CC BY
24
УДК 621.311.048
КЛАССИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ изоляции в СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ Д01000 В
А.Б. Утегулов, Ж.А. Юсупов, Е. "Г Шахман, А. Н. Кузнецова, А. О. Байтемирова
, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Щ
В работе проводится исследование способов контроля |||| состояния изоляции в сетях напряжением до 1000В, в ходе ill которого были проанализированы существующие способы lifl контроля, В результате дана оценка эффективности всех рассмотренных способов контроля.
Бул жумыста 1000В дейт тораптардагы ощшулама кушн бацылау moci.idep зерттел1нген. Бар бацылау maci.iàepi талдалынеан. Нэтижестде барлыц бацылау твылдершщ тшмдШк багасы бершген.
In the work the research of isolation ways of the control of a condition in 1000 networks is carried out, during which the existing ways of the control are analyzed. As the result the estimation of efficiency of all considered control ways is given.
Состояние изоляции электроустановок является одним из решающих факторов, опреяеля-ющих безопасность эксплуатации электротехнического оборудования. Токи утечки на землю в электроустановках напряжением до 1000 В или токи однофазных замыканий на землю в электроустановках- напряжением выше 1000 В, обусловливающие различные виды опасностей (элекгролгравмы, пожары, вспышки или взрывы газа), определяются в конечном итоге величинами сопротивлений изоляции электрических сетей и их отдельных элементов.
Исходя из этого, необходимо развивать методы испытаний, которые обеспечивают повышение эффективности контроля оборудования при снижении трудозатрат на его проведение.
154
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
Все способы контроля состояния изоляции в сетях напряжением до 1000 В подразделяются на две группы: при отсутствии и при наличии рабочего напряжения как показано на рисунке 1.
Первая группа обладает существенным недостатком - измерение величин сопротивления изоляции не соответствует реальным условиям эксплуатации.
Вторая группа является более точной для определения параметров изоляции без снятия рабочего напряжения: метод прямого замыкания на землю, метод определения параметров изоляции за счет смещения нулевой точки.
Последний в свою очередь подразделяется на методы использующие введение дополнительной проводимости между фазой или нейтралью и землей, наложение определенного постоянного тока на сеть через исску-ственно созданную точку.
В качестве измерительного напряжения может быть использовано рабочее напряжение электроустановки или напряжение постороннего источника.
Основным методом, применяемым для исследования состояния изоляции электрических сетей являлся метод амперметра - вольтметра.
1. В результате измерений напряжения фазы сети по отношению к земле и тока однофазного замыкания данной фазы на землю определяется величина полной проводимости изоляции сети.
Для разделения полной проводимости изоляции на активную и реактивную составляющие измеряется дополнительно напряжение фазы по отношению к земле при введенной активной или реактивной проводимости, численно равной или близкой найденной полной проводимости изоляции.
2. Одна из разновидностей метода амперметра - вольтметра применена в устройстве контроля активного сопротивления изоляции электроустановок. Как и в первом случае определяются ток однофазного замыкания на землю и напряжение фазы сети относительно земли, после чего параллельно вольтметру подключается дополнительная проводимость, и измеряются напряжения всех трех фаз относительно земли, а также напряжение нулевой точки трансформатора относительно земли. После выполнения измерений определяется контролируемое активное сопротивление изоляции.
3. Принцип контроля параметров изоляции в схеме, заключается в подключении между нулевой точкой асимметра, составленного из актив-
ных сопротивлений, и землей источника оперативного напряжения промышленной частоты и последующих измерений тока в нулевом проводе и величины напряжения источника. Измерение токов и напряжения позволяет определить величину полного сопротивления изоляции.
4. Идея применения источника оперативного напряжения промышленной частоты и минимального числа измерительных приборов может быть положена в основу устройств контроля параметров изоляции электроустановок на переменном и постоянном токах. Схема позволяет производить измерения без нарушения нормальных условий эксплуатации контролируемой сети, для чего в конструкции устройства предусмотрен фильтр напряжения нулевой последовательности в виде звезды сопротивлений Я с нулевой точкой.
Вводные зажимы А и Б устройства присоединяются к контролируемой сети, если она находится под напряжением, или к любому другому участку сети, находящемуся под напряжением, если контролируемая сеть отключена. Непосредственное питание устройство получает от вторичной обмотки трансформатора. В качестве измерительного прибора используется магнитоэлектрический логометр Л.
При измерении полного сопротивления изоляции. Зажимы А и Б поочередно подключаются к различным фазам сети. Зажимы А и Б поочередно подключаются к различным фазам сети производятся три измерения напряжения и тока вторичной обмотки при напряжениях на первичной обмотке, равных по величине, но сдвинутых по фазе на 120 электрических градусов, причем стрелка показывает значения прово-димостей. Средняя арифметическая этих показаний определяет среднее значение полной проводимости и, как следствие, полного сопротивления изоляции сети.
Измерение омического сопротивления изоляции осуществляется путем наложения выпрямленного напряжения на переменное рабочее напряжение контролируемой сети.
Для исключений ложных срабатываний реле утечки при измерении сопротивления изоляции токовая рамка логометра может быть включена между нулевой точкой трехфазного дросселя и одной из фаз измеряемого ответвления сети через однофазный дроссель, причем к этой же фазе подсоединяется вторичная обмотка измерительного трансформатора, первичная обмотка которого подсоединена к магистральной части сети. В качестве источника постоянного оперативного напряжения используется постоянное напряжение устройства защиты ЗУ (реле утечки).
156
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
Методы, основанные на принципе активного двухполюсника. При применении метода амперметра - вольтметра используются два основных режима измерений: режим холостого хода (измерения напряжения) и режим короткого замыкания (измерения тока однофазного замыкания на землю). Использование последнего режима требует на период производства измерений отключения защиты от токов утечки, что делает процесс измерений в определенной степени небезопасным.
Указанный недостаток метода амперметра - вольтметра потребовал разработки новых, более безопасных методов измерений. Один из таких методов получил название метода амперметра, вольтметра и ваттметра или сокращенно метода ABB [8].
1. Метод ABB основывается на представлении трехфазной сети с изолированной нейтралью по отношению к ветви замыкания на землю с прово-димостью ЬД в виде активного двухполюсника.
Необходимость считаться с возможностью эксплуатации сетей в режиме смещенной нейтрали обусловило разработку нового метода измерения параметров изоляции, названного методом трех вольтметров или, сокращенно, методом ЗВ [8].
2. Схема для измерения параметров изоляции по методу ЗВ предусматривает также создание искусственной нулевой точки емкостями Со и введение дополнительной проводимости ЬД (в виде магазина емкостей МЕ).
Наряду с определением параметров изоляции электроустановок в целом важное значение имеет определение сопротивлений изоляции отдельных фаз контролируемых фаз электроустановок относительно земли. Для этой цели предложен метод, основанный на принципе искусственного смещения нейтральной точки на середину вектора линейного напряжения сети, что позволяет упростить и повысить точность определения полной проводимости изоляции фаз.
Фазочувствительныеметоды. Применение фазочувствительных приборов существенно упрощает и ускоряет процесс измерений при приемлемой точности.
Выполненный анализ различных методов [7], основанный на использовании фазочувствигельных приборов (векторметров, фазометров и т. п.), выявил ряд их существенных недостатков. Так, применение схемы моста без собственного питания затруднено вследствие сложности уравновешивания моста, схема с использованием векторметров предусматривает в процессе измерений режим замыкания фазы сети на землю и т. д.
1. В основе исходного метода измерений лежит положение, что к каждой фазе относятся два фазочувствительных прибора, для которых в качестве измерительного напряжения используется напряжение смещения нейтрали Ш'О, в качестве опорного напряжения используется для одного прибора фазное напряжение данной фазы, а для другого - линейное напряжение между двумя другими фазами. Приборы имеют профильные шкалы и расположены под углом 90° относительно друг друга.
2. Второй предложенный метод отличается тем, что несимметричную систему проводимостей изоляции фаз сети выравнивают включением в каждую из двух фаз с одинаковыми проводимостями изоляции регулируемых активных проводимостей равной величины. Изменяя эти проводимости, стремятся привести значение напряжения смещения нейтрали Ш'О к нулю.
Рис. 1
Классификация способов контроля состояния изоляции в сетях напряжением до 1000 В
158
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
ЛИТЕРАТУРА
1. Электротехнический справочник: Т. 3. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии/Под ред. И. Н. Орлова-М.: Энер-гоатомиздат, 1988.
2. Правила устройства электроустановок. СПб: Деан, 1999.
3. Серебряков А. С. Способ измерения установившегося значения сопротивления изоляции// Электричество. - 1999 - №5 - С. 40-43.
4. Цапенко Е. Ф., Случевский Е. Н., Чучелов Д.Н. Определение параметров изоляции фаз относительро в сети с изолированной нейтралью. Электричество - 1982 - №8 - С. 52-54.
5. Гладилин Л. В, Щуцкий В. И. и др. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности. М.: Недра, 1977.
6. Цапенко Е. Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. - М.: Энергоато-миздат, 1986.
7. Бессонов Е. А. Исследование способов измерения параметров изоляции шахтных низковольтных трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью: дисс. канд. техн. наук - Кемерово: КузПИ, 1967
8. Орлихин А. П. Разработка и исследование методов измерения параметров изоляции шахтных электрических сетей напряжением до 1000 В: дисс. канд. техн. наук - М: МГИ, 1970.
