КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ, ОБНАРУЖЕНИЕ ЕЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Режим работы электрической сети, изолированной от земли (режим изолированной нейтрали, IT-системы), широко применяется в электроустановках, требующих повышенной надежности энергоснабжения, и особо ­опасных по условиям электропоражения.

К таким электроустановкам относятся системы энергоснабжения:

– медицинских учреждений, больниц, судов;

– железнодорожных предприятий;

– предприятий горной, нефтедобывающей, сталеплавильной, химической промышленности;

– испытательного, лабораторного, взрывоопасного производства и др.

В электрических сетях и электроустановках, изолированных от земли, условия электробезопасности и надежности энергоснабжения в значитель­ной мере определяются состоянием изоляции, ее сопротивлением и емко­стью относительно земли.

Для обеспечения требуемого уровня сопротив­ления изоляции в электрической сети или конкретной электроустановке правила предписывают ведение непрерывного автоматического контроля (мониторинга) сопротивления изоляции, осуществляемого устройствами контроля изоляции.

В IT-сетях условия электробезопасности обеспечиваются высоким сопротивлением изоляции относительно земли, однако при необходимости обеспечения высокой степени безопасности вполне оправдано применение УЗО.

Функции устройства контроля изоляции заключаются в измерении сопротивления изоляции сетей под рабочим напряжением и при включенных токоприемниках, оценке результатов измерения путем сравнения с устав­кой, задаваемой, как правило, по условиям электробезопасности, и, в слу­чае необходимости, включении сигнализации или воздействии на отклю­чающий аппарат.

Таким образом, устройство контроля изоляции осуществляет «защиту человека изоляцией цепей электроустановки» путем ведения непрерывно­го измерения сопротивления изоляции с целью поддержания его значения на уровне, обеспечивающем условия электробезопасности.

Вышеизложенное означает, что контроль изоляции является, необходи­мым, но не достаточным условием обеспечения условий электробезопас­ности.

Достаточными условиями могут быть: поддержание сопротивления изоляции на уровне выше критического, защитное отключение и т.п.

По назначению устройства контроля изоляции можно разделить на группы:

А − устройства автоматического (непрерывного) контроля сопротивле­ния изоляции сети или установки относительно земли;

Б − инспекторские приборы для периодических контрольных измере­ний сопротивления изоляции в рабочем режиме сети;

В − устройства селективного обнаружения в разветвленных электриче­ских сетях присоединения (фидера) с пониженным сопротивлением изоляции.

В настоящее время в России и за рубежом выпускаются устройства контроля изоляции, отличающиеся друг от друга принципом действия, конструктивными решениями, областью применения, надежностью работы.

Лидирующее положение в области разработки и производства устройств контроля изоляции занимает герман­ская фирма «Walter Bender GmbH», имеющая филиалы и дочерние фирмы во многих странах мира − США, Бразилии, Франции, и др.

Программа производства данной фирмы включает в себя устройства контроля изоляции для сетей переменного тока напряжением до 690 В, се­тей постоянного тока до 500 В, смешанных (переменного и постоянного тока), отключенных (включаемых периодически), устройства поиска по­врежденных присоединений (фидеров) в разветвленных сетях переменного тока напряжением до 10 кВ и постоянного тока до 690 В и др.

Особое место в программе занимают установки резервированного электроснабжения медицинских учреждений, например, операционных и помещений экстремальной терапии (мощностью до 8кВА).

Главными элементами такой установки являются разделительный трансформатор с устройствами контроля перегрузки, температуры и сопротивления изоляции самого трансформатора, система автоматического включения резерва – АВР, система контроля изоляции электроустановки ответственного потребителя.

Следует отметить, к разделительному трансформатору предъявляются чрезвычайно высокие технические требования по сопротивлению изоляции между первичной и вторичной обмотками, по нагреву, по значению пускового тока, по исполнению и т.д.

Основным отличием от известных устройств системы электроснабжения медицинских учреждений фирмы «W. Bender GmbH» является ее высокая надежность, достигаемая за счет ведения постоянного автоматического контроля сопротивления изоляции электроустановки, анализа тенденций его изменений и предупредительной сигнализации в случае установления факта устойчивого снижения сопротивления изоляции.

Российское предприятие ГП ОПЗ МЭИ освоило производство по лицензии фирмы «W. Bender GmbH» устройства автоматического контроля изоляции «АСТРО-ИЗО-470» (рис.10.1).

Рис. 10.1. Внешний вид устройства контроля изоляции АСТРО*ИЗО

АСТРО*ИЗО-470 предназначено для ведения непрерывного автоматического контроля (мониторинга) сопротивления изоляции относительно земли одно- и трехфазных электроустановок с системой заземления типа IT (режим изолированной нейтрали) и имеет высокие технические параметры (таблица 10.1).

АСТРО*ИЗО-470 выполняет следующие функции:

− наложение на контролируемую сеть оперативного тока;

− непрерывное измерение текущего значения оперативного тока;

− обработка результатов измерения электронным устройством на базе микропроцессора и сопоставление их с задаваемой уставкой;

− индикация значения сопротивления изоляции относительно земли контролируемой электроустановки;

− включение сигнала тревоги в случае снижения сопротивления изоляции ниже заданного значения (уставки).

Габаритные размеры АСТРО*ИЗО приведены на рис. 10.2, схемы подключения в различных типах сетей – на рис. 10.3, подключение питания и внешних устройств – на рис. 10.4.

Таблица 10.1

Рис. 10.2. Габаритные размеры АСТРО*ИЗО

Монтаж, подключение и пуск в эксплуатацию устройства должны осуществляться только квалифицированным электротехническим персоналом.

Устройство крепится с помощью защелки на стандартную ДИН − рейку 35 мм.

Рекомендуется ежемесячно проверять работоспособность устройства.

Проверка осуществляется нажатием кнопки «ТЕСТ».

Зажигание сигнального индикатора «ТРЕВОГА» означает, что устройство исправно.

Сигнал тревоги снимается повторным нажатием кнопки «ТЕСТ».

Рис. 10.3. Подключение АСТРО*ИЗО в различных типах сетей

Рис. 10.4. Подключение питания и внешних устройств АСТРО*ИЗО

Применение устройств контроля изоляции регламентируется ПУЭ (изд.6) п.1.6.12: «В сетях переменного тока выше 1кВ с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью, в сетях переменного тока до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях постоянного тока с изолированными полюсами или с изолированной средней точкой, как правило, должен выполнятся автоматический контроль изоляции, действующий на сигнал при снижении сопротивления изоляции одной из фаз (или полюса) ниже заданного значения, с последующим контролем асимметрии напряжения при помощи показывающего прибора (с переключением)».

В ПУЭ 7-го издания в п. 1.7.166. предписывается обязательное применение контроля изоляции в передвижных электроустановках:

«Автономные передвижные источники питания с изолированной нейтралью должны иметь устройство непрерывного контроля сопротивления изоляции относительно корпуса (земли) со световым и звуковым сигналами. Должна быть обеспечена возможность проверки исправности устройства контроля изоляции и его отключения».

Выбор уставки устройств автоматического контроля сопротивления изоляции осуществляют по условиям электробезопасности или по устойчивому среднему уровню сопротивления изоляции сети относительно земли.

Одним из наиболее трудоемких и сложных мероприятий в практике эксплуатации сетей, изолированных от земли, переменного и постоянного тока (IT) является выявление фидера (присоединения), в котором произошло замыкание на землю или унизилось до недопустимого уровня сопротивление изоляции.

Существует класс приборов – RCM − residual current monitor − устройство контроля дифференциаль­ного тока по классификации МЭК (см. табл. 4.1.).

Эти приборы обеспечивают селективный контроль изоляции. По исполнению они могут быть стационарными, с центральным блоком управления и опроса токовых датчиков, установленных на присоединениях, и пе­реносными, в виде токоискательных клещей, позволяющими оператору проследить всю трассу возникшей утечки тока на землю.

Селективным (избирательным) принято называть действие защитного устройства, обеспечивающее отключение только поврежденного участка сети или элемента электрооборудования посредством ближайших к нему выключателей. Алгоритм селективного отключения присоединений дол­жен быть составлен с учетом конфигурации сетей, их разветвленности, ка­тегории электроснабжения и т.д.

Принцип селективности действия электрозащитного устройства может быть сформулирован в виде двух условий − необходимого и достаточного.

Необходимым (но не достаточным) условием селективности действия устройства является наличие у каждого контролируемого объекта (электрической цепи) датчика, контролирующего сопротивление его изоляции.

Достаточным условием обеспечения селективности является выбор оптимального алгоритма опроса датчиков и команд на отключение аппаратов.

В качестве примера устройства поиска поврежденного присоединения в разветвленных сетях переменного тока напряжением до 10 кВ с система­ми заземления TN или IT можно привести прибор RCMS-470 производства вышеупомянутой фирмы «W.Bender», позволяющий вести постоянный кон­троль токов утечки в 12 фидерах одновременно. Для каждого из фидеров может быть задана соответствующая уставка по дифференциальному току. Выходной сигнал с прибора может быть подан либо на устройства сигна­лизации, либо на исполнительные устройства − выключатели.

В заключение следует отметить, что в последнее время стала очевидной тенденция широкого применения сетей типа IT в комплексе с устройством контроля изоляции и в электроустановках бытового назначения – с целью достижения максимально возможной надежности и электробезопасности электроснабжения.