12. Контроль изоляции, обнаружение ее неисправностей

Режим работы электрической сети, изолированной от земли (режим изолированной нейтрали, IT-системы), широко применяется в электроустановках, требующих повышенной надежности энергоснабжения, и особоопасных по условиям электропоражения. К таким электроустановкам относятся системы энергоснабжения медицинских учреждений, больниц, судов, железнодорожных предприятий, горной, нефтедобывающей, сталеплавильной, химической промышленности, испытательного, лабораторного, взрывоопасного производства и многие другие.

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.

Поскольку в таких сетях условия электробезопасности могут быть обеспечены высоким сопротивлением изоляции, применение УЗО не всегда оправдано, хотя в отдельных случаях может оказаться необходимым.

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 уровнем сопротивления 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 данной области производства занимает германская фирма Bender GmbH, имеющая филиалы и дочерние фирмы во многих странах мира - США, Бразилии, Франции, Словакии, Южной Корее 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.

Российское предприятие ОПЗ МЭИ освоило производство по лицензии фирмы Bender GmbH устройства автоматического контроля изоляции "АСТРО-ИЗО-470", имеющего следующие технические параметры:

Номинальное рабочее напряжение, 0-690 В

Частота переменного тока, 50-60 Гц

Диапазоны уставок по сопротивлению изоляции, 1-20 и 10-200 кОм

Сигнализация, на табло и дистанционная

Количество пар контактов исполнительного реле, 2

Исполнение, щитовое, на ДИН-рейке

Внешний вид устройства и схемы подключения показаны на рис. 12.1 и 12.2.

Рис 12.1. Внешний вид устройства контроля изоляции АСТРО-ИЗО

Рис 12.2. Схемы подключения устройства контроля изоляции АСТРО-ИЗО
Важное значение имеет выбор уставки устройств автоматического контроля сопротивления изоляции. Выбор уставки 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 с изолированной нейтралью является выявление фидера с пониженным сопротивлением изоляции. Существует класс приборов (RCM - residual current monitor - устройство контроля дифференциального тока), стационарных, с токовыми датчиками на присоединениях, и переносных, в виде токоискательных клещей, позволяющих осуществлять селективный контроль изоляции.

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 состояние сопротивления 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 "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.