Задача Х На некоторых подстанциях используют постоянный оперативный ток, для контроля изоляции цепей которого применяют стационарные приборы А1, подключаемые к полюсам каждой из сетей (рис. Х1).

 

 

Рис. Х1 Подключение стационарного прибора контроля изоляции

Сопротивления изоляции проводников на рис. Х1 относительно земли (проводник PE) изображено на схеме в виде резисторов Rиз + и   Rиз-.

Работает устройство следующим образом- при снижении сопротивления изоляции прибор A1 замыкает свой контакт A1:1 и формирует сигнал о снижении сопротивления изоляции

контролируемой сети. [Л1].

        На подстанции с двумя разными номинальными напряжениями, например 220В и 60 В, были установлены три стационарных прибора контроля изоляции (рис.Х2).

       

 

Рис. Х2 Контроль изоляции двух сетей тремя приборами

 

По замыслу разработчика схемы два из них (А2 и А3) контролируют сопротивления изоляции сетей напряжением 220В и 60 В, а третий (А4) – сопротивление изоляции между двумя системами постоянного тока.

        Информация о срабатывании каждого из устройств отображается с помощью сигнальных ламп (рис. Х3).

 

 

Рис. Х3 Сигнализация о срабатывании устройств контроля изоляции

 

При использовании такой системы контроля изоляции оказалось, что при повреждении изоляции в сети 220В, срабатывает не только устройство А2, но и устройство А4.

В работе [Л2], описывающий этот дефект   автор констатирует, что установить причину срабатывания устройства не удалось, поэтому было предложено несколько изменить схему сигнализации (рис. Х4).

 

 

Рис. Х4 Измененная схема сигнализации

 

Требуется найти причину одновременного срабатывания двух стационарных устройств контроля изоляции.

 

Комментарий и ответ на задачу

К задаче Х. Прежде всего следует обратить внимание на такой важный факт – изменение в схему (введение дополнительных размыкающих контактов А2:2 и А3:2 на рис.Х4) были внесены без выяснения причин одновременного срабатывания двух стационарных устройств контроля изоляции А2 и А4 (рис. Х2).

При поиске причины срабатывания следует учесть, что один прибор, а именно А4 (рис. Х2), подключен не так, как два других (А2 и А3).

Измерительные цепи устройств А2 и А3 включены согласно рекомендациям их изготовителя – параллельно сопротивлению изоляции каждого из полюсов сети относительно «земли», в качестве которой выступает проводник РЕ. 

В то же время, вывод РЕ прибора А4 подключен к положительному полюсу цепи оперативного тока напряжением 60 В.

Для правильного ответа на вопрос, заданный в условии задачи Х составим эквивалентную схему контроля изоляции (рис. Х5).

 

 

Рис.Х5 Эквивалентная схема контроля изоляции

 

После изучения методов поиска дефекта, описанных в данной книге, можно утверждать, что при перед принятием решения об изменении схемы сигнализации (см. рис. Х4) был пропущен важный этап – подробный анализ работы схемы, в которой обнаружен дефект.

Главный вывод, который нужно было сделать после ознакомления с задачей – срабатывание одного из устройств, без всяких оснований оцененное как «ложное», происходит из-за взаимодействия измерительного прибора А4 (см. рис. Х2) с цепями, связанными с разными источниками оперативного напряжения (неправильное включение устройств привело к образованию лишних цепрей).

На самом же деле причина «ложного срабатывания» одного из стационарных устройств осталась невыясненной, о чём в [Л2] написано так:

«Почему происходит ложное срабатывание прибора …, установить не удалось даже после консультаций с производителем…».

Из текста задачи невозможно установить, была ли проверена правильность срабатывания каждого из устройств при включении их по предложенной производителем схеме поверки (подключение на вход устройства сопротивления, соответствующего уставке его срабатывания).

В связи с тем, что изготовитель устройств не разрабатывал схему их включения, приведенную на рис. Х2, то по формальным признакам предъявить претензию к неправильной работе устройств в такой схеме не представляется возможным.

Неисправность одного из приборов не представляет интереса для данной задачи, поэтому будем считать, что все приборы исправны и соответствуют требованиям, предъявляемым к ним, т.е. они срабатывают при снижении сопротивления изоляции ниже заданной уставки.

Производитель прибора рекомендует схему включения, приведенную на рис. Х6, когда оба входа подключены к шинам постоянного тока одного и того же источника напряжения, а общая точка – к проводу PE.

 

 

Рис. Х6 Подключения стационарного прибора контроля изоляции А1 к цепям оперативного тока

 

Именно так и включены два прибора (А2 и А3) в рассматриваемой схеме (см. рис. Х2) и поэтому они измеряют сопротивление изоляции сетей 220В и 60В относительно земли (проводника РЕ).

Однако в реальной схеме (см. рис. Х2), третий прибор включен по-иному, вместо провода РЕ общая точка входных цепей прибора подключена к одному из полюсов сети с напряжением 60 В, т.е. к другому источнику напряжения.

В результате входы прибора А4 (см. рис. Х2) подключены не к сопротивлению изоляции полюса оперативного питания относительно провода РЕ, а к некоторому эквивалентному сопротивлению (рис. Х7), значение которого не превышает 0,66 сопротивления изоляции каждого из полюсов относительно проводника РЕ и других полюсов.

 

 

Рис. Х7 Эквивалентное сопротивление изоляции

 

Следовательно, прибор А4, подключенный по схеме, приведенной на рис. Х2, покажет значение сопротивления, отличающееся в меньшую сторону от сопротивления изоляции.

Установив тем или иным образом факт исправности всех устройств контроля изоляции после «ложного» срабатывания одного из них, необходимо измерить сопротивление изоляции между контролируемыми точками переносными приборами, предварительно отключив входы стационарных устройств.

Напомним, что по условию задачи Х при «…использовании такой системы контроля изоляции оказалось, что при повреждении изоляции в сети 220В, срабатывает не только устройство А2, но и устройство А4.»

Пусть при измерении переносным прибором сопротивления изоляции (напомню, входы стационарных устройств А2, А3 и А4 должны быть отключены от контролируемой сети) между точками 2 -РЕ и 3–РЕ (рис. Х8) сопротивление изоляции сети 220 В оказалось ниже нормы.

 

 

Рис. Х8 Сопротивления изоляции между полюсами двух сетей

К точкам 1 (Gnd), 2 (C) и 3 (D) было подключено устройство А4

 

В то же время сопротивление изоляции между точками 1 – 2 и 1 – 3 (см. рис. Х8) соответствует норме.

Такое соотношение контролируемых величин соответствует срабатыванию устройства А4, безосновательно классифицированному в [Л2] как «ложное».

Преобразуем схему, приведенную на рис. Х8, указав на ней токи, создаваемые устройствами контроля изоляции (рис. Х9).

 

 

Рис. Х9 Токи, создаваемые устройствами контроля изоляции

 

Сказанного достаточно, чтобы убедиться в справедливости вывода, сделанного в [Л1]:

 

 

Итак, причиной срабатывания устройства А4 в схеме, приведенной на рис. Х2 является включение одного устройства контроля изоляции

к двум разным источникам питания.

Наконец, настала пора поинтересоваться к чему приводит включение размыкающих контактов в цепь сигнальной лампы по схеме, приведенной

на рис. Х4.

Во-первых, к зависимости светового сигнала о снижении изоляции не от источника информации (одного из приборов А2, А3 или А4), а от устройства, срабатывание которого безосновательно признано «ложным».

Во-вторых, использование такой схемы сигнализации не «исправит» исходную схему, а будет давать ложную информацию и создавать предпосылки для электротравматизма, ведь персонал не будет получать достоверной информации о срабатывании одного из устройств.

Здесь уместно напомнить, что в задаче рассмотрена схема непрерывного контроля изоляции, важнейшего средства обеспечения электробезопасности энергетического объекта.

Для самостоятельного решения предлагаю проанализировать возможность использования для контроля изоляции двух сетей вместо приборов А2, А3 и А4 (см. рис. Х2), двухобмоточных реле (рис. Х10), широко использовавшихся в электроустановках ранее.

 

 

Рис. Х10 Контроль изоляции с помощью двухобмоточного реле

 

Дополнение к списку литературы по поиску дефектов

Л1 В. Хофхайнц. Электрозащитные меры на основе применения устройств контроля сопротивления изоляции. VDE Verlag, Берлин, Оффенбах, 264 с

Л2 Оперативные цепи постоянного тока. Проблемы контроля изоляции // Новости электротехники, №1 (73), 2012.