Испытание изоляции повышенным напряжением переменного тока промышленной частоты - Испытание изоляции электротехнического оборудования повышенным напряжением

Испытания повышенным напряжением в большенстве случаев проводятся по схеме представленной на рисунке 1.1.

 Скорость повышения напряжения до 1/3 испытательной величины доступна произвольная, свыше 1/3 испытательное напряжение полагается увеличивать плавно, со скоростью, допускающей визуальный отсчет на измерительных приборах. После установленной продолжительности испытания напряжение плавно снижается до значения, не превышающего одной трети испытательного, и отключается. Резкое снятие напряжения допускается только в случаях обеспечения безопасности людей или сохранности электротехнического оборудования.

Устройство ТН такое же, как и силового трансформатора; первичная обмотка, состоящая из большого числа витков, подключается параллельно к первичным цепям оборудования подстанции, к цепям вторичной обмотки параллельно подключают приборы и реле.
Для питания устройств РЗА применяют различные схемы соединения обмоток как однофазных, так и трехфазных ТН [2, 3]. В качестве примера рассмотрим схему соединения обмоток трехфазного пятистержневого ТН (рис. 4). Магнитная система этого ТН имеет пять стержней. На трех средних стержнях размещены обмотки трех фаз — по одной первичной и по две вторичных обмотки на каждом стержне. Два крайних стержня предназначены для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности (когда геометрическая сумма магнитных потоков трех средних стержней не равна нулю). Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью. Основные вторичные обмотки соединены в звезду с выведенной нейтралью и цепи этих обмоток предназначены для включения приборов и реле на междуфазные и фазные напряжения. Дополнительные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника, являющегося фильтром напряжения

ГЛАВА ВТОРАЯ
ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ, ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И ИХ ОБСЛУЖИВАНИЕ
К вторичным цепям относятся как оперативные цепи (в том числе цепи управления), так и цепи тока и напряжения. Рассмотрим сначала измерительные трансформаторы, являющиеся источниками питания цепей тока и напряжения.
В установках высокого напряжения измерительные трансформаторы изолируют реле устройств РЗА и приборы от цепей высокого напряжения, что значительно облегчает конструирование и условия эксплуатации этих реле и приборов.

ГЛАВА ПЕРВАЯ
ОБЩИЕ ОБЯЗАННОСТИ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ И ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ
Общие обязанности и действия оперативного персонала могут быть разделены на повседневные и периодические.
Повседневные обязанности. Оперативному персоналу надлежит знать принципиальные схемы и принцип действия, назначение и места размещения релейной защиты и электроавтоматики (РЗА), места установки и назначение предохранителей, автоматов, указательных реле, органов управления (накладок), испытательных блоков и рубильников. Четкое представление о нормальном состоянии и положении этой аппаратуры, а также о режимах, схемах и неисправностях, при которых это нормальное положение надлежит изменять (и знать, как изменять), способствует своевременному выявлению неправильного положения перечисленной аппаратуры или возникшей неисправности и предупреждению неправильного действия или отказа в действии устройств РЗА по вине оперативного персонала.

ПРЕДИСЛОВИЕ

На современных электростанциях и подстанциях велико значение устройств релейной защиты и электроавтоматики (РЗА) в обеспечении бесперебойного электроснабжения потребителей. Аварии и нарушения нормального режима работы на предприятиях и в сетях энергосистем, вызванные неправильными действиями или отказами устройств РЗА по вине оперативного персонала, могут привести к значительным убыткам в народном хозяйстве, поэтому персонал должен обслуживать эти устройства очень квалифицированно. Цель книги — помочь оперативным работникам электростанций и подстанций самостоятельно повысить свою квалификацию в этой области.

Устройства релейной защиты BЛ служат для быстрого отключения линии при возникновении на ней повреждения, например короткого замыкания (КЗ). Линия должна быть отключена с обеих сторон. Этим предотвращается нарушение электроснабжения потребителей и разрушение аппаратуры.
Поврежденная линия должна быть отключена по возможности быстро. Современные быстродействующие защиты дают возможность это сделать за 0,1—0,2 с. При большем времени отключения возможны значительные повреждения оборудования, нарушение работы энергосистемы, выход из синхронизма отдельных блоков или станций. Отключение линий должно производиться селективно, т.е. в первую очередь должна быть отключена только поврежденная линия.

Важнейшей задачей при массовом строительстве индивидуальных жилых домов, коттеджей, дачных и садовых домиков является четкое выполнение противопожарных мероприятий.

Зачастую желание застройщиков возвести дом с наименьшими затратами подталкивает их к осуществлению строительства без должной проектной проработки, с привлечением сторонней рабочей силы, подчас совершенно неквалифицированной, а также к применению материалов и оборудования случайных производителей. Все это в совокупности с отсутствием должного строительного и энергетического надзора ведет к тому, что очень часто построенные дома страдают от пожаров. По статистике МВД России, каждый третий из горевших домов сгорел из-за неисправной электропроводки, а каждый пятый - от поражений молний.

В последнее время всё более актуальной становится проблема молниезащиты. Помимо защиты важных объектов от прямого удара молнии (устройства внешней молниезащиты), возросли требования к устройствам внутренней молниезащиты, обеспечивающим защиту от вторичных воздействий молнии.

Питающая сеть 220/380 В с частотой 50 Гц и подключённые к ней блоки питания являются источниками следующих помех:

фон с частотой 50 Гц;
выбросы напряжения от разряда молнии (рис. 10 а);
кратковременные затухающие колебания при переключении индуктивной нагрузки (рис. 10 б);
высокочастотный шум (например, помеха от работающей радиостанции), наложенный на синусоиду 50 Гц (рис. 10 в);
инфранизкочастотный шум, проявляющийся как нестабильность во времени величины среднеквадратического значения сетевого напряжения (рис. 11);
долговременные искажения формы синусоиды и гармоники при насыщении сердечника трансформатора и по другим причинам.

Рис. 11 Изменения средневыпрямленного значения сетевого напряжения в течение суток (измерено в НИЛ АП 12.11.2005)

Наибольшее влияние на системы промышленной автоматики оказывают первые три вида помех. Для уменьшения кратковременных выбросов напряжения используют специальные защитные диоды и варисторы. Инфранизкочастотный шум и искажения синусоиды отфильтровываются стабилизатором и сглаживающим фильтром сетевого источника питания и не проходят сквозь паразитные ёмкости сетевого трансформатора.

Причинами и источниками сетевых помех могут быть разряды молнии при попадании в линию электропередачи, включение или выключение электроприборов, тиристорные регуляторы мощности, реле, электромагнитные клапаны, электродвигатели, электросварочное оборудование и др.

Путь проникновения сетевой помехи показан на рис. 12. Силовой или развязывающий трансформатор включён в сеть 220 В (50 Гц). Сеть представлена эквивалентным источником напряжения сети Е~220В и эквивалентным источником помех Епомехи, описанными ранее. Нулевой провод источника сетевого напряжения заземлён на главном щите у ввода в здание. Если выход источника питания тоже заземлён, что часто необходимо для целей электробезопасности, то возникает путь протекания тока помехи, показанный на рис. 12, включающий сопротивление земли между двумя заземлителями RЗемли. Основным звеном в этой цепи является паразитная ёмкость между обмотками силового трансформатора Спар1, для уменьшения влияния которой часто используют заземлённый электростатический экран (рис. 13).

Заземление в системах промышленной автоматики



Введение

Неправильное заземление в 40% случаев является причиной дорогостоящих простоев и порчи чувствительного оборудования, используемого в нефтяной, автомобильной и горной промышленности. Следствием неправильного заземления могут быть изредка появляющиеся сбои в работе систем, повышенная погрешность измерений, выход из строя чувствительных элементов, замедление работы системы вследствие появления потока ошибок в каналах обмена, нестабильность регулируемых параметров, ошибки в собираемых данных. Вопросы заземления тесно связаны с проблемами экранирования и методами борьбы с помехами в электронных системах.

Заземление является самой плохо понимаемой темой в автоматизации.

Сложность проблемы связана с тем, что источники помех, приёмники и пути их прохождения распределены в пространстве, момент их появления часто является случайной величиной, а местонахождение априори неизвестно. Сложно также провести измерения помех. Практически невозможно сделать и достаточно точный теоретический анализ, поскольку задача обычно является трёхмерной и описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных.

Поэтому обоснование того или иного метода заземления, которое, строго говоря, должно опираться на математические расчёты, на практике приходится делать на основании опыта и интуиции. Решение проблем заземления в настоящее время находится на грани между пониманием, интуицией и везением.

Изучение влияния помех, связанных с неправильным заземлением, сводится к составлению правдоподобных упрощённых моделей системы, включающей источники, приёмники и пути прохождения помехи, с последующим анализом их влияния на характеристики системы и синтезом методов борьбы с ними.

Мы не будем рассматривать вопросы заземления энергетических электроустановок. Это отдельная тема, которая достаточно подробно рассмотрена в литературе по электроэнергетике. В настоящей статье речь идёт только о заземлении, используемом в системах промышленной автоматизации для обеспечения их стабильного функционирования, а также о заземлении с целью защиты персонала от поражения электрическим током, поскольку эти два вопроса невозможно рассматривать изолированно один от другого, не нарушая стандартов системы безопасности труда.