Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму

Запропоновано метод періодичного контролю ізоляції в двопровідних мережах постійного струму, який ґрунтується на комбінації статичної і динамічної характеристики вимірювального експерименту. Метод дозволяє підвищити точність вимірювання омічного опору полюсів відносно землі....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Добровольська, Л.Н., Романюк, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2009
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Техніка сильних електричних та магнітних полів
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143257
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму / Л.Н. Добровольська, М.В. Романюк // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 50-52. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143257
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1432572018-10-28T01:23:15Z Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму Добровольська, Л.Н. Романюк, М.В. Техніка сильних електричних та магнітних полів Запропоновано метод періодичного контролю ізоляції в двопровідних мережах постійного струму, який ґрунтується на комбінації статичної і динамічної характеристики вимірювального експерименту. Метод дозволяє підвищити точність вимірювання омічного опору полюсів відносно землі. Предложен метод периодического контроля изоляции в двухпроводных сетях постоянного тока, который основывается на комбинации статической и динамической характеристики измерительного эксперимента Метод позволяет повысить точность измерения омического сопротивления полюсов относительно земли. A periodic check technique for dc two-wire network insulation is introduced, the technique based on combination of static and dynamic characteristics obtained in a test experiment. The technique allows improving accuracy of poles ohmic resistance measurement about the ground. 2009 Article Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму / Л.Н. Добровольська, М.В. Романюк // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 50-52. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143257 621.316.1.027 uk Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Техніка сильних електричних та магнітних полів Техніка сильних електричних та магнітних полів
spellingShingle	Техніка сильних електричних та магнітних полів Техніка сильних електричних та магнітних полів Добровольська, Л.Н. Романюк, М.В. Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму Електротехніка і електромеханіка
description	Запропоновано метод періодичного контролю ізоляції в двопровідних мережах постійного струму, який ґрунтується на комбінації статичної і динамічної характеристики вимірювального експерименту. Метод дозволяє підвищити точність вимірювання омічного опору полюсів відносно землі.
format	Article
author	Добровольська, Л.Н. Романюк, М.В.
author_facet	Добровольська, Л.Н. Романюк, М.В.
author_sort	Добровольська, Л.Н.
title	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
title_short	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
title_full	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
title_fullStr	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
title_full_unstemmed	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
title_sort	контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Техніка сильних електричних та магнітних полів
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143257
citation_txt	Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму / Л.Н. Добровольська, М.В. Романюк // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 50-52. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT dobrovolʹsʹkaln kontrolʹízolâcíívdvoprovídnihmerežahpostíjnogostrumu AT romanûkmv kontrolʹízolâcíívdvoprovídnihmerežahpostíjnogostrumu
first_indexed	2025-07-10T16:47:06Z
last_indexed	2025-07-10T16:47:06Z
_version_	1837279248989028352
fulltext	50 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 УДК 621.316.1.027 Л.Н. Добровольська, М.В. Романюк КОНТРОЛЬ ІЗОЛЯЦІЇ В ДВОПРОВІДНИХ МЕРЕЖАХ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ Запропоновано метод періодичного контролю ізоляції в двопровідних мережах постійного струму, який ґрунтується на комбінації статичної і динамічної характеристики вимірювального експерименту. Метод дозволяє підвищити точність вимірювання омічного опору полюсів відносно землі. Предложен метод периодического контроля изоляции в двухпроводных сетях постоянного тока, который основыва- ется на комбинации статической и динамической характеристики измерительного эксперимента Метод позволяет повысить точность измерения омического сопротивления полюсов относительно земли. ВСТУП В електроенергетиці двопровідні мережі постій- ного струму використовуються в якості оперативних для живлення засобів релейного захисту, автоматики, аварійної та попереджувальної сигналізації, а також електропостачання особливо відповідальних механіз- мів власних потреб електричних станцій та підстанцій. Пошкодження ізоляції в двопровідних мережах постійного струму призводить до виникнення перена- пруг, пожежі, вибуху, враження людей електричним струмом, тому для забезпечення надійності. Правила влаштування електроустановок та технічної експлуа- тації [1] передбачають використання засобів безупин- ного та періодичного контролю технічного стану ізо- ляції полюсів мережі відносно землі та пристроїв за- хисного вимикання. Для неперервного контролю ізоляції широке за- стосування знайшли методи, що ґрунтуються на ви- користанні врівноваженого мосту, важелями якого є опори ізоляції [2, 3, 4]. Наприклад на рис. 1 зображена принципова схема пристрою за допомогою якого здійснюється сигналізація зниження рівня ізоляції полюса мережі відносно землі за допомогою двох ре- ле KV1 та KV2. За допомогою кнопок SB1, SB2 здій- снюють вимірювання струмів, за якими визначають опори полюсів за рівняннями ; )( ; )( 1 210 2 2 210 1 I RIIU R I RIIU R ⋅+− = ⋅+− = де рД RRR += ; 0U – напруга на шинах; 21, II – струм в міліамперметрі при розриві кола відповідно кнопками SB1, SB2; рR – опір обмотки реле; ДR – додатковий опір; С – ємність полюса відносно землі. PA ⎫ ⎪ ⎬ ⎪ ⎭ Рис. 1. Схема безупинного контролю ізоляції полюсів мережі постійного струму відносно землі В сталому режимі, якщо гранична відносна по- хибка вимірювання напруги εu = ± 5 %, струму εІ = ± 2,5 %, установлення опору ДR εR = ± 5 % і ДR = 16 кОм (УКІ – 1), то похибка визначення оміч- ного опору полюса може досягти 40%. Таким чином, не зважаючи на просту схему реа- лізації, мостові схеми мають відносно велику похибку при вимірюванні, штучно знижують омічний опір полюсів відносно землі, погіршують умови безпеки, не реагують на симетричне зниження опору ізоляції полюсів, реагують лише на ступінь несиметрії ізоляції полюсів відносно землі. Крім мостових схем, широке розповсюдження отримали засоби контролю, які ґрунтуються на принципі накладання стороннього джерела живлення промислової та підвищеної частоти [5, 6] на контрольовану мережу. Недоліком цих схем контролю є суттєвий вплив ємнос- тей мережі відносно землі, тому використовують різні методи компенсації цього впливу, що значно ускладнює пристрій і не дає бажаного результату. МЕТА РОБОТИ Підвищити точність визначення омічного опору полюсів відносно землі шляхом спрощення алгоритму визначення омічного опору, зменшення впливу ємно- сті ізоляції мережі на результати вимірювання і дуб- лювання вимірювального експерименту. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ Метод періодичного контролю передбачає вимі- рювання напруги Uхх та струму Ік.з. між загальною то- чкою дільником напруги та землею за результатами значень яких обчислюється загальний опір мережі відносно землі. Для визначення опору ізоляції полюса відносно землі використовується додатково режим введення між полюсом мережі і землею незаряджено- го конденсатора з ємністю С та вимірювання макси- мального значення струмів і1(0), і2(0) заряду конден- сатора і напруги між полюсами контрольованої мере- жі U0. За відношенням цих величин визначають опір полюса мережі відносно землі. Розрахункова схема показана на рис. 2. Якщо знехтувати впливом внутрі- шнім опором амперметра і вольтметра на результати вимірювання, то напругу між загальною точкою діль- ника і землею визначають як (рис. 2) ),( )(2 12 21 0 RR RR U U в − + = (1) а струм , )(2 )( 21Д21 120 RRRRR RRU I ++ −⋅ = (2) ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 51 тоді загальний опір між полюсами мережі і землею , 22 )(2 )(2 Д із Д 21 21 21 21Д21В із.в R R R RR RR RR RRRRR I U R +=+ + = = + ++ == де Rд – опір плеча дільника. 1PV PA PV Рис. 2. Розрахункова схема для визначення омічного опору полюсів мережі відносно землі Таким чином 2 Дв із R I U R −= (3) Для визначення опору ізоляції кожного полюса відносно землі, визначимо перехідні струми і1(t), і2(t) при почерговому підключенні незарядженого конден- сатора С0 (рис. 1) між додатнім та від’ємним полюсом мережі за допомогою перемикача SА1 ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ + = + = − − τ τ / 2 01 0 2 / 2 02 0 1 )/21( )( )/21( )( t t e CCR U ti e CCR U ti (4) де 21 012 )2( RR CCRR + + =τ – постійна часу. Максимальне значення струм має в перший мо- мент підмикання конденсатора до полюса мережі, тобто при t = 0. Із системи рівнянь (4) маємо: ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ + = + = 2 12 0 1 2 11 0 2 )/21)(0( )/21)(0( CCi U R CCi U R (5) В реальних умовах значення С0 не обмежують, тому можна підібрати його значення так, щоб 2С/С0 → 0, тоді , )0( ; )0( 2 0 1 1 0 2 i U R i U R == тобто алгоритм визначення загального опору Rіз і опо- ру ізоляції окремих полюсів значно спрощується, а ємність мережі не впливає на результати вимірювань. Алгоритм визначення опору ізоляції полюсів по- лягає в наступному (рис. 2). Після підключення при- строю між полюсами мережі і землею за допомогою кнопки SB1 розряджають конденсатор С0. Перемикач SA ставлять в положення 1. Вимірюють напругу Uв між загальною точкою дільника і землею. Якщо Uв > 0, то натискають на кнопку SB і вимірюють струм І. Потім перемикач SA перемикають в поло- ження 2, SA1 ставлять в положення 1 і натискають на кнопку SB вимірюють величину струму і1(0), а в по- ложенні SA1 – 2 при натисканні кнопки SB – і2(0), напругу U0 вимірюють за допомогою вольтметра PV1. При підключенні конденсатора С0 між полюсом ме- режі і землею він попередньо повинен бути повністю розряджений (кнопка SB1, резистор Rз). За результатами вимірювань по формулам (3), (5) визначають Rіз, R1, R2 перевіряють чи співпадають результати Rіз = R1·R2 /(R1+R2). Якщо в результаті ви- мірювання Uв=0, то це означає, що ізоляція симетрич- на, тобто R1 = R2 і достатньо виміряти і1(0), і2(0) і U0. Проведемо дослідження методичної похибки ви- мірювання загального опору ізоляції Rіз і окремих полюсів відносно землі R1, R2. Середньоквадратичну похибку визначення Rіз можна знайти із виразу ,εεε ε 222 2 із Д Д із із із 2 із в в із Дв RUI Rіі R dR R R R dI I R R dU U R ++= = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ +⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ +⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = (6) Із виразу (6) видно, що похибка визначення Rіз залежність від точності вимірювання, напруги Uв, струму І і установки Rд. Враховуючи те, що внутрішній опір вимірюваль- них приладів має кінцеве значення визначимо величину Uв і І. Опускаючи проміжні перетворення отримуємо , 1 2 2 1)( 2 1 2 )( 1 2 )( 2 2 Д ізД21 120 21Д 21 2 121Д 12 1Д 0 ВХ kU R RRRR RRU R RR R R RR R RRR R R RR R R R R U U V VV VV VV ⋅= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + ⋅ + −⋅= = ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ +⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ++ −+⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +− ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ++ = (7) де RV – внутрішній опір вольтметра, а Uд – дійсне зна- чення вимірювальної напруги: 21 120 Д )( 2 RR RRU U + −⋅= ; ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + = 1 2 2 1 ізД VR RR k . Визначимо значення струму ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) , 22 22 22 1 22 21Д21 120 21Д21 1Д1 1Д 0 В ⋅ +++ − = = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ +++ ++ −⋅ ++ = RRRRRR RRU RRRRRR RRRR RRR U I a a a a (8) де Ra – внутрішній опір амперметра. Використовуючи рівняння (7), (8), визначимо граничні відносні похибки, що виникають при вимі- рюванні напруги та струму ;1εεε в вД UVVU k U UU −+= − += ,1εεε Д вД iiіі k I II −+= − += де ( ) ( ) 21Д21 120 Д 2 RRRRR RRU I ++ − = ; а i RRR RR I I k 22 2 ізД ізД Д в ++ + == 52 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 Для визначення числових величин похибки вве- демо обмеження. В широко розповсюдженому при- строї УКІ – 1 [2] Rд = 15 кОм. Критичне значення опору ізоляції полюсів відносно землі [1] визначимо виходя- чи з мінімально допустимого опору полюса відносно землі RП = 30 кОм, тоді при симетрії ізоляції Rіз = 15 кОм. Внутрішній опір цифрових вольтметрів визнача- ємо як RV ≈ 10 кОм/В, тоді для вимірювання максима- льного значення напруги Uв max = U0 = 230 В, RV ≈ 2300 кОм. Внутрішній опір цифрових амперметрів не перевищує Ra ≤ 100 Ом. Виходячи з цих обмежень, ме- тодичною похибкою вимірювання струму можна зне- хтувати, так як в самому несприятливому випадку Rіз → 0, kі = 0,006. Методична похибка вимірювання на- пруги для граничного випадку Rіз ≤ 500 кОм εUм ≤ 0,18 для критичного опору εUм = 0,01, тобто в критичному випадку методична похибка вимірювання напруги не перевищує 1%. Якщо вибрати вимірювальну систему так, щоб εV = εi = 1%, а похибку визначення Rд , як εRд = 5%, то загальна похибка визначення εRіз згідно (6) в критичному випадку εRіз = 5,4%. Гранична відносна похибка – визначення опору ізоляції окремих полюсів: ( ) ( ) ( ) ( ) ⎪ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪⎪ ⎪ ⎬ ⎫ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ++= ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ++= .0 0 1 ε ;0 0 1 ε 0 0 2 1 1 2 0 0 2 2 0 0 1 2 2 1 0 0 1 1 2 1 dC C R di i R dU U R R dC C R di i R dU U R R R R або враховуючи систему рівнянь (5) 2 2 )0(021 1 2 εεεεε mm m CiURR ++ ++== де εU0, εі(0) – граничні відносні похибки вимірювання напруги та струму і визначаються класом точності вимірювальних пристроїв: εС – гранична відносна по- хибка установки додаткової ємності С: m = 2С/С0. Вибір величин ємностей не обмежений, напри- клад при максимально можливому значенні С ≤ 20 мкФ (оперативні мережі постійного струму атомних електричних станцій і С0 ≤ 1000 мкФ, m = 0,04 і впли- вом ємності С можна знехтувати. Похибка методу вимірювання буде залежати лише від класу точності вимірювальних систем напруги і струму. ВИСНОВКИ Для підвищення точності вимірювання омічного опору ізоляції полюсів в двопровідній мережі постій- ного струму доцільно використовувати комбінацію статичної і динамічної характеристики вимірювально- го експерименту і дублювання. Це дозволяє виключи- ти вплив ємності мережі на результати вимірювань і похибку від не співпадаючих з часом вимірювань при коливанні напруги і зміні навантаження двопровідної мережі постійного струму. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. ГДК 34.20.507 – 2003 Технічна експлуатація електрич- них станцій і мереж. Правила: Об’єднання енергетичних підприємств "Галузевий резервно-інвестиційний фонд роз- витку енергетики", Київ, - 2003, - 329 с. 2. Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. – М.: Энергия. 1972 – 130 с. 3. Беркович М.А., Основы техники релейной защиты/ Бер- кович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А.: - 6-е изд. пере- раб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1984 – 367 с. ил. – Биб- лиогр. С. 369 - 373. 4. Трояновский В.А. Установка для непрерывного контро- ля изоляции в сетях постоянного тока // Промышленная энергетика. – 1962. - №6. – С. 14 – 15. 5. Шайн А.Д., Менакер Б.Ф., Стеркин И.С. Селективный контроль изоляции в сети оперативного тока // Промыш- ленная энергетика. – 1975. - №1. – С. 61 – 63. 6. Кутин В.М. Диагностирование электрических распреде- лительных сетей / В.М.Кутин, О.И.Кульматицкий – К.: Тех- ніка, 1993 – 160 с. Бібліографія с. 160 – ISB№5-335-00668-4. 7. Система діагностики розподільних мереж постійного струму станцій і підстанцій / Кутін В.М., Рубаненко О.С., Ештіба Алі Мусбах, Аль Нсур Мохамед. // Вісник Вінниць- кого політехнічного інституту - 1994. - № 2. - С. 51-56. Надійшла 20.08.2009 Добровольська Любов Наумівна, к.т.н., доц. тел. 8 (050) 6717283, e-mail: lsobchuk@mail.ru Романюк Микола Валентинович тел. 8 (063) 8310564, e-mail: nickrom86@mail.ru Луцький національний технічний університет Кафедра електропостачання, Україна, 43018, Луцьк, вул. Львівська, 75 L.N. Dobrovolska, M.V. Romanyuck Insulation monitoring in dc two-wire networks A periodic check technique for dc two-wire network insulation is introduced, the technique based on combination of static and dynamic characteristics obtained in a test experiment. The tech- nique allows improving accuracy of poles ohmic resistance measurement about the ground. Key words – dc two-wire networks, insulation monitoring, check technique, poles ohmic resistance measurement accuracy

Контроль ізоляції в двопровідних мережах постійного струму

Репозитарії

Схожі ресурси