Удачи.

  2. Админ:

    Большое спасибо, Валерий.

  3. Сергей:

    интересно

  4. ПАВ:

    Админ, а разве такие схемы не подлежат аттестации как нестандартизованные средства измерений(НСИ)?
    На судах и плавучих буровых установках с подобным приходилось сталкиваться лет 30 назад, там система питания 220/380 механизмов изолирована от корпуса судна/ПБУ и везде ставили УКИ-1 для непрерывного контроля изоляции и отключения от генератора при утечке- тогдашний прообраз дифавтомата. И все это оформлялось как НСИ, писались бумаги, делался имитатор утечки, схема измерения скорости отключения, все это согласовывалось в Госстандарте и ежегодно проводились поверки силами МС предприятия.

  5. Алексей:

    Дмитрий!
    Статья написана замечательно, как и прочие на Вашем сайте. Спасибо.
    Только описанная Вами система контроля изоляции (СКИ), пожалуй, несколько устарела. Да, она вполне надёжна, но при этом очень малофункциональна. Как следствие, она съедает определённое количество времени обслуживающего персонала.
    Современные СКИ умеют не только определять несимметричное снижение сопротивление изоляции, но и многое другое, в т.ч.:
    - определяет симметричное снижение изоляции;
    - контролирует напряжение и перекос в сети (и сигнализирует о выходе параметров за установленные пределы);
    - осуществляет поиск присоединения с повреждённой изоляцией (до 4000 фидеров);
    - в определённых случаях даже возможна довольно точная локализация места повреждения.
    Думаю, называть подобные системы «приборами с тем же функционалом» не корректно.

  6. Алексей:

    На судах система контроля изоляции сети постоянного напряжения 24(В) встречается по схеме почти такая же, как в статье, только вместо двух добавочных сопротивлений установлены две сигнальные лампы на 24(В).
    Принцип работы следующий:
    Если Rиз обоих полюсов в норме,то при включении тумблера обе лампы светят одинаково (в пол-накала).
    Если у одного полюса Rиз становится меньше, чем у второго, то его лампа светит тусклее, а у второго ярче.
    Если у одного полюса Rиз стало равно нулю, то его лампа не горит, а у второго светит в полный накал.
    Соответственно, никакой сигнализации нет, только визуальный контроль.
    Кстати, для судового электромеханика поиск «ноликов» в сети переменного и постоянного тока одно из самых «любимых» занятий.

  7. ПАВ:

    Суда есть разные, схемы питания тоже. На тех, что приходилось обслуживать, ПКИ стояли только по цепи 220/380- с сигналом и отсечкой автомата в ГРЩ.
    Остальное- визуальный контроль

  8. Антон:

    Доброго времени суток. Спасибо за отличный сайт. У меня такой вопрос — должна ли быть разница потенциалов между любым из знаков оперативной цепи и землей при нормальном режиме работе, т.е. при отсутствии утечки тока на землю?

  9. Админ:

    Антон, между каждым полюсом, хоть плюсом, хоть минусом, относительно «земли» будет потенциал около 110 (В).

  10. Андрей:

    Не согласен с:
    » а покупать дорогостоящие приборы с тем же функционалом не целесообразно. Лучше освоить свободные деньги, например, на покупку электроизмерительных приборов для ЭТЛ.»
    Эти схемы для солдат вермахта, целесообразней потратить деньги на современные приборы контроля изоляции и жить спокойно, без шоковых ситуаций.

  11. Саке:

    Скажите пожалуйста по подробнее БПТ и БПН. Хотим отдельное статя про этих питаниях

  12. Админ:

    Саке, в ближайшее время про БПН и БПТ статей не будет. Может Вас какой-то конкретный вопрос интересует, так спрашивайте.

Оставить комментарий