Устройство контроля изоляции шин постоянного тока (7 видео)

Содержание

способ автоматического контроля сопротивления изоляции шин источников постоянного тока на корпус
Формула изобретения
Описание изобретения к патенту
Обслуживание источников оперативного тока — Схемы аккумуляторных установок и распределения оперативного тока
Контроль изоляции цепей постоянного тока.
💡 Видео

Видео:Реле контроля сопротивления изоляции. Назначение и работа наглядно.Скачать

способ автоматического контроля сопротивления изоляции шин источников постоянного тока на корпус

Классы МПК:	G01R31/02 испытание электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение
Автор(ы):	Ловушкин Иван Николаевич (RU) , Дубенко Владимир Алимович (RU)
Патентообладатель(и):	Открытое акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева» (RU)
Приоритеты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратно-программных комплексах (КПА) и в «интеллектуальных» средствах измерения сопротивлений изоляции цепей источников. Технический результат: повышение достоверности контроля сопротивления изоляции цепей гальванически связанных источников постоянного тока, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности контроля в случае преднамеренной связи общей минусовой шины с корпусом. Сущность: вначале определяют отсутствие короткого замыкания цепей источников постоянного тока на корпус. Для этого выполняют два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом: с включением в цепь измерителя тока ограничивающего резистора и затем с добавлением в цепь контрольного источника постоянного напряжения. По величине разницы токов судят о наличии короткозамкнутых цепей контролируемых источников постоянного тока с корпусом. При отсутствии короткого замыкания производят два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом с включением в цепь измерителя тока контрольного источника постоянного напряжения и без него. Вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции по разнице измеренных токов и величине напряжения контрольного источника. 3 ил.

Видео:Инновационное устройство контроля изоляции сети постоянного токаСкачать

Формула изобретения

Способ автоматического контроля сопротивления изоляции цепей гальванически связанных источников постоянного тока путем измерения корпусного тока и допускового контроля вычисленного эквивалентного сопротивления изоляции с помощью программного модуля с выдачей информации, отличающийся тем, что вначале определяют отсутствие короткого замыкания цепей источников постоянного тока на корпус, для чего выполняют два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом вначале с включением в цепь измерителя тока ограничивающего резистора, а затем с добавлением в цепь еще контрольного источника постоянного напряжения вычисляют разницу двух измеренных токов и по величине этой разницы судят о наличии короткозамкнутых конкретных цепей контролируемых источников постоянного тока с корпусом, а при отсутствии короткого замыкания производят два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом с включением в цепь измерителя тока контрольного источника постоянного напряжения и без него и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции по разнице измеренных токов и величине напряжения контрольного источника.

Видео:Устройства и системы контроля сопротивления изоляции в сетях постоянного тока производства ЭКРАСкачать

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области автоматического контроля сопротивления изоляции цепей нерегулируемых и регулируемых источников постоянного тока, гальванически связанных, имеющих одну общую шину, например минусовую, шин, находящихся под напряжением или обесточенных.

Известен способ определения сопротивления путей утечек тока на землю в электрических системах по а.с. 2010247. Этот способ применим, в частности, для определения путей утечек тока на землю полюсов гальванически связанных источников постоянного напряжения, соединенных последовательно (аккумуляторы). Поскольку каждый элемент аккумулятора имеет внутреннее сопротивление, то, шунтируя его, можно изменять напряжение на элементе и, зная напряжение на других, составить систему уравнений. При этом число элементов в системе может быть любым. Сопротивление шунта должно быть соизмеримо с величиной внутреннего сопротивления элемента.

Недостатком этого способа контроля является большое энергопотребление в процессе контроля последовательно соединенных источников электрической энергии и неработоспособность способа контроля последовательно соединенных приемников, когда сопротивление пути утечки меньше или равно сопротивлению витка. Аппаратура объекта контроля (ОК) не допускает работу при циклическом изменении напряжения питания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля сопротивления изоляции шин источников постоянного тока а. с. 309320, заключающийся в том, что перед каждым подключением контролируемой шины к чувствительному элементу ее замыкают на корпус через сопротивление, эквивалентное сопротивлению чувствительного элемента, это исключает влияние емкостного тока от конденсаторов.

Недостатком этого способа контроля является невозможность работы устройства при преднамеренной связи общей шины источников с корпусом.

Задачей предлагаемого способа является повышение достоверности контроля сопротивления изоляции на корпус цепей нерегулируемых и регулируемых источников постоянного тока, гальванически связанных, имеющих одну общую шину, например минусовую; шины могут быть под напряжением и обесточенными, и в случае преднамеренной связи общей минусовой шины с корпусом (расширение функциональных возможностей).

Эта задача достигается тем, что вначале определяют отсутствие короткого замыкания цепей источников постоянного тока на корпус, для чего выполняют два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом вначале с включением в цепь измерителя тока ограничивающего резистора, а затем с добавлением в цепь еще контрольного источника постоянного напряжения, вычисляют разницу двух измеренных токов и по величине этой разнице судят о наличии короткозамкнутых конкретных цепей контролируемых источников постоянного тока с корпусом, а при отсутствии короткого замыкания производят два измерения корпусного тока между общей, минусовой шиной и корпусом с включением в цепь измерителя тока контрольного источника постоянного напряжения и без него и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции по разнице измеренных токов и величине напряжения контрольного источника.

Контроль сопротивления изоляции шин источников по предлагаемому способу выполняется следующим образом.

Упрощенная электрическая схема гальванически связанных нерегулируемых источников объекта контроля приведена на фиг.1. V1, V2, V3, V4 — источники напряжения с общей минусовой шиной; V3, V4 — первичные источники питания объекта контроля ОК (блоки В1 и В2 соответственно), V1, V2- источники блока питания (С) ОК, блоки А1 и А2 блоки нагрузок (аппаратура) соответствующих источников, Rл — сопротивление линии, Rш — сопротивление шунта. Общая минусовая шина соединена с корпусом перемычкой mc вне блоков ОК.

Упрощенная электрическая схема варианта устройства, обеспечивающего контроль по предлагаемому способу, приведена на фиг.2. Устройство входит в состав контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) (на базе аппаратно-программных средств) и управляется программным модулем (ПМ) по определенному алгоритму. Устройство содержит (фиг.2): К1-К3 — реле, управляемое модулем выдачи команд КПА (модуль выдает команды по алгоритму ПМ); Ш — общая минусовая шина источников постоянного тока объекта контроля (ОК); К — корпус; ИП1 — измеритель тока в КПА; Vk — контрольный источник постоянного тока, Rогр — ограничивающий резистор, R — вспомогательный резистор для исключения разрыва цепи общий минус- корпус.

Устройство контроля корпуса подключается на время электрических испытаний ОК в разрыв между перемычкой заземления и корпусом согласно фиг.3.

Измерение всех напряжений источников ОК осуществляется измерительными модулями КПА. Устройство управляется программным модулем (ПМ), при этом автоматически исполняются последовательно повторяющиеся циклы контроля.

1. При выдачи команды на начало контроля шин источников ОК программный модуль формирует запрос напряжений источников ОК и на первое значение корпусного тока (Iк1) между минусовой шиной и корпусом с подключенным Rогр.

2. После запроса тока Iк1 выдается команда ТКУ2, по которой срабатывают реле К2 и К3 и в цепь измерителя тока подключается контрольный источник Vк. Через t1 (0.25 с) выполняется второе измерение корпусного тока(Iк2). После запроса тока Iк2 программный модуль вычисляет разность двух токов 1=Iк1-Iк2.

Время t1, пределы измеренных значений токов и вычисленного значения сопротивления изоляции для принятия соответствующих решений по алгоритму окончательно устанавливаются по результатам работы с объектом контроля.

3. Программный модуль выполняет анализ 1 (для случая Rогр=1 кОм, Vк=1 B):

— при 1=0 mА (Iк1=Iк2=0) цепей источников ОК, связанных с корпусом, нет, ПМ формирует параметр «система контроля корпуса» (СКК) СКК=1 (Норма),

— при 1=1mA (Iк2=Vк/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус общей минусовой шины, ПМ формирует параметр СКК=2;

— при 1=1mA (Iк1=V1/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус плюсовой шины источника V1, ПМ формирует параметр СКК=3;

— при 1=1mA (Iк1=V2/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус плюсовой шины источника V2, ПМ формирует параметр СКК=4;

— при 1=1mA (Iк1=V3/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус плюсовой шины источника V3, ПМ формирует параметр СКК=5;

— при 1=1mA (Iк1=V4/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус плюсовой шины источника V4, ПМ формирует параметр СКК=6;

— при 1=1mA (Iк1=V/Rогр mA) — короткое замыкание на корпус участка плюсовой цепи какого-либо источника, ПМ формирует параметр СКК=9;

— при 1 Rдоп (допустимая величина сопротивления изоляции, заданная на электрические испытания ОК), ПМ формирует параметр СКК=1.

Видео:Отыскание "земли" в цепях постоянного тока. Пример #1Скачать

Обслуживание источников оперативного тока — Схемы аккумуляторных установок и распределения оперативного тока

На подстанциях эксплуатируются аккумуляторные батареи с элементным коммутатором или без него. Схема установки с элементным коммутатором представлена на рис. 6.8. В ней имеется зарядный двигатель-генератор 1 и подзарядное выпрямительное устройство 5 . Элементный коммутатор 2 обеспечивает постоянство напряжения на шинах постоянного тока при заряде и разряде аккумуляторов. Он состоит из изолирующей плиты с расположенными на ней контактными пластинами, к которым подсоединены отводы от соединительных полос аккумуляторов. По пластинам и соответствующим шинам скользят щетки разрядная 3 и зарядная 4 . Они приводятся в движение вручную или от небольшого электродвигателя, управляемого дистанционно или с помощью устройства регулирования напряжения (АРН). Изменение числа подключенных к шинам постоянного тока аккумуляторов (регулирование напряжения) происходит без разрыва цепи тока и закорачивания аккумуляторов благодаря особой конструкции коммутаторов. В нормальном режиме работы при наличии подзарядного устройства разрядная щетка коммутатора (через нее теперь проходит небольшой подзарядный ток IПЗ ) устанавливается на 107-м элементе, чем обеспечивается на шинах напряжение 230 В. Концевые аккумуляторы с порядковыми номерами 108-125 не подзаряжаются. Они используются только в случае исчезновения напряжения на шинах с. н. подстанции и отключения подзарядного устройства.
На рис. 6.9 представлена схема аккумуляторной батареи без элементного коммутатора с ответвлениями от батареи для питания потребителей с различными требованиями к значению напряжения на шинах. При нормальной работе установки выпрямитель VS питает всех потребителей и подзаряжает всю батарею током IПЗ . Ответвление от аккумулятора с порядковым номером 108 дает возможность поддерживать на шинах напряжение около 230 В. В тех режимах работы (например, дозарядке), когда напряжение на элементах возрастает, а требования к значению напряжения остаются прежними (на шинах управления 230 В), предусмотрено ответвление от 100-го элемента батареи. Переключателем SA к шинам управления подключают 100 элементов, и напряжение на шинах будет равно 2,3×100=230 В. Некоторое повышение напряжения по сравнению с номинальным на шинах питания силовой нагрузки не представляет опасности для мощных приводов выключателей, так как при их срабатывании напряжение на шинах мгновенно понижается.

Рис. 6.8. Схема аккумуляторной установки с элементным коммутатором:
I — цепи управления; II — аварийное освещение; III — силовые цепи (электромагниты включения); IН — ток нагрузки; IПЗ — ток подзаряда

Рис. 6.9. Схема аккумуляторной установки без элементного коммутатора, работающей в режиме постоянного подзаряда:
I, II, III, Iпз — то же, что на рис. 6. 8

Дня формирования пластин и глубоких перезарядов предусматривают передвижной двигатель-генератор, который при необходимости доставляют на подстанцию.
Схема распределения оперативного тока. От шин постоянного тока отходят цепи, питающие группы электроприемников различного назначения. Цепи управления, сигнализации и аварийного освещения обычно защищаются автоматическими выключателями, цепи питания электромагнитов включения — предохранителями.
При централизованном распределении оперативного тока для питания силовых цепей выключателей вблизи их приводов имеются шинки постоянного тока, соединенные между собой кабелями по кольцевой схеме (рис. 6.10). Для надежности питания кольцо секционируется при помощи установленных в шкафах секционных рубильников Р1-2, Р3-4 . Секции кольца питаются от шин постоянного тока отдельными линиями. Аналогичные схемы выполняются для каждого РУ.
Питание цепей управления и сигнализации обычно осуществляется по схеме, показанной на рис. 6.11. Над панелями щита управления прокладываются шинки управления +ЕС1, -ЕС1, +ЕС2, -ЕС2 , шинки сигнализации +ЕН, -ЕН и шинка мигающего света (+)ЕР . Если на щите управления несколько рядов (секций) панелей с мнемосхемами РУ разных напряжений, то шинки разделяются на участки и располагаются над каждым рядом. Участки соединяются между собой кабельными перемычками через рубильники S4-S7 и S11-S14 . Участки шинок могут соединяться в кольцо, но обычно делятся примерно на равные части, каждая из которых получает питание от соответствующей секции щита постоянного тока. Секционирование шинок на щитах постоянного тока выполняется для повышения надежности питания нагрузки и резервирования питающих линий в случае их повреждения и отключения.
Питание цепей управления отдельных присоединений осуществляется через предохранители или автоматические выключатели и переключатели, с помощью которых питание каждой цепи может отключаться или переводиться на питание от шинок ЕС1 или ЕС2. Цепи сигнализации получают питание через переключатели, имеющие два положения: «Включено» и «Отключено».

Рис. 6.10. Схема питания электромагнитов включения приводов выключателей на открытом РУ 110 кВ

Видео:5.2 Порядок действий при отыскании замыкания на землю в цепях постоянного оперативного токаСкачать

Контроль изоляции цепей постоянного тока.

В процессе обслуживания установок постоянного тока необходимо следить за состоянием изоляции токоведущих частей относительно земли. Понижение сопротивления изоляции на одном полюсе может привести к образованию обходных цепей через землю и самопроизвольному включению или отключению коммутационных аппаратов и просто ложным сигналам, дезориентирующим персонал. Для непрерывного контроля за состоянием изоляции применяются специальные устройства (рис. 6.12), позволяющие в любой момент измерить сопротивление изоляции, а при значительном понижении его на одном полюсе (до 20 кОм в установках напряжением 220 В и 10 кОм при напряжении 110 В) привлечь внимание персонала звуковым и световым сигналами. Следует заметить, что при симметричном понижении сопротивления изоляции на обоих полюсах устройство не работает. Устройство контроля изоляции подключается к шинам постоянного тока. Оно выполнено по принципу моста с гальванометром в одной диагонали. При равенстве сопротивлений изоляции полюсов (R (+)=R (-)) мост уравновешен и напряжение на диагонали моста равно нулю. При понижении изоляции одного полюса равновесие моста нарушается и в диагонали появляется ток, вызывающий срабатывание сигнального реле KV . По гальванометру, шкала которого градуируется в омах, оценивается сопротивление изоляции полюсов.
Понижение изоляции каждого полюса определяется поочередным нажатием кнопок К (+) и К (-). Сопротивление изоляции полюсов относительно земли для всех электрически связанных цепей постоянного тока должно поддерживаться на уровне не ниже 1МОм.
Изоляция цепей переменного оперативного тока также контролируется с помощью специальных устройств, выполненных по схемам измерительных мостов.
Определение места повреждения изоляции цепей постоянного тока. Не существует специальных приборов и устройств, с помощью которых можно было бы определить место нарушения изоляции или замыкание цепи на землю. Методика отыскания места повреждения изоляции носит визуальный характер.
Поиск производится путем разделения сети постоянного тока секционирующими аппаратами на независимые участки, каждый из которых питается от отдельного источника (один — от аккумуляторной батареи, другой — от двигатель-генератора или выпрямительной установки). При этом проверяется сопротивление изоляции цепей каждого участка, и таким образом сразу же выявляется участок, от шинок которого питается цепь с поврежденной изоляцией. Далее, поочередным переключением цепей с одного участка на другой, либо кратковременным снятием напряжения с отдельных цепей, устанавливается цепь, имеющая повреждение изоляции. Цепь определяется наблюдением показаний устройства контроля изоляции после выполнения каждой операции переключения или отключения той или иной цепи. Очевидно, что в поиске желательно участие двух лиц: одно — проводит операции с рубильниками, переключателями, автоматическими выключателями цепей, второе — наблюдает за показателями прибора контроля изоляции.
Выявленная цепь с пониженным сопротивлением изоляции или с замыканием на землю переводится на автономное питание от резервного источника, если имеется такая возможность.
Само место повреждения изоляции цепи далее обнаруживается визуально, а также путем отключения цепи, деления ее на части и измерения мегомметром сопротивления изоляции каждого ее участка. Визуальному осмотру подлежат открытые для наблюдения участки цепей, например цепи в приводах выключателей, сборки постоянного тока и т.д.

Рис. 6.11. Схема питания цепей управления и сигнализации подстанции:

SA1-SA6 — переключатели; S1-S19 — рубильники; S20 — секционный рубильник

Рис. 6.12. Схема устройства непрерывного автоматического контроля состояния изоляции цепей постоянного оперативного тока

К поиску повреждений изоляции в цепях управления и защит привлекаются работники служб релейной защиты, автоматики и измерений (РЗАИ). Последовательность операций устанавливается местной инструкций. Целесообразно начинать операции с менее ответственных цепей (сигнализации, телемеханики, связи) и заканчивать более ответственными (управления, релейной защиты и автоматики).
Если в процессе поиска ни на одной из цепей не будет обнаружено повреждение изоляции, следует предположить, что повреждение может быть на источнике питания или на шинках постоянного тока. В этом случае необходим их тщательный осмотр.