Устройства контроля изоляции в системах оперативного постоянного тока

Производственное предприятие «Энергопроф» специализируется на изготовлении щитового распределительного оборудования  класса напряжения 0,4 кВ. Основной продукцией компании являются распределительные щиты постоянного тока (ЩПТ), входящие в состав системы  оперативного постоянного тока распределительных подстанций различного класса напряжения, а также электростанций. Данная система, по словам самих энергетиков, является сердцем любой подстанции или электростанции, потому что обеспечивает ее функционирование в случае аварии (пропадании собственного электропитания). Поэтому к щитам постоянного тока сегодня приковано повышенное внимание, так как это достаточно высокотехнологичное устройство фактически отвечает за нормальное функционирование системы в целом (рис. 1).

На сегодняшний день ведущими российскими специалистами разработаны новые требования к системам оперативного постоянного тока, и предприятие «Энергопроф» готово удовлетворять этим требованиям, потому в его команде работают специалисты, которые уже много лет проектируют и конструируют данные устройства.

Одной из важнейших составляющих щита постоянного  тока является система контроля изоляции (СКИ). В своих изделиях компания опробовала практически все известные устройства контроля изоляции и, к сожалению, не нашла сегодня универсальной системы, которая будет полноценно функционировать на любой российской подстанции или электростанции.

О ФУНКЦИОНИРОВАНИИ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ
ИЗОЛЯЦИИ В СЕТЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Сейчас на электротехническом рынке представлено около десятка устройств контроля изоляции и поиска поврежденного фидера для систем оперативного постоянного тока (СОПТ). Однако опыт эксплуатации показывает, что автоматизированный поиск поврежденного фидера практически везде работает плохо, особенно в протяженных распределенных сетях с большой емкостью. Основные проблемы таких систем:
• поврежденный фидер не находится;
• поврежденный фидер находится только при значительном снижении сопротивления изоляции;
• система ошибочно указывает на неповрежденный фидер;
• время автоматического поиска фидера значительно превышает время ручного поиска;
• система поиска вносит помехи в сеть оперативного тока, способные вызвать ложное срабатывание релейной защиты и автоматики (РЗА).

Рассмотрим основные проблемы функционирования СКИ.

БОЛЬШАЯ ЕМКОСТЬ СЕТИ И МАЛЫЙ
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ТОК

В стандарте СТО 56947007-29.120.40.041-2010 указывается, что инжектируемый СКИ испытательный ток в сеть постоянного тока не должен превышать 1,8 мА. Это связано с опасением пробоя входных оптронов РЗА. Такое  ограничение при использовании переменного или импульсного контрольного тока объясняется тем, что общая емкость сети до датчика тока всегда больше емкости отдельного фидера, поэтому основная часть контрольного тока замыкается через нее, а не проходит через датчик. Следовательно чувствительности датчиков при малом контрольном токе может не хватить.

Этот вопрос может быть решен путем создания новой системы контроля изоляции с применением датчиков постоянного тока типа датчиков Холла и заменой переменного контрольного тока на постоянный (рис. 2).

РЕКОНСТРУИРУЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ

Функционирование СКИ на реконструируемых объектах осложняется тем, что СОПТ здесь была выполнена по радиальным схемам. При реконструкции часть радиальных связей может остаться, например, в распределительных шкафах нижнего уровня, имеющих два ввода от разных секций. В результате разные секции нового ЩПТ работают на общую нагрузку. При этом дифференциальный ток, протекающей через датчик тока каждой отходящей линии, не связан с током утечки, а определяется нагрузкой, сечением и длиной проводов и пр. Кроме этого, получающийся контур является приемником помех промышленной частоты, которые также вносят искажения в работу датчика тока. Еще сложнее обстоит дело с радиальными связями в шинах мигающего света, в результате чего пофидерный поиск земли не работает.

Поскольку часто единичная модернизация всей схемы  СОПТ с радиальной на лучевую в принципе невозможна из за ее разветвленности, предприятие «Энергопроф» предлагает следующие направления решения этой проблемы:
• установка в ЩПТ как традиционной схемы СКИ, так и современной с возможностью оперативного переключения. В этом случае быстродействие традиционной схемы СКИ позволяет искать поврежденный фидер последовательным отключением;
• отказ от пофидерного поиска земли и использование посекционного поиска. Вариант такой схемы приведен на рис. 3.

Этот вариант позволяет выяснить, в какой секции произошла утечка – в шинах управления или питания, чтобы привлечь соответствующий персонал для поиска места и устранения повреждения изоляции.

В заключение хотелось бы отметить, что проблема адекватной работы системы контроля изоляции появляется достаточно часто, и сегодня производителям щитов постоянного тока приходится самостоятельно ее решать совместно со специалистами эксплуатации.