CC BY
38
УДК 621.311
МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В НЕСИММЕТРИЧНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ
А.Б. УАХИТОВА
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г. Павлодар,
Казахстан
В статье предложена методика контроля состояния изоляции в электрической сети напряжением 6-10 кВ при повреждении одной из фаз сети. Использование данной методики позволит улучшить показатели точности при определении состояния изоляции в несимметричной сети напряжением 6-10 кВ.
Ключевые слова: электрическая сеть, проводимость изоляции сети, состояние изоляции.
В практике эксплуатации трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью напряжением выше 1 кВ имеет место ослабление изоляции между одной из фаз электрической сети и землей. Ослабление изоляции приводит к снижению надежности системы электроснабжения и уровня электробезопасности при эксплуатации электрооборудования.
Контроль состояния изоляции фаз электрической сети относительно земли имеет большое значение для своевременного устранения аварийных ситуаций в промышленных предприятиях. Для своевременного выявления дефектов на ранней стадии развития и предотвращения более серьезных повреждений необходимо использовать наиболее точные методы определения параметров изоляции сети.
В настоящее время предложено множество классификационных структур методов контроля состояния изоляции. Методы определения параметров сопротивления изоляции в электрических сетях можно классифицировать по следующим основным признакам: по степени обеспечения безопасности; по роду измерительного тока; по схемному и конструктивному решению; по типу измерения; по выходным параметрам.
Методы определения параметров изоляции, используемые на практике, по первому признаку можно разделить на две группы: со снятием рабочего напряжения; без снятия рабочего напряжения. Для получения достоверных данных более широкое применение получили методы измерения без снятия рабочего напряжения, то есть в реальных условиях эксплуатации электрооборудования [1].
К методам, относящимся к схемным и конструктивным признакам, можно отнести следующие группы, использующие: создание искусственного замыкания на землю (глухого или через дополнительную проводимость); создание искусственных напряжений смещения нейтрали и нулевой точки; использование мостовых и компенсационных схем; создание режима резонанса.
Согласно данной классификационной структуре к методам исследования параметров сопротивления изоляции предъявляются требования, исходя из конкретных условий производства:
• измерения должны производиться в наиболее характерных условиях эксплуатации электрооборудования;
• метод должен быть:
© А.Б. Уахитова Проблемы энергетики, 2012, № 9-10
- направлен на улучшение условий электробезопасности обслуживающего персонала;
- простым, надежным и удобным;
- максимально информативным;
- обеспечивать достаточную для практики точность.
Рассмотрим повреждение изоляции одной из фаз сети относительно земли при симметричной нагрузке. При этом напряжения фазы относительно земли не будут равны между собой. Напряжение фазы, где имеет место повреждение изоляции, будет иметь наименьшее значение по модулю.
Разработанный метод контроля состояния изоляции в несимметричной сети с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ при повреждении изоляции одной из фаз основан на измерении величин модулей линейного напряжения, напряжения фазы относительно земли, напряжения нулевой последовательности и измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения нулевой последовательности, до и после подключения между фазой электрической сети и землей дополнительной емкостной проводимости:
- проводимость повреждения изоляции между фазой сети и землей
g __U oUo1bo__(1)
Uл (Uo cos a1 - Uo1 cos a)'
- полная проводимость изоляции сети
^/3Uo1Uo 0
У =--, (2)
Uл (Uo cos aj - Uoi cos a)
- емкостная проводимость изоляции сети
b = Uoibocos a (3)
Uo cos a1 - Uo1 cos a '
где ai, a2 - угол сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения нулевой последовательности до и после подключения дополнительной емкостной проводимости; Uo - напряжение нулевой последовательности при угле сдвига фаз a, В; Uoi - напряжение нулевой последовательности при угле сдвига фаз ai, В; U-^ - линейное напряжение, В; - напряжение фазы относительно земли, В;
bo - емкостная дополнительная проводимость.
Активная проводимость определяется как геометрическая разность полной и емкостной проводимостей изоляции электрической сети [2].
Для разработки методики контроля состояния изоляции в несимметричной сети с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ используем данный метод контроля состояния изоляции.
Методика поясняется электрической принципиальной схемой (рисунок), содержащей: трехфазную электрическую сеть с фазами А, В и С; трансформатор напряжения TV; вольтметр PV1, измеряющий величину модуля линейного напряжения; вольтметр PV2, измеряющий величину модуля напряжения нулевой последовательности; вольтметр PV3, измеряющий величину модуля напряжения фазы относительно земли; измерительный прибор PV4, измеряющий угол сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения нулевой последовательности; коммутирующий аппарат QF; емкостную дополнительную проводимость Ъо,
состоящую из конденсаторов С1, С2, С3, включенных между фазой электрической сети и землей; активную проводимость повреждения изоляции между фазой сети и землей go (например, фазы А); емкостные проводимости изоляции сети ЪА, Ъв и ЪС; активные проводимости изоляции сети gA, gв и gc■
Рис. Электрическая принципиальная схема контроля состояния изоляции в несимметричной сети
напряжением 6-10 кВ
Для измерений величин модулей напряжений используются вольтметры типа Э-515 с классом точности 0,5 и с пределами измерения напряжения 0 150 В.
В качестве емкостной дополнительной проводимости используются косинусные конденсаторы с емкостью 0,22 мФ.
Контроль состояния изоляции в трехфазной несимметричной сети осуществляется по следующей методике:
1. Выбирается резервная ячейка с выключателем нагрузки QF комплектного распределительного устройства напряжением 6-10 кВ.
2. Производится опробование ячейки на работоспособность.
3. Для производства работ по подготовке коммутации силовых цепей, выкатывается ячейка выключателя нагрузки QF.
4. Между фазами ячейки выключателя нагрузки QF и землей подключается известная емкостная дополнительная проводимость, состоящая из конденсаторов С1, С2, С3.
5. На ячейке трансформатора напряжения ТУ производится проверка линейного
напряжения, напряжения нулевой последовательности и напряжения фазы относительно земли.
6. После проверки напряжений выкатывается ячейка трансформатора напряжения ТУ, на которой производится отсоединение провода выводя тем самым защиту от однофазного замыкания на землю, и подготавливаются цепи измерения величины модуля напряжения нулевой последовательности.
7. Закатывается ячейка трансформатора напряжения ТУ и на измерительные клеммы подключаются вольтметры РУ1, РУ2, РУ3, а также измерительный прибор РУ4.
8. После проведения всех подготовительных работ, указанных в подпунктах 1^7, производится вкатывание ячейки выключателя нагрузки QF и записываются показания измерительных приборов. После регистрации измеряемых величин выключателем нагрузки QF производится подключение емкостной дополнительной проводимости Ъо, состоящей из конденсаторов С1, С2, С3, и записываются показания измерительных приборов. После регистрации измеряемых величин при подключенной емкостной дополнительной проводимости Ъо производится отключение выключателя нагрузки QF.
9. После окончания эксперимента по пункту 8 ячейка выключателя нагрузки QF выкатывается, отключаются цепи включения емкостной дополнительной проводимости, и ячейка выключателя нагрузки вкатывается в исходное положение секции комплектного распределительного устройства. Аналогично производятся работы на секции трансформатора напряжения ТУ, где отключаются цепи подключения вольтметров РУ1, РУ2, РУ3 и восстанавливается цепь управления защиты от однофазного замыкания на землю.
Измерения должны проводиться в соответствии с требованиями техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей бригадой высококвалифицированных специалистов в составе не менее двух человек.
По полученным данным измерения величин модулей линейного напряжения, напряжения фазы относительно земли, напряжения нулевой последовательности, а также угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения нулевой последовательности, до и после подключения дополнительной емкостной проводимости, определяются параметры изоляции в несимметричной сети с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ по математическим зависимостям (1), (2) и (3).
Вывод
Предложенная методика контроля состояния изоляции в несимметричной сети с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ позволяет с достаточной точностью определять искомые величины, обеспечивая безопасность при производстве измерений. По достоверным значениям параметров изоляции в несимметричной электрической сети разрабатываются организационно-технические мероприятия, позволяющие повысить уровень электробезопасности при эксплуатации трехфазных сетей с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ. Разработанная методика обеспечивает простоту производства измерений и не требует создания специального измерительного прибора, так как измерительные приборы, которые используются при определении параметров изоляции, имеются в службе эксплуатации электротехнического оборудования предприятия.
Summary
The paper proposed a method for monitoring the state of insulation in the mains voltage of 6-10 kV is damaged one of the phases of the network. Using this technique will improve the accuracy in determining the rates of isolation in an asymmetric network of 610 kV.
Keywords: electrical network, conductivity of the insulation of the network, state of isolation.
Литература
1. Гладилин Л.В., Щуцкий В.И., Бецежев Ю.Г. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности. М.: Недра, 1977. 327 с.
2. Уахитова А.Б. Определение метода контроля состояния изоляции в несимметричной сети с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. Алматы: КазАТК, 2010. №6. С. 81-82.
Поступила в редакцию 29 июня 2012 г.
Уахитова Айгуль Ботановна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроэнергетика» Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова, Казахстан. Тел.: 8 (718) 2347186; 8 (705) 9869928. E-mail: a.uakhitova@mail.ru.
