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 .
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.
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 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 .
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.
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 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 .
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.
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?»
Здравствуйте. Расскажу сегодня про достаточно полезный в некоторых моментах автомобильный прибор - инвертор, который преобразовывает бортовое напряжение 12 вольт постоянного тока в переменное напряжение 220 вольт 50 герц.
В обзоре немного текста, фотографии прибора снаружи и внутри, а также осциллограммы выходного напряжения при разных нагрузках.
Сначала зачем это надо: В связи с отсутствием гаража, моя машина «живёт» на улице. Т.к. живу я на юге нашей страны, то это совсем не страшно для машины, но вот иногда появляется необходимость воспользоваться паяльником, а он у меня обычный на 220 вольт. Вот и приходится использовать различные варианты последовательного включения удлинителей, чтобы дотащить заветные 220 вольт с 3 этажа дома до машины. Вот чтобы больше не мучаться и был заказан маломощный инвертор.
Пришел в бумажном конверте:
Блистер обмотан «пупыркой», а также в комплекте уже почти традиционный подарок. Упаковка практически не пострадала:
Комплект состоит из инвертора, оборудованного разъёмом вставляемым в «прикуриватель», переходником под разные виды вилок (наши советские вилки вставляются и без переходника), а также инструкцией на китайском и английском языках:
Сразу предостережение: разъём для «прикуривателя» не оборудован предохранителем, поэтому пользоваться нужно учитывая данный факт:
Рассмотрим инвертор поближе:
Размеры прибора небольшие, примерно 9х6х5 см. На передней панели присутствует зелёный светодиод индицирующий работу, USB разъём для зарядки различных гаджетов, позволяющих это делать от USB, ну и выходная «розетка», в которую можно вставлять вилки маломощных потребителей (в моём случае паяльник и ноутбук).
Разбираем:
Корпус прибора сделан из алюминиевого сплава, который является сразу и радиатором для мощных транзисторов. Также можно заметить трансформатор с ферромагнитным сердечником. Для получения 5 вольт необходимых для USB разъёма, используется линейный стабилизатор 7805, который не оборудован радиатором, поэтому я бы не рекомендовал заряжать что-либо от этого разъёма.
Посмотрим что мы имеем на выходе:
Как и ожидалось, на выходе не синусоида, а меандр с паузой. В большинстве бытовых источниках бесперебойного питания (ИБП) форма выходного сигнала именно такая. Напряжение такой формы производители ИБП называют «ступенчатым приближением к синусоиде» (англ. - stepped approximation to a sine wave). Эта форма кривой позволяет, при правильно подобранных амплитуде напряжения и длительности пауз, выполнить требования разных нагрузок. Например при длительности паузы около 3 мс (для частоты 50 Гц) действующее значение напряжения совпадает с действующим значением синусоидального напряжения той же амплитуды. Амплитудное значение напряжения без нагрузки около 310 вольт, что соответствует напряжению в бытовой сети. Мультиметр показывает потребляемый ток от 12 вольтового аккумулятора. Т.о. ток «холостого хода» примерно 0,2А.
Нагрузим инвертор 25 ваттным паяльником:
Потребляемый ток поднялся до 2,2А, что и составляет примерно 25 ватт, однако уменьшилась амплитуда выходного напряжения до 250 вольт, но изменилась и форма выходного сигнала - уменьшились паузы, что должно скомпенсировать падение амплитуды. Могу констатировать, что паяльник нагрелся до необходимой для пайки температуры.
Нагрузим инвертор 60 ваттной лампой накаливания:
Потребляемый ток увеличился до 4,5 ампер, что соответствует 54 ваттам. Почему не 60? Потому, что инвертор уже не выдаёт требуемую мощность, амплитудное напряжение упало почти до 200 вольт, паузы также уменьшились, но это не помогло, т.к. падение мощности свечения лампы по сравнению с подключением к бытовой сети электроснабжения заметно на глаз.
100 ваттной лампы не нашлось, да и особого смысла нет. И так примерно всё ясно.
Что мы имеем в итоге: Небольших габаритов преобразователь напряжения, который можно использовать для приборов небольшой мощности: маломощных паяльников, ноутбуков…
В принципе я доволен результатом.
По цене сказать ничего не могу, т.к. рынок инверторов не изучал, а этот образец мне был предоставлен бесплатно магазином ChinaBuye.
Пытаясь повторить подобное устройство, я пришел к заключению: генератор передатчика по предлагаемой схеме плохо запускается. Приемник имеет малую чувствительность, схемы передатчика и приемника занимают много места с использованием звонковых трансформаторов.
Приемник и передатчик представляют собой отдельные блоки и должны располагаться в отдельных корпусах, изоляция которых должна соответствовать техническим условиям по безопасности. На основании вышеизложенного предлагаю свою разработку передатчика (рис.1) и приемника (рис.2).
Отсутствие трансформаторов в передатчике и приемнике позволяет сконструировать оба устройства на базе "вилок-двойников", которые включаются в розетки сети 220 В. В приемнике необходимые контакты исполнительного реле выводят на отдельный разъем или проводами.
Гасящие резисторы R1, R2 в передатчике и R1, R2, R3 в приемнике необходимо расположить на отдельных платах, так как они нагреваются. В авторском варианте они располагаются внутри коробок "двойников", вблизи штепсельных вилок при соответствующей доработке. По всему периметру коробок должны быть просверлены отверстия Ж4,5 мм: на "коротких" сторонах по 2 отверстия, на "длинных" по 3 отверстия для теплоотвода. В эти коробки должны быть вмонтированы дополнительные лепестки для монтажа резисторов. Схемы передатчика и приемника монтируют на отдельных платах и прикрепляют к корпусам "двойников". На каждой плате необходимо предусмотреть по два прямоугольных островка из фольги (4 шт. на плату) для припаивания к ним уголков с гайками для закрепления устройств коробами из изоляционных материалов. В авторском варианте короба изготовлены из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Заготовки коробов сложены внутрь фольгой и припаяны по углам.
При правильно выполненном монтаже устройства не требуют наладки. Для более точной настройки передатчика и приемника необходимо применить частомер, осциллограф и звуковой генератор. При этом частоту передатчика не "опускайте" ниже 80 кГц, так как гармоники на этих частотах дают помехи телевидению. В авторском варианте эти устройства работают на частотах 80-140 кГц.
Передатчик выдает сигнал довольно большой амплитуды, и даже не настроенный приемник "срабатывает" за десятки метров.
Настроенный приемник в резонанс частоты передатчика обладает большой чувствительностью и "чувствует" передатчик через несколько распределительных межэтажных щитов с другой "фазы".
В то же время большая чувствительность приемника приводит к его срабатыванию от других источников помех, например, от электросварки. Для снижения чувствительности в приемнике необходимо уменьшить емкость конденсатора С1 до оптимальной, а в передатчике уменьшить емкость конденсатора С1 или уменьшить количество витков катушки L1 в секции 3-4.
Разделительный конденсатор С1 в приемнике и в передатчике типа КСО-2, КСО-5 на рабочее напряжение 500 В. Реле типа РЭС34.0501, РЭК43.1001 на 12-14 В и ток срабатывания 20 мА. Резисторы R1-R3 типа МЛТ-2. Контурная катушка L1 передатчика намотана на каркасе под броневой сердечник типа СБ диаметром 22 мм, высотой 17 мм проводом ПЭВ-2 0,2-0,25 мм и имеет 75+20+60 витков.
Катушка L1 приемника намотана на каркасе под броневой сердечник типа СБ диаметром 17 мм высотой 11 мм проводом ПЭВ-2 0,1-0,15 мм и имеет 100+100 витков.
При использовании нескольких устройств в одной сети необходимо частоты передатчика и приемника разнести на десятки килогерц, а чувствительность и избирательность приемников довести до оптимальных. Мощность передатчиков также следует довести до необходимой.
При наладке устройства необходимо проявить осторожность, так как схемы приемника и передатчика находятся под напряжением 220 В относительно "земли". При соответствующей доработке данного устройства можно построить двустороннюю громкоговорящую связь, а также использовать устройство в качестве охранной сигнализации.
Данное устройство испытано в лаборатории "Радюаматора", так как в нем используется опасное для жизни переменное напряжение 220 В.
Литература: 1. Веснин Ю. Г., Анисимов Н. В. Справочник по транзисторным радиоприемникам, радиолам и магнитофонам.- Киев: Техника, 1986.