94
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
Переносной комплект поиска
«земли» в системах оперативного
постоянного тока РИДУС ПКИ —
быстро и надежно
О
дной
из
основных
проблем
,
связанных
с
работой
систем
контроля
изоляции
(
СКИ
)
и
поиска
места
утечки
на
землю
,
считается
влияние
измерительной
и
балансно
-
мос
-
товой
схем
на
работу
терминалов
РЗиА
,
гальвани
-
чески
включенных
в
ту
же
электрическую
цепь
—
распределительную
сеть
оперативного
постоянного
тока
.
Токи
,
протекающие
по
балансному
мосту
и
из
-
мерительным
(
зондирующим
)
резисторам
,
могут
при
определенных
условиях
замыкаться
через
дискрет
-
ные
входы
терминалов
РЗиА
,
вызывая
их
ложные
срабатывания
[1, 2].
Не
менее
важной
проблемой
является
влияние
паразитной
емкости
кабельной
сети
СОПТ
на
точ
-
ность
и
скорость
измерений
[3].
Снижение
сопротивления
изоляции
до
сотен
кОм
,
фактически
еще
не
являющееся
повреждением
,
не
определяется
большинством
приборов
контроля
изоляции
,
однако
может
служить
признаком
после
-
дующего
снижения
сопротивления
изоляции
до
ава
-
рийного
уровня
(20–50
кОм
).
Для
локализации
места
утечки
на
кабеле
функ
-
ционала
стационарной
системы
недостаточно
,
по
-
скольку
для
устранения
повреждения
необходимо
отыскать
его
точное
место
,
а
не
только
отходящий
фидер
[4].
Кроме
того
,
стационарная
система
с
режи
-
мом
автоматического
поиска
в
принципе
не
способна
принять
решение
об
использовании
форсированных
(
с
инжектированием
)
методов
поиска
,
для
этого
нуж
-
но
переносное
устройство
,
работающее
под
управ
-
лением
оператора
.
При
измерении
мостовым
методом
[3, 5],
реали
-
зованным
в
системе
РИДУС
(
рисунок
1):
Кунц
А
.
К
.,
технический
директор
ООО
ПК
«
ЭлектроКонцепт
»
Полтавец
М
.
Ю
.,
заместитель
технического
директора
ООО
ПК
«
ЭлектроКонцепт
»
Косулин
В
.
В
.,
ведущий
инженер
ООО
ПК
«
ЭлектроКонцепт
»
Рис
. 1.
Эквивалентная
измерительная
схема
балансного
метода
УНИКАЛЬНАЯ
СИСТЕМА
КОНТРОЛЯ
ИЗОЛЯЦИИ
,
БЕЗОПАСНАЯ
ДЛЯ
ЦИФРОВЫХ
ТЕРМИНАЛОВ
С
ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ
СИГНАЛИЗАЦИЕЙ
1.
Обнаруживает
высокоомные
повреждения
(
до
200–400
кОм
),
то
есть
прогнозирует
возможные
аварии
до
их
возникновения
.
2.
Осуществляет
поиск
повреждений
,
не
оказы
-
вая
влияния
на
нагрузки
СОПТ
и
не
вызывает
ложного
срабатывания
устройств
РЗиА
.
3.
Позволяет
с
высокой
точнос
тью
определить
место
повреждения
и
своевременно
выпол
-
нить
ремонт
/
восстановление
.
95
Рис
. 2.
Модель
с
балансным
мостом
30
кОм
и
повреждением
на
«
землю
» 30
кОм
без
повреждения
изоляции
ДВ
терминала
– R1
и
R2 —
сопротивле
-
ния
балансного
моста
;
– R3
и
R4 —
эквивалент
-
ное
сопротивление
изо
-
ляции
шин
постоянно
-
го
тока
относительно
земли
;
– C1
и
C2 —
эквивалент
емкости
сети
постоян
-
ного
тока
относительно
земли
.
Для
измерения
сопро
-
тивления
изоляции
отно
-
сительно
земли
,
в
схему
внесены
сопротивления
R5, R6
и
ключи
S1, S2.
В
связи
с
малой
веро
-
ятностью
возникновения
множественных
повреж
дений
,
особенно
на
одном
и
том
же
фидере
,
дифференциальные
трансфор
-
маторы
тока
СКИ
способны
измерить
и
обнаружить
большинство
дефектов
изоляции
сети
СОПТ
.
Дифференциально
-
токовый
метод
контроля
изо
-
ляции
,
реализованный
в
системе
РИДУС
,
стал
еще
более
актуальным
после
введения
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
существенных
ограничений
на
инжекционные
воздей
-
ствия
на
СОПТ
(1,8
мА
и
15
В
),
поскольку
мостовой
метод
имеет
некоторые
ограничения
.
Во
-
первых
,
он
необходим
лишь
для
обнаруже
-
ния
маловероятных
1
симметричных
повреждений
,
возникающих
на
одном
фидере
(
по
«+»
и
«–»
одно
-
временно
).
Разнополярные
повреждения
на
разных
фидерах
не
только
обнаруживаются
без
инжекции
,
но
также
могут
быть
пересчитаны
в
сопротивления
полюсов
по
«+»
и
«–»
на
основании
измеренных
то
-
ков
утечки
.
Во
-
вторых
,
он
ограничен
по
величине
сопротив
-
ления
инжектирующего
зонда
,
вычисляемого
через
максимальный
ток
1,8
мА
.
Соответственно
,
эта
вели
-
чина
будет
больше
128
кОм
.
В
частности
,
поэтому
выбран
зонд
РИДУС
величиной
150
кОм
.
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССА
ИЗМЕРЕНИЯ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
ИЗОЛЯЦИИ
Поскольку
эксперименты
на
действующей
элек
-
троустановке
СОПТ
все
же
связаны
с
риском
не
-
правильной
работы
терминалов
РЗиА
,
с
целью
наглядного
подтверждения
возможности
влияния
балансно
-
мостовой
измерительной
схемы
на
рабо
-
ту
цифровых
терминалов
было
проведено
предва
-
рительное
имитационное
моделирование
наиболее
типичных
схемных
решений
(
рисунок
2)
в
программ
-
ном
пакете
моделирования
электрических
схем
NI Multisim [6].
1
Силовые
кабельные
линии
СОПТ
разных
полюсов
обычно
находятся
на
близком
расстоянии
по
всей
строительной
длине
,
поэтому
при
«
симметричном
»
повреждении
ток
замыкания
развивается
не
через
«
землю
»,
а
гальванически
,
между
прово
-
дниками
.
Такое
повреждение
изоляции
неустойчиво
:
либо
приводит
к
просыханию
изоляции
от
теплового
действия
тока
,
либо
к
развитию
короткого
замыкания
.
То
есть
это
повреждение
либо
самоустраняется
,
либо
проявляется
через
аварию
по
цепям
питания
постоянного
тока
.
2
Д о к р и т и ч е с к и й
п р о б о й
—
пробой
,
при
котором
мощность
,
рассеиваемая
на
поврежденном
участке
изоляции
,
не
приводит
к
ее
лавинообразному
разрушению
и
далее
либо
гальваническому
замыканию
на
проводящие
части
,
либо
об
-
разованию
временного
воздушного
диэлектрического
зазора
.
В
частности
сравнивалось
влияние
единичного
повреждения
изоляции
шины
управления
на
работу
дискретного
входа
(
ДВ
)
устройств
РЗиА
при
наличии
и
отсутствии
повреждения
его
изоляции
и
влияние
стандартных
измерительных
цепей
в
виде
моста
8,9
кОм
и
высокоомных
,
применяемых
в
системе
РИДУС
,
а
также
проверялась
эффективность
шунти
-
рования
ДВ
.
Результаты
моделирования
1.
Без
повреждения
изоляции
сигнальной
линии
лож
-
ное
включение
ДВ
(30
мА
)
невозможно
ни
при
ка
-
ких
перекосах
напряжения
полюсов
относительно
земли
и
повреждениях
изоляции
питающих
шин
.
2.
При
докритическом
2
пробое
изоляции
сигналь
-
ной
линии
ДВ
возможно
протекание
удерживаю
-
щего
(
более
5
мА
)
тока
через
ДВ
.
Стандартный
ток
(
для
моста
с
эквивалентным
сопротивле
-
нием
8,9
кОм
)
в
2
раза
больше
тока
,
создавае
-
мого
измерительным
мостом
системы
РИДУС
(10,6
и
5,5
мА
).
3.
При
шунтировании
входов
без
повреждения
изо
-
ляции
ДВ
удерживающий
ток
моста
системы
РИДУС
опускается
ниже
удерживающего
(3,2
мА
),
стандартный
ток
в
2
раза
больше
и
,
кроме
того
,
выше
удерживающего
(7
мА
).
4.
При
докритическом
повреждении
изоляции
сиг
-
нальной
линии
и
одновременном
докритическом
повреждении
основной
изоляции
токи
ДВ
суще
-
ственно
больше
токов
удержания
,
но
не
более
30
мА
,
то
есть
недостаточны
для
срабатывания
ДВ
.
5.
При
докритическом
повреждении
изоляции
ДВ
и
одновременном
докритическом
повреждении
основной
изоляции
при
шунтировании
ДВ
,
токи
ДВ
существенно
больше
токов
удержания
,
но
не
-
значительно
меньше
токов
без
шунтирования
ДВ
.
№
2 (41) 2017
96
Рис
. 3.
Внешний
вид
переносной
системы
РИДУС
1.0
Рис
4.
Внешний
вид
переносной
системы
РИДУС
v2.0 (
посредине
и
снизу
–
клещи
двух
размеров
)
6.
При
зондировании
(
баланс
-
ном
измерении
)
с
резистором
150
кОм
и
докритическом
по
-
вреждении
изоляции
ДВ
токи
с
шунтированием
и
без
него
выше
токов
удержания
,
но
ниже
токов
запуска
ДВ
,
опре
-
деляются
сопротивлением
мо
-
ста
(30
или
8,9
кОм
).
Выводы
Чем
выше
сопротивление
из
-
мерительной
и
мостовой
части
СКИ
,
тем
меньше
влияние
на
ДВ
.
Для
сравнения
,
стандартная
(
мост
8,9
кОм
)
измерительная
цепь
способна
пропускать
в
цепь
ДВ
ток
до
25
мА
.
СИСТЕМЫ
РИДУС
V.1.0
И
V.2.0
Система
РИДУС
версии
1.0 (
рисунок
3)
предоставля
-
ет
следующие
возможности
:
–
поиск
места
утечки
на
землю
в
кабеле
с
указани
-
ем
места
повреждения
;
–
измерение
сопротивления
изоляции
;
–
прямой
и
наложенный
метод
измерения
;
–
измерение
переменной
со
ставляющей
в
сети
по
-
стоянного
тока
;
–
режим
миллиамперметра
;
–
измерение
напряжения
относительно
земли
;
–
графическое
отображение
процесса
.
Версия
2.0
системы
РИДУС
(
рисунок
4)
имеет
до
-
полнительно
:
Табл
. 1.
Технические
характеристики
системы
контроля
изоляции
РИДУС
Наименование
параметра
Значение
Напряжение
питания
системы
,
В
(
от
сети
постоянного
тока
) 90-300
Номинальное
напряжение
сети
постоянного
тока
,
В
110/220
Диапазон
допустимого
изменения
напряжения
измеряемой
сети
постоянного
тока
,
при
110/220
В
90-150/
150-300
Диапазон
измеряемого
сопротивления
изоляции
,
кОм
0-999
Диапазон
сопротивления
изоляции
с
поиском
фидера
,
кОм
0-400
Точность
измерения
сопротивления
при
поиске
линии
,
не
хуже
, %
5
Максимальная
емкость
контролируемой
сети
,
мкФ
250
Цикл
измерения
сопротивления
полюсов
сети
,
не
более
,
с
10
Цикл
измерения
с
поиском
фидера
,
не
более
,
с
30 (60)
Максимальное
количество
контролируемых
фидеров
,
шт
.
1024
–
возможность
измерения
,
отображения
и
компен
-
сации
влияния
емкости
сети
при
измерениях
;
–
возможность
применения
клещей
с
внутренними
диаметрами
30…70
мм
;
–
возможность
определять
объединения
2-
х
сетей
СОПТ
с
разных
АБ
(
выявление
ошибок
монтажа
на
объектах
и
гальванических
петель
);
–
возможность
использования
нештатных
клещей
через
специальный
переходник
(
клещи
типа
DC
c
диаметром
30/40
мм
);
–
возможность
подбора
параметров
зондирующего
сигнала
:
по
частоте
,
по
току
,
по
виду
,
в
том
чис
-
ле
в
режиме
инжектирования
тока
в
сеть
СОПТ
0,25/0,5/1,0/2,0
мА
;
–
возможность
непрерывного
на
-
блюдения
за
током
утечки
(
мони
-
торинг
);
–
интуитивно
понятный
простой
интерфейс
.
ПРОВЕРКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ
СИСТЕМЫ
РИДУС
С
2014
года
выпущено
более
150
комплектов
системы
контро
-
ля
изоляции
РИДУС
для
более
100
энергообъектов
по
всей
тер
-
ритории
РФ
,
которые
доказывают
свою
эффективность
до
настояще
-
го
времени
в
реальных
условиях
.
Такое
количество
оборудования
,
находящегося
в
эксплуатации
,
постоянно
дает
обратную
связь
для
модернизации
устройства
и
улучшения
его
свойств
.
Наибо
-
лее
общий
положительный
отклик
о
системе
РИДУС
можно
сформу
-
лировать
так
:
надежно
,
эффектив
-
но
и
быстро
.
Кроме
того
,
ООО
ПК
«
Электро
-
Концепт
»
провело
ряд
экспери
-
ментов
с
имитацией
повреждения
изоляции
на
землю
и
дискретных
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
97
630040,
г
.
Новосибирск
,
ул
.
Кубовая
,
д
. 42/1
Тел
./
факс
: +7 (383) 209-01-74
129010,
г
.
Москва
,
ул
.
Летниковская
,
д
. 6
а
,
стр
. 1,
оф
. 9/4
Тел
.: +7 (985) 764-35-39
199106,
г
.
Санкт
-
Петербург
,
Средний
пр
-
т
В
.
О
.,
д
. 86,
оф
. 239
Тел
.: +7 (913) 206-71-60, +7 (911) 716-10-10
[email protected] www. vtzp.ru
а
)
б
)
в
)
Системы
оперативного
постоянного
тока
•
Щиты
постоянного
тока
с
предохранителями
•
Щиты
постоянного
тока
с
автоматическими
выклю
-
чателями
•
Ридус
СКИ
—
системы
контроля
изоляции
и
поиска
утечки
на
землю
в
СОПТ
•
Ридус
ПКИ
—
переносной
комплект
контроля
изо
-
ляции
•
Шкафы
стабилизаторов
постоянного
тока
ЩПТ
-
С
•
Устройства
тиристорные
зарядно
-
подзарядные
ВТЗП
•
Аккумуляторные
герметизированные
энергетиче
-
ские
модули
АГЭМ
•
Комплектные
установки
оперативного
тока
УОТ
на
базе
тиристорных
зарядных
устройсп
серии
ВТЗП
•
Модульные
комплектные
установки
оператив
-
ного
тока
УОТ
-
М
на
базе
выпрямителей
с
ШИМ
-
преобразованием
•
Микроконтроллерный
комплекс
автоматизации
и
мониторинга
МКА
Ридус
Распределительные
устрой
ства
собственных
нужд
0,4
кВ
•
Вводно
-
распределительные
устройства
РУ
0,4
кВ
ЩСН
,
РУСН
,
КТПСН
,
ГРЩ
,
РТЗО
,
ПР
•
Распределительные
устройства
0,4
кВ
модульного
исполнения
с
выдвижными
блоками
серии
«
РУБИН
»
Агрегаты
бесперебойного
питания
•
Агрегаты
бесперебойного
питания
ИндастриС
I
Р
S U
•
Модульные
агрегаты
бесперебойного
питания
Инда
стриС
I
Р
S U
Модулар
•
Инверторы
ИндастриС
I
Р
S I
Источники
гарантированного
электропитания
•
Блочно
-
модульные
дизельные
и
газопоршневые
электростанции
Marg
е
n
единичной
мощностью
от
10
до
3000
кВА
Рис
. 5.
Примеры
нахождения
повреждения
переносным
при
-
бором
на
сопротивлении
:
а
) 24
кОм
,
б
) 18
кОм
,
в
) 200
кОм
входов
терминалов
.
Такая
работа
была
проделана
совместно
со
службой
эксплуатации
действующей
ГЭС
,
где
эксперименты
проводились
на
временно
выведенном
из
эксплуатации
,
но
полностью
рабо
-
тоспособном
оборудовании
.
Необходимость
такой
работы
была
обусловлена
большими
нареканиями
на
уже
установленное
оборудование
контроля
изо
-
ляции
,
которое
приводило
к
ложному
срабатыванию
терминалов
РЗиА
своими
высокими
зондирующими
токами
и
фактически
не
выполнявшее
свои
функции
по
поиску
фидеров
со
сниженным
сопротивлением
изоляции
относительно
земли
.
В
результате
экспери
-
ментов
была
подтверждена
безопасность
и
эффек
-
тивность
системы
РИДУС
(
рисунок
5).
Переносной
комплект
системы
РИДУС
также
прошел
успешные
испытания
и
позволил
быстро
и
четко
определить
место
повреждения
изоляции
на
десятках
объектов
энергетики
,
таких
как
фили
-
ал
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
Пермское
ПМЭС
,
филиал
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Пермэнерго
»,
филиал
АО
«
ДРСК
» — «
Амурские
электрические
сети
»,
филиа
-
лы
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
Хабаровское
ПМЭС
и
Амур
-
ское
ПМЭС
,
ПАО
«
ОГК
-2»,
филиал
АО
«
Тюмень
-
энерго
» — «
Нижневартовские
электрические
сети
»,
филиалы
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
,
Выборгское
ПМЭС
,
МЭС
Северо
-
Запада
,
Ленин
-
градское
ПМЭС
,
филиал
АО
«
ДРСК
» — «
Хабаров
-
ские
электрические
сети
»,
ПАО
«
Ленэнерго
».
Р
ЛИТЕРАТУРА
1.
Гуревич
В
.
И
.
Устройства
электропитания
релейной
за
-
щиты
:
проблемы
и
решения
.
М
.:
Инфра
-
Инженерия
,
2013.
2.
Об
исключении
случаев
ложного
срабатывания
УРЗА
,
циркулярное
письмо
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
от
12.08.2015,
№
ДВ
/99/1078.
3.
Коловский
Ю
.
В
.
Метрология
,
стандартизация
и
техни
-
ческие
измерения
.
Красноярск
:
СФУ
, 2007.
4.
СТО
56947007-29.120.40.041-2010.
Системы
оператив
-
ного
постоянного
тока
подстанций
.
Технические
требо
-
вания
.
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
», 2010.
5.
Борисов
,
Ю
.
М
.
Электротехника
:
Учебник
.
СПб
.:
БХВ
-
Петербург
, 2012. 299
с
.
6. Russell Jesse, Cohn Ronald. NI Multisim. Book on Demand
Limited, 2012.
№
2 (41) 2017
Одной из основных проблем, связанных с работой систем контроля изоляции (СКИ) и поиска места утечки на землю, считается влияние измерительной и балансно-мостовой схем на работу терминалов РЗиА, гальванически включенных в ту же электрическую цепь — распределительную сеть оперативного постоянного тока. Токи, протекающие по балансному мосту и измерительным (зондирующим) резисторам, могут при определенных условиях замыкаться через дискретные входы терминалов РЗиА, вызывая их ложные срабатывания.
