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.

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?»