Устройство контроля изоляции 6-10 кВ на базе ПКУ

Устройство контроля изоляции УКИ представляет собой оборудование для обнаружения нарушений изоляции кабельных или воздушных линий, приводящих к однофазным замыканиям на землю.

В кабельных линиях однофазные замыкания на землю могут возникать при повреждении изоляции кабеля, а в воздушных линиях - при падении проводов на землю.

УКИ на номинальное напряжение 6-10 кВ представляет собой среднее между пунктом секционирования (реклоузером) и пунктом коммерческого учета электроэнергии, обладая похожими функциями и комплектацией.

В отличие от реклоузера, устройство контроля изоляции не имеет в своем составе коммутирующего аппарата (например, вакуумного выключателя), поэтому оно не отключает линию в случае нештатной ситуации, а только сигнализирует о ее возникновении.

УКИ может изготавливаться на базе стандартных пунктов коммерческого учета электроэнергии, однако, по сравнению с последними, не имеет в своем составе трансформаторов тока, поэтому не может реализовать функцию учета электроэнергии.

Принцип работы

В сетях с изолированной или заземленной через дугогасительный реактор нейтралью в нормальном режиме работы напряжения всех трех фаз относительно земли равны фазному напряжению.

При однофазном замыкании на землю напряжение поврежденной фазы относительно земли будет равно нулю, а неповрежденных фаз увеличивается до междуфазного, то есть в 1,73 раза. Такие линии долго могут оставаться работоспособными, поэтому повреждение установить довольно трудно. 

Однако, длительная работа в таком режиме недопустима, так как при возможном пробое (из-за повышенного напряжения) изоляции неповрежденной фазы возникнет двухфазное короткое замыкание с пагубными последствиями. Кроме того, замыкание на землю создает опасность для людей, находящихся вблизи места замыкания.

Для контроля используется трехфазная группа трансформаторов напряжения, имеющая две вторичные обмотки. Одна обмотка, соединенная в звезду, служит для измерения напряжения, вторая, соединенная в открытый треугольник с присоединенным реле, - для контроля изоляции (см. рисунок, щелкните для просмотра полной схемы).

В нормальном режиме на выводах этой обмотки напряжение близко к нулю. При замыкании на землю любой фазы в первичной сети симметрия напряжения нарушается, и на контрольной обмотке появляется напряжение, достаточное для срабатывания реле напряжения, которое сигнализирует о повреждении.

В то же время показание вольтметра на поврежденной фазе снизится почти до нуля, а показания вольтметров на двух неповрежденных фазах возрастут примерно в 1,73 раза, что позволит персоналу определить, на какой из фаз произошло замыкание.

Технические требования к устройству контроля изоляции

• УКИ предназначены для установки на открытом воздухе в районах с умеренным и холодным климатом в условиях, предусмотренных для климатического исполнения УХЛ и категории размещения 1 по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1. Верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха – плюс 45 С. Нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха – минус 60 С.
• Для высоковольтного и низковольтного модулей УКИ используются типовые шкафы пунктов коммерческого учета электроэнергии. В высоковольтном модуле предусмотрены две боковые дверцы для обслуживания трансформаторов напряжения и замены предохранителей.
• Измерительные трансформаторы напряжения имеют литую полимерную изоляцию и защищены со стороны 6/10 кВ предохранителями. Трансформаторы напряжения должны выдерживать однофазные металлические и дуговые замыкания сети на землю без ограничения длительности.
• Измерительные трансформаторы напряжения имеют две вторичные обмотки каждый. Вторичные обмотки трансформатора напряжения собраны в две группы вторичных обмоток: первая группа обмоток, соединенная по схеме «звезда с нулем», и вторая группа обмоток, соединенная по схеме «разомкнутый треугольник».
• Вторичные цепи трансформатора напряжения защищены автоматическими выключателями.
• К основным вторичным обмоткам, собранным по схеме «звезда с нулем», подключаются три вольтметра для измерения фазных напряжений. К дополнительным вторичным обмоткам, собранным по схеме «разомкнутый треугольник», подключена защита от однофазных замыканий на землю с действием на сигнал.
• Оперативное питание реле защиты, световой сигнализации предусмотрено от цепей 100 В вторичных обмоток трансформатора напряжения.
• В низковольтном модуле предусмотрены свободные клеммы для подключения дублирующей сигнализации срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю.
• Для обогрева низковольтного модуля используется типовой обогреватель шкафов автоматики и терморегулятор.

Комплектность

Устройство УКИ состоит из высоковольтного и низковольтного модулей.

В состав высоковольтного модуля УКИ входит следующее оборудование (перечень указан для одного устройства УКИ):

1. Проходные изоляторы 6/10 кВ – 3 шт.;
2. Однофазные трансформаторы напряжения U1=6000 (10000)/√3 В, U2=100/√3 В – 3 шт. (трехфазная группа трансформаторов напряжения U1=6000 (10000) В, U2=100 В);
3. Высоковольтные предохранители для защиты измерительного трансформатора напряжения 6/10 кВ – 3 шт.;
4. Сальник для прохождения соединительного контрольного кабеля – 1 шт.;
5. Силовые провода;
6. Монтажный комплект для крепления низковольтного модуля на опоре линии электропередачи – 1 шт.

В состав низковольтного модуля УКИ входит следующее оборудование:

1. Автоматические выключатели для защиты вторичных цепей трансформатора напряжения и цепей обогрева;
2. Стрелочные вольтметры 6000 (10000)/100В, пределы измерения 0-6 кВ (0-10 кВ) – 3 шт.;
3. Реле напряжения – 1 шт.;
4. Реле времени с диапазоном уставок 0-60 сек – 1 шт.;
5. Реле указательное – 1 шт.;
6. Светодиодная сигнальная лампа U=100 В, 50 Гц красного цвета – 1 шт.;
7. Устройство обогрева с регулируемым термостатом 220 В – 1 шт.;
8. Клеммный ряд для подключения дублирующей сигнализации;
9. Соединительный контрольный кабель между высоковольтным и низковольтным модулями в металлорукаве;
10. Сальники для прохождения контрольных кабелей – 3 шт.;
11. Монтажный комплект для крепления низковольтного модуля на опоре линии электропередачи – 1 шт.