Исследование устройств контроля изоляции

УСТАНОВОК ПОСТОЯННОГО ТОКА

Металлические замыкания на корпус (на землю) обмотки возбуждения генератора или синхронного компенсатора не представляют непосред­ственной опасности, так как ток через место повреждения не проте­кает. В этом случае генератор, или синхронный компенсатор, может быть временно оставлен в работе.

При появлении второго замыкания (двойное замыкание) часть витков обмотки возбуждения замыкается через переходные сопротивления пер­вого и второго повреждений. Такое двойное замыкание на корпус пред­ставляет большую опасность для машины, так как в ряде случаев воз­никают сильные вибрации ротора и ток, протекающий в точках замыкания обмотки возбуждения на корпус ротора, может вызвать выплавление меди из обмотки, повреждение стали ротора. Однополюсное замыкание на землю в оперативных цепях постоянного тока также не представляет непосредственной опасности. При возник­новении второго замыкания или даже при достаточно большом снижении изоляции на том же полюсе в другом месте сети возможны ложные действия сигнализации, релейной защиты и аппаратов управления, что пред­ставляет большую опасность.

Правилами технической эксплуатации установлена аварийная ве­личина изоляции полюса в оперативных установках.

 

110 В – 4–6 кОм;

220 В – 15–20 кОм;

 

В лабораторной работе сопротивления изоляции полюсов сети по­стоянного тока 220 В имитируются магазинами сопротивлений с наи­большим сопротивлением 100 кОм.

 

Содержание работы

 

1. Простейшим устройством для контроля состояния изоляции явля­ется вольтметр. При проверке состояния изоляции проводится три за­мера напряжения (рис. 6.1):

а) между "+" и "землей" (U₁);

б) между "-" и "землей" (U₂);

в) между "+" и "-" (U).

 

Зная сопротивления вольтметров R_В, можно вычислить сопроти­вления изоляции проводов:

R_из1 = R_В * (U – (U₁ + U₂)) / U₂;

R_из2 = R_В * (U – (U₁ + U₂)) / U₁.

Однако эта схема не пригодна для непрерывного контроля изоля­ции.

2. На ответственных установках постоянного тока применяется ус­тройство, позволяющее контролировать величину сопротивления изоля­ции относительно земли и обеспечивающее световую и звуковую сигнализацию при снижении уровня изоляции ниже установленной величины.

Схема такого устройства приведена на рис. 6.2. Установка пред­ставляет собой комплексное устройство, состоящее из сигнального и измерительного устройств, действующих по принципу мостика Витстона.

Как известно, если в мостике Витстона сопротивления плечей по­парно равны, ток в диагонали не протекает. Величина и направление тока в диагонали мостика зависят от степени перекоса сопротивлений.

Сигнальное устройство состоит, помимо сопротивлений изоляции R_из1 и R_из2 из двух сопротивлений по 1000 Ом каждое и двух поля­ризованных реле 1РП, 2РП, включенных в диагональ мостика. Для рабо­ты сигнального устройства должны быть замкнуты контакты 1-3 и 5-7 ключа КУ (ключ стоит вертикально).

Устройство действует только при "перекосе" изоляции, т.е. только в том случае, если сопротивления изоляции одного и другого полюсов сети неодинаковы.

В зависимости от того, на каком полюсе снизилась изоляция, меняется направление тока в диагонали мостика и срабатывает первое иливторое поляризованное реле, замыкая цепь сигнализации.

Схема измерительного устройства, помимо сопротивлений изоляции R_из1 и R_из2 , состоит из трех одинаковых сопротивлений 1000 Ом каждое и высокоомного магнитоэлектрического вольтметра, шкала которого проградуирована в кОм в соответствии с формулой

R_из = R_В * ((U / (2U_В) – 1),

R_из = (R_из1 * R_из2) / (R_из1 + R_из2)

 

Исследуемое устройство не измеряет сопротивления изоляции каждого полюса в отдельности, но позволяет знать численное значение сопротивления изоляции всей сети (которое меньше составляющих R_из1 и R_из1).

При помощи ключа КУ измерения производятся в два приема:

1. Находится такое положение ключа КУ, при котором замкнуты контакты 1-2 либо 5-8. Регулируя сопротивление R2 добиваются, чтобы килоомметр показывал бесконечность, что соответствует равенству нулю тока в диагонали мостика.

2. Затем, не меняя положения движка, ключ КУ переводится в противоположное положение, при котором, соответственно, контакты 5-8 либо 1-2 замыкаются, после чего и снимаются показания килоомметра.

 

Рисунок 6.1

 

Рисунок 6.2

 

Порядок выполнения работы

 

1. Собрать схему (см. рис. 6.2). Определить изоляцию полюсов при нормальном состоянии сети и "перекосе" изоляции. Сопротивление одного из полюсов сети принять постоянным и равным R_из1 = 100 кОм, сопротивление второго полюса R_из2 = R_{из1 /} α,
α - коэффициент "перекоса" изоляции. Измерения произвести в значениях αот 1 до 10.
Результаты измерений занести в табл. 6.1.
Напряжение между "+" и "землей" и " – " и "землей" замерять по­очерёдно. При включении одновременно двух вольтметров показания будут искажаться.

2. Снять диаграмму ключа управления типа КФ. Диаграмму пред­ставить в виде табл. 6.2.

3. Исследовать схему сигнального устройства (рис. 6.2). Умень­шая величину сопротивления R_из1, определить значение коэффициента "перекоса" изоляции, при котором срабатывает сигнализация.

4. Исследовать работу измерительного устройства.
Определить изоляцию сети при α, принятом в п. 1. Результа­ты измерений занести в табл. 6.3. Действительное R_изд определить по формуле

R_изд = (R_из1 * R_из2) / (R_из1 + R_из2)

Таблица 6.1

α

Rиз1д, кОм

Rиз2д, кОм

U1, B

U2, B

Rиз1, кОм

Rиз2, кОм

 

Таблица 6.2

Условные обозначения положения рукоятки ключа	Номера контактов
1-2	1-3	5-7	5-8
↑
ã
ä

 

Таблица 6.3

α

Rиз.д, кОм

Rиз. измеренное, кОм

 

Содержание отчета

 

1. Цель работы.

2. Схема электрических соединений устройства контроля изоляции.

3. Таблицы с экспериментальными данными.

Контрольные вопросы

 

1. Почему опасно появление второй точки замыкания на землю в цепях возбудителей генераторов и синхронных компенсаторов?

2. Как может произойти ложное срабатывание релейной защиты и аппаратов управления при двойных замыканиях на землю в оперативных сетях?

3. Назовите величину аварийного сопротивления для установок 110В и 220В?

4. Объясните принцип работы простейшего устройства контроля состояния изоляции?

5. Что понимается под "перекосом" изоляции?

6. Из каких частей состоит устройство контроля изоляции, ис­следуемое в лаборатории?

7. Каков принцип действия сигнальной части схемы?

8. Раскройте принцип действия измерительной части схемы?

9. Как ориентировочно оценить сопротивление изоляции отдельных полюсов, зная из опыта суммарное?

10. Почему сопротивление изоляции следует измерять вольтметром с большим внутренним сопротивлением?

11. Почему сигнальная часть схемы содержит два поляризованных реле?

 

 

Лабораторная работа 7