Роль классической мостовой схемы контроля изоляции полюсов системы постоянного оперативного тока

Здравствуйте! С вами Рик, инженер . Сегодня я расскажу об использовании реле контроля изоляции — устройства, позволяющего контролировать ток в цепях постоянного, переменного или выпрямленного напряжения. Компания выпускает реле контроля изоляции РКИ-1 и реле контроля тока утечки РКТУ-1 — эти устройства помогут вовремя обнаружить токи утечки и предпринять меры.

Повреждение изоляции может быть вызвано следующими факторами:

• физическое старение материала,
• механическое повреждение,
• прогорание изоляционного слоя при некачественном соединении,
• разрушение изоляции под действием климатических факторов — температуры, влаги, солнечного излучения и т. п.,
• загрязнение изоляции маслом, сажей и химически активными материалами, разрушающими поверхность изоляционного покрытия.

Подключение реле контроля сопротивления изоляции позволяет вовремя узнать о снижении качества изоляции и сохранить работоспособность дорогостоящего электротехнического оборудования.

Что такое реле контроля изоляции

Реле контроля изоляции позволяет непрерывно контролировать ток цепи (постоянного, переменного или выпрямленного напряжения) и сигнализировать о превышении величины выбранной установки. Пороговое значение сопротивления изоляции устанавливается с помощью регулируемого потенциометра, DIP- переключателя на лицевой панели или интерфейса.

Наиболее часто реле контроля изоляции применяют для непрерывного контроля цепей постоянного тока на объектах энергетики, включая газовую защиту трансформаторов, устанавливают на электрооборудовании с трансформатором с изолированной нейтралью, экскаваторах, кранах и т. п. Разработаны специализированные схемы реле контроля изоляции для шахтного оборудования, которое поставляются во взрывозащищённом исполнении.

Реле устанавливается со стороны питания и при замыкании на землю или обнаружении тока изоляции отключает вводной автомат, включает индикаторы с разным свечением и т. п. Современные реле контроля могут передавать информацию о параметрах электросети в систему мониторинга. Это очень удобно: при разветвлённой сети электрооборудования оператор имеет возможность отследить, как измеряется сопротивление изоляции реле на конкретном участке сети, что значительно облегчает поиск и устранение аварийной ситуации.

7.3. УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ТОКОМ В ШАХТЕ

Для сетей с изолированной нейтралью на практике получили применение устройства, контролирующие сопротивление изоляции фаз сети относительно земли посредством наложения постоянного контрольного (оперативного) тока (рис. 65). На таком принципе построены выпускаемые промышленностью аппараты защиты от утечек тока (реле утечки тока) для шахтных электрических сетей напряжением 127, 220, 380, 660 и 1140 В, необходимость применения которых предписывается Правилами безопасности.

По Правилам безопасности общее время отключения поврежденной сети напряжением 380 и 660 В не должно превышать 0,2 с, а напряжением 1140 В—0,12 с, другие параметры аппаратов защиты от утечек тока на землю для сетей напряжением до 1200 В регламентируются ГОСТ 22929—78 (СТ СЭВ 2309—80).

Номенклатура аппаратов общесетевой защиты, выпускаемых серийно для угольных шахт, приведена в табл. 28. Кроме того, в пусковых агрегатах, являющихся источником питания ручных электросверл и осветительных установок, применяется собственный блок защиты, встраиваемый в оболочку агрегата и имеющий параметры, аналогичные аппарату РУ-127/220.

Рис. 65. Схема, поясняющая принцип контроля изоляции и защитного отключения и использующая источник оперативного тока.

28. Номенклатура аппаратов общесетевой защиты, применяемых

на угольных шахтах

Аппараты РУ-127/220, РУ-380 и АЗУР1 имеют взрывозащищенное исполнение, соответствующее уровню РВ, аппараты РУ-1140, АЗУР2 и АЗУРЗ выполнены в виде блоков, встраиваемых в передвижные подстанции [4; 8].

Согласно Правилам безопасности защитное отключение сети напряжением до 1140 В должно осуществляться одним аппаратом защиты реле утечки тока в комплексе с коммутационным аппаратом на всю электрически связанную сеть (подключенную к одному или группе параллельно работающих трансформаторов). При срабатывании реле утечки тока должна отключаться вся сеть, подключенная к указанным трансформаторам, за исключением отрезка кабеля длиной не более 10 м, соединяющего трансформатор с общесетевым аппаратом (автоматическим выключателем).

В одну сеть включить несколько реле утечки нельзя из-за взаимного влияния друг на друга и возможного нарушения работоспособности защиты.

Принцип действия аппаратов защиты заключается в следующем (рис. 65). К трехфазной сети через обмотку реле К1 и трехфазный присоединительный фильтр сопротивлением Zф присоединяется один из зажимов аппарата, источник G которого дает контрольный (оперативный) ток. Второй зажим аппарата, идущий от этого источника, соединяется с землей. Замыкающий контакт К1.1 реле К1 включается в цепь отключающей катушки К2 обще-сетевого автоматического выключателя Q. Таким образом, между всеми фазами сети и землей имеется оперативное напряжение. Присоединительный фильтр, кроме обеспечения подачи напряжения от оперативного источника G на три фазы, осуществляет ограничение переменного тока сети, который может протекать по контрольной цепи на землю.

Принцип контроля сопротивления изоляции, примененный в схеме реле утечки аппарата РУ-127/220 с самоконтролем элементов схемы (рис. 66, а), заключается в том, что источник оперативного тока (выпрямитель V) через токоограничительные резисторы RB включен между тремя фазами сети и землей параллельно сопротивлению изоляции сети и измерительному реле К, присоединенному между нулевой точкой резисторов Rф и добавочным заземлением Д3. Оперативный ток, протекающий в цепи обмотки реле К, тем выше, чем больше сопротивление изоляции. При высоком сопротивлении изоляции сети реле К удерживает свой якорь, при снижении сопротивления увеличивается часть оперативного тока, ответвляющаяся по цепи утечки, а ток в цепи реле уменьшается и при сопротивлении изоляции, равном уставке отключающего сопротивления, становится равным току возврата реле, и последнее отпускает свой якорь. Затем реле К своими контактами воздействует на цепь управления магнитного пускателя и вызывает отключение сети.

Принцип самоконтроля исправности элементов схемы реле утечки заключается в том, что оно реагирует не на увеличение, а на снижение тока в реле К, поэтому повреждение схемы реле утечки, приводящее к уменьшению или к полному исчезновению тока в реле К, вызывает соответственно увеличение уставки реле утечки или отключение сети.

Для создания в обмотке измерительного реле К1 (рис. 66, б) тока, достаточного для притягивания его якоря, в схеме реле утечки применена кнопка S2 Взвод, при нажатии которой происходит шунтирование ограничительных резисторов R11 R11 и увеличение тока в обмотке реле К1. Последнее при этом замыкает свои контакты в цепи управления пускателем. При отсутствии утечек в сети оперативный ток протекает по цепи: ограничительные резисторы R4—R9 — диоды VI— V3 — резисторы R10 и R11 — зажим в — добавочное заземление Д3— конденсатор С — реле К1 — резистор R15 — резисторы R12 — R14. При снижении сопротивления изоляции цепи ниже критического значения реле К1 отпускает свой якорь, размыкает контакты, воздействуя на цепь управления магнитного пускателя.

Рис. 66. Упрощенная (а) и принципиальная (б) схемы аппарата (реле утечки) РУ-127/220 с самоконтролем исправности.

Для проверки исправности реле утечки необходимо нажать кнопку St Проверка, чем создается однофазная утечка через резистор R1 при напряжении сети 127 В или резисторы R1 и R2 при напряжении 220 В. При включении реле утечки в сеть напряжением 127 В резисторы R2, R10 и R15 шунтируются.

Для ввода в работу реле утечки аппарата РУ-127/220 необходимо повернуть рукоятку блокировочного выключателя в положение Включено и застопорить ее блокировочным винтом. При этом ручной пускатель ПРВ (ПРШ) должен быть отключен. Нажатием кнопки Пуск кнопочного поста КУВ-22 (КУВ-12) включают магнитный пускатель ПМВИ-13М. Если после отпускания кнопки Пуск пускатель сразу же отключается, это значит, что измерительное реле К1 не притянуло свой якорь и не замкнуло контакт 1(1,2 в цепи управления пускателем. В таком случае надо повторить операцию включения пускателя с помощью кнопки Пуск, но одновременно следует нажать кнопку Взвод на крышке аппарата. В связи с этим кнопочный пост КУВ-22 должен устанавливаться в непосредственной близости от реле утечки.

После включения пускателя ПМВИ-13М реле утечки оказывается под напряжением сети 127 В (220 В) и можно включить ручной пускатель ПРВ (ПРШ).

Упрощенная схема аппарата (реле утечки) РУ-380 с самоконтролем на напряжение сети 380 В приведена на рис. 67, а. Реле утечки состоит из трехфазного трансформатора Тру источника оперативного тока, собранного из диодов V8—V10, ограничительных резисторов R12, R13y R17, источника вспомогательного тока, состоящего из диодов V2y V6, V7 у двухобмоточного реле К1, стабилитрона V4, сглаживающих конденсаторов С1 и С4.

Источник оперативного тока подсоединен между землей и фазами сети с помощью трансформатора Тр, а также к цепи контроля изоляции, состоящей из стабилитрона V4, обмотки 1, 2 двухобмоточного реле К1 и фильтра присоединения (первичные обмотки трансформатора Тр). Сопротивление утечки RyT оказывается подключенным параллельно цепи контроля изоляции, поэтому ток в обмотке 1, 2 реле К7 достигает наибольшего значения при высоком сопротивлении изоляции. Обмотки Зу 4 двухобмоточного реле К1 подключены к вспомогательному источнику тока.

Обмотки реле утечки включены таким образом, что их магнитные потоки направлены встречно, причем магнитный поток вспомогательной обмотки больше, чем магнитный поток основной обмотки, но разность магнитных потоков недостаточна для притягивания якоря реле. При снижении сопротивления изоляции сети вследствие его шунтирующего действия ток в основной обмотке уменьшается и при сопротивлении изоляции (или утечки), равном сопротивлению срабатывания, результирующий магнитный поток становится достаточным для срабатывания реле. При этом оно своим контактом воздействует на цепь отключающей катушки коммутационного аппарата (фидерного автомата), который отключает сеть с поврежденной изоляцией.

Ввиду того что реле утечки реагирует на разность магнитных потоков основной и вспомогательной обмоток, любое повреждение схемы реле утечки, приводящее к уменьшению или к полному исчезновению тока в одной из обмоток, вызывает либо увеличение сопротивления срабатывания, либо отключение сети. В этом заключается принцип самоконтроля исправности элементов схемы реле утечки.

содержание .. 51 52 ..

Принцип работы

Ток и напряжение являются основными параметрами работы любой электроустановки, а значит, их контроль позволяет оценить работоспособность самого оборудования. Уменьшение тока в сети говорит о снижении нагрузки, а его увеличение — как об увеличении нагрузки (или перегрузке), так и появлении неисправности. Длительный режим работы с повышенным номинальным током является явным сигналом неисправности.

Реле тока ориентированы на минимальное и максимальное значение порогового тока срабатывания и могут выпускаться в электромагнитном, электронном и цифровом исполнении. За счёт простоты конструкции электромагнитные реле надёжны и отличаются невысокой ценой. Срабатывание реле происходит за счёт электромагнитной связи, которая создаётся при прохождении тока через катушку. По мере увеличения тока и достижения определённого значения, наводимая на катушку ЭДС преодолевает сопротивление пружины и происходит замыкание контактов.

Принцип работы электронного РКИ основан на управляющем контуре из одного или двух транзисторов (или тиристоров, ограничивающих резистор). Схема предусматривает наличие элементов преобразования тока для питания и модуль выполнения отключения, который так же может иметь и механические элементы.

Контроль над изоляцией

Сопротивление изоляции относится к важному параметру электротехнической продукции. Именно от нахождения параметра в установленных нормах зависит безопасность работы. Поэтому важно периодически замерять величину, вовремя выявляя отклонения. Кроме того, для промышленных объектов предусмотрена обязательная периодичность проведения измерений.

В соответствии с установленными нормами и правилами, измерения изоляции должны осуществляться:

• для передвижных или переносных установок не реже одного раза в полугодии;
• для внешних приборов и кабелей наружной прокладки, а также в помещениях с повышенной опасностью — не менее одного раза в год;
• для всех остальных случаев не реже одного раза в три года.

То есть в помещениях, например, таких как офис, магазин, школа, измерение на сопротивление должно выполняться не реже одного раза в 36 месяцев. После окончания испытаний в обязательном порядке составляется акт, в котором указываются измеренные данные. Если замеры неудовлетворительные, то электрический участок выводится в ремонт до момента его приведения к требуемым нормам.

Наглядные схемы

Цифровые устройства используются всё чаще. Их принцип работы основан на преобразовании поступающей информации о значениях тока в бинарный код, что позволяет отслеживать постепенное ухудшение качества изоляции и удалённо контролировать состояние сети. Такие устройства функциональны, имеют повышенную точность и широкие настройки входных параметров.

Реле контроля изоляции НТК «Приборэнерго»

Реле контроля изоляции РКИ-1 DIN

Устройство предназначено для измерения сопротивления изоляции всей цепи и выявления присоединений с поврежденной изоляцией. РКИ-1 DIN позволяет контролировать сопротивление каждого полюса относительно уровня «земли», контролировать ток аккумулятора, мониторить понижение/повышение тока на шинах оперативного тока. РКИ-1 DIN обеспечивает связь по интерфейсу RS-485 с протоколом MODBUS RTU.

Реле контроля тока утечки РКТУ-1

Прибор, позволяющий контролировать ток в цепях постоянного, переменного или выпрямленного напряжения. РКТУ-1 может контролировать ток утечки и качество изоляции цепей газовой защиты — факт срабатывания реле сигнализирует о значительном снижении сопротивления изоляции, выключает газовую защиту и формирует сигнал для включения предупредительной сигнализации. Настройка порогового значения тока срабатывания задается DIP- переключателем на лицевой панели реле. РКТУ-1 может применяться при номинальном напряжении от 24 до 220 В.

РКТУ-1

Продукция НТК «Приборэнерго» позволяет следовать требованиям ПУЭ и обеспечивать защиту промышленных электротехнических устройств от снижения качества изоляции и появлении токов утечки.

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).