Новое семейство высоковольтных электротехнических лабораторий типа Сура

Лаборатория представляет собой комплекс испытательного и диагностического оборудования и приборов, монтируемых на шасси различных автомобилей и позволяющих проводить испытания и диагностику кабелей, а в случае неисправности кабеля — найти место повреждения. Комплект поставки и выполняемые функции лаборатории определяются заказчиками.

Универсальные лаборатории с функциями высоковольтных испытаний силовых кабелей различного типа, твердой изоляцией электрооборудования, определением места повреждения, как правило, выпускаются на шасси «больших» автомобилей — ГАЗ 3308, ГАЗ 3309, КАМАЗ и подобных по габаритам. Такие лаборатории оснащаются универсальным пультом управления «Сура» с возможностью дооснащения лаборатории дополнительными испытательным оборудованием и функциями.

В последнее время достаточно часто стали поступать заказы на лаборатории, реализованные в фургонах автомобилей Форд, Фиат, Газель с небольшим числом функций, например:
• испытательная лаборатория — проверка электрической прочности изоляции кабелей и твёрдой изоляции электрооборудования, измерения параметров изоляции, низковольтные измерения;
• измерительная лаборатория — определение места повреждения кабеля, измерение параметров изоляции, низковольтные измерения. Для таких лабораторий и был разработан пульт «СураМини».

Рассмотрим пример реализации такой лаборатории с пультом управления «СураМини» в фургоне автомобиля Форд Транзит с высокой крышей.

Лаборатория выполняет следующие функции:
• испытание повышенным переменным напряжением до 100 кВ с контролем тока проводимости в диапазонах от 30 мкА до 9 мА на высокой стороне, и от 8 мА до 200 мА — встроенной системой измерения;
• испытание повышенным выпрямленным напряжением разрядников, кабельных линий и других объектов с контролем тока утечки на высоком напряжении с пределами измерения от 30 мкА до 9 мА с контролем тока утечки на высокой стороне и от 2 до 25 мА — встроенной системой измерения;
• измерение тангенса угла диэлектрических потерь и ёмкости высоковольтной изоляции;
• проведение низковольтных измерений параметров силовых трансформаторов и измерение сопротивления постоянному току;
• измерение сопротивления изоляции.

Лаборатория комплектуется стандартными приборами для проведения измерений:
• коэффициента трансформации (Кт);
• тока (Iхх) и потерь холостого тока на малом напряжении;
• сопротивления короткого замыкания (Zк);
• сопротивления мостовым методом;
• сопротивления изоляции;
• сопротивления заземления;
• низковольтные измерения (U, I, R).

Лаборатория имеет систему обеспечения безопасности персонала и включает:
• световую и звуковую сигнализацию включения и выключения высокого напряжения;
• систему контроля заземления лаборатории;
• кнопку аварийного отключения силовых цепей питания испытательных установок;
• систему блокировок силовых цепей питания испытательных установок при нарушениях заземления и открытых дверях высоковольтного отсека.

В лаборатории установлены стойки кабельных барабанов:
• с кабелем питания КГН 5х6 мм²;
• с защитным заземлением ПЩ 16 мм²;
• с кабелем защиты от появления напряжения на корпусе КГ-1х10 мм²;
• двухсекционного с высоковольтным кабелем СКВИЛ (испытания выпрямленным напряжением) и кабелем блока низковольтных измерений КГН 4х1,5 мм²;
• с высоковольтным проводом ПВВ (испытания переменным напряжением);
• с рабочим заземлением — 4 мм²;
• с измерительным кабелем моста СА 7100-2.

Лаборатория комплектуется следующими средствами индивидуальной защиты и безопасности:
• штангой оперативной ШО-10 — 1 шт.;
• указателем высокого напряжения 10 кВ — 1 шт.;
• указателем низкого напряжения KEW1700 0,4 кВ — 1 шт.;
• каской защитной — 2 шт.;
• ковриком диэлектрическим — 1 шт.;
• ботами диэлектрическими — 2 шт.;
• перчатками диэлектрическими — 2 пары;
• комплектом плакатов по электробезопасности — 1 комплект. Оборудование лаборатории размещено в фургоне Форд Транзит. Общий вид лаборатории показан на рис. 1.

Фургон разделён перегородкой на два отделения — отсеки оператора и высоковольтный, который имеет отдельный вход в виде распашной двойной двери в задней части автомобиля. Отсек оператора показан на рис. 2.

В отсеке оператора размещён пульт управления в виде стола с двумя тумбами. В перегородке смонтированы блоки управления, контроля заземления и освещения, блок низковольтных измерений (рис. 3).

В боковой тумбе стола установлены блок ввода с панелью и входным рубильником, имеющим видимый разрыв; автоматическими выключателями для отключения и защиты системы управления, цепей силового питания испытательных устройств высоковольтного отсека (рис. 4).

Для питания цепей управления используется блок бесперебойного питания ИБП с собственной АКБ напряжением 36 В и ёмкостью 7,2 А•ч. ИБП позволяет поддерживать питание блоков пульта управления при внезапном срабатывании блокировки или отключении лаборатории от питания. При этом цепи силового питания высоковольтных устройств отключаются, а цепи управления корректно прекращают режим испытаний. Кроме того, ИБП обеспечивает кондиционные параметры питания цепей управления и выполняет функции стабилизатора напряжения и сетевого фильтра.

Блок управления предназначен для выбора режима и последующего управления выбранным режимом, содержит элементы управления и индикации — модуль контроля и управления; модуль ввода-вывода сигналов контроля и управления.

Для удобства монтажа, обслуживания и ремонта блок управления имеет съёмную переднюю панель.

Модуль контроля и управления реализован на базе высокопроизводительного современного микроконтроллера. Модуль содержит каналы аналогового ввода низкого и среднего уровней, а также каналы аналогового вывода. Аналоговые вводы служат для измерения параметров испытаний (значения испытательного напряжения и тока, параметров сетевого питания и прочее). Каналы аналогового вывода используются для вывода измеренных и пронормированных параметров испытаний на стрелочные индикаторы панелей.

Модуль ввода-вывода содержит оптоизолированные каналы дискретного ввода-вывода и релейные каналы вывода, которые используются для управления магнитными пускателями, электромагнитными коммутаторами, переключателями и пр. Каналы ввода служат для ввода релейных и логических сигналов от систем контроля заземления, состояния дверей, положения различных переключателей, привода ЛАТР и т.п.

Блок контроля заземления содержит модуль контроля заземления; стрелочные приборы для измерения напряжения сети и тока потребления лаборатории и схему управления освещением.

Модуль контроля заземления осуществляет проверку целостности цепей рабочего, защитного и контрольного заземления. При нарушении включает индикацию о возникшем нарушении и отключает питание силовых цепей блока высоковольтных испытаний БВИ, блока измерения диэлектрических потерь ИДП-СА, блока низковольтных измерений БНИ. Запускает процедуру корректного выключения выбранного режима испытаний. Питание пульта управления не отключается, что позволяет проанализировать причину блокировки и при необходимости устранить её.

Схема управления освещением позволяет включать и выключать освещение в отсеке оператора и высоковольтном отсеке (клавиша 1, рис. 3).

При подключении лаборатории к сети питание цепей освещения осуществляется от сети, в противном случае — от АКБ автомобиля.

Блок низковольтных измерений БНИ позволяет подключить внешние приборы, расположенные в отсеке оператора, для проведения низковольтных измерений.

На передней панели БНИ размещены клеммы для подключения внешних приборов, выводы источника постоянного напряжения 12 В от АКБ автомобиля и выводы регулируемого источника от 0 до 380 В переменного тока.

В высоковольтном отсеке размещено следующее основное испытательное высоковольтное оборудование:
• регулятор напряжения;
• испытательный высоковольтный аппарат АИВ-100;
• электромагнитный коммутатор;
• короткозамыкатель;
• измеритель диэлектрических потерь;
• стойка с барабанами питания, защитного и контрольного заземлений;
• высоковольтный конденсатор для сглаживания выпрямленного напряжения при испытании разрядников, ограничителей перенапряжения и прочее.

Общий вид высоковольтного отсека показан на рис. 5, 6, 7.

Регулятор напряжения представляет собой автотрансформатор с электроприводом, датчиком нулевого положения, коммутатором выходного регулируемого напряжения на АИВ-100, ИДП и БНИ.

АППАРАТ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ АИВ-100

Представляет собой высоковольтный трансформатор с напряжением на первичной обмотке от 3 до 220 В и на вторичной — от 2 до 100 кВ действующего значения. Высоковольтный трансформатор помещён в бак с трансформаторным маслом. Также в баке размещён высоковольтный однополупериодный выпрямитель, включённый между выводом трансформатора и высоковольтным выводом аппарата. Высоковольтный однополупериодный выпрямитель может закорачиваться с помощью встроенного в бак переключателя с приводом от соленоида.

При закороченном выпрямителе аппарат выдаёт переменное напряжение до 100 кВ действующего значения. При отключённом переключателе аппарат настраивается на выдачу выпрямленного напряжения до 70 кВ амплитудного значения.

На баке аппарата установлена труба из изолирующего материала (полиамид), с резисторами высоковольтного делителя.

Высоковольтный вывод аппарата имеет специальный контакт, который может закорачиваться на рабочее заземление через резистор 33 кOm, 160 W с помощью специального замыкателя, с приводом от соленоида (мягкий разряд). При работе аппарата в режиме выдачи выпрямленного напряжения высоковольтный вывод подключается к контакту коммутатора 15.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОММУТАТОР

Предназначен для полного разряда объекта при испытании выпрямленным напряжением.

Электромагнитный коммутатор состоит из:
• тянущего электромагнита, с якорем которого через изоляционную тягу соединён подвижный контакт;
• стойки из электроизоляционного материала;
• стойки с неподвижным контактом.

В исходном состоянии подвижный контакт с помощью пружины замкнут с неподвижным контактом.

КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЬ

Предназначен для полного разряда испытуемого объекта при измерении электрической ёмкости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектриков.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ

Предназначен для измерения электрической ёмкости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектриков.

Состоит из моста СА7100-2, высоковольтного трансформатора 220 В/10000 В и переключателя схемы измерения «прямая/инверсная».

БЛОКИ БАРАБАНОВ

Предназначены для размещения проводов и кабелей внешних подключений лаборатории. Кабель защитного заземления выполнен из гибкого провода в прозрачной изоляцией с запрессованными равномерно по длине гильзами. При заземлении лаборатории кабель разматывается на минимально требуемую длину и подключается к контуру защитного заземления лаборатории с помощью струбцины, которой зажимают ближайшую гильзу кабеля к шине заземления.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАБОРАТОРИИ

Размещённое в высоковольтном отсеке оборудование конфигурируется в зависимости от выбранного режима работы.

При включении питания блока управления клавишей 1 включается панель управления (рис. 8).

Выбор конкретного режима работы осуществляется вращением ручки 7. Всего предусмотрено три вида испытаний (высоковольтные испытания, измерения тангенса угла диэлектрических потерь и низковольтные измерения). При этом на информационном табло 8 будет высвечиваться название испытаний, а также дополнительные параметры испытаний, если они есть. С помощью кнопок 5 и 6 выбираются дополнительные параметры испытаний.

Включение высокого напряжения производится кнопкой 2. Прозвучит сирена и отойдёт штанга мягкого разряда на крышке АИВ-100. При работе на постоянном напряжении отойдёт также контакт электромагнитного коммутатора разряда кабеля 15 (см. рис. 7). Включится высокое напряжение, соответствующее виду испытаний. Это напряжение можно менять с помощью ручки 7.

На цифровых индикаторах будут высвечиваться показания тока и напряжения, если выбраны высоковольтные испытания. Показания цифровых приборов дублируются стрелочными приборами. Контрольные лампочки 9 показывают состояние оборудования лаборатории. После окончания испытаний следует выключить высокое напряжение с помощью кнопки 3. При работе на постоянном напряжении опустится штанга мягкого разряда и после снижения напряжения до 3 кВ замкнётся контакт коммутатора разряда кабеля. Кнопка 4 предназначена для аварийного отключения. При этом выключается только силовая часть лаборатории, пульт будет продолжать работать.