Рис. 16.20. Схема

Периодического контроля изоляции омметром

При снижении сопротивления изоляции до предельно допусти­мого или ниже прибор подает звуковой или световой сигнал или оба сигнала вместе.

Прибор постоянного контроля изоляции (ПКИ) должен удовле­творять следующим основным требованиям: показывать только ак­тивное или омическое сопротивление изоляции фаз относительно земли независимо от емкости; колебания напряжения сети не долж­ны влиять на точность показаний прибора; должен быть достаточно надежным; осуществлять самоконтроль, т.е. при неисправности само­го прибора стрелка указателя должна устанавливаться на нуль, а не на оо; сопротивление внутренних цепей прибора должно быть значи­тельно выше полного сопротивления фаз относительно земли (не ни­же 100 кОм). В противном случае при подключении прибора к сети повысится опасность эксплуатации электрооборудования.

В практике применяются приборы постоянного контроля изо­ляции двух типов: на постоянном оперативном токе и вентильные. Рассмотрим некоторые из них.

Прибор ПКИ (рис. 16.21) работает на постоянном оперативном то­ке, источником которого служит трансформатор Тр с выпрямителем В.

Постоянный ток от плюса выпрямителя В проходит на зажим 3 через заземление в землю, через сопротивление изоляции, фазные провода сети, через фазные обмотки и нейтраль источника, зажим О,

Рис. 16.21. Принципиальная схема прибора ПКИ

дроссель Др, ука­затель kn, реле Р на минус выпря­мителя В. Чем ниже сопротивле­ние изоляции, тем больший ток про­ходит через ука­затель и реле Р, тем больше от­клонение стрелки указателя. При малых сопротив­лениях изоляции

или при глухом замыкании на землю стрелка указателя отклоняется на всю шкалу. Если сопротивление изоляции высокое, отклонения стрелки не наблюдается, так же как и при неисправности прибора.

Таким образом, прибор ПКИ не осуществляет самоконтроля. Периодический контроль исправности прибора осуществляется кноп­кой «контроль».

В случае снижения сопротивления изоляции ток через указатель и реле возрастает, стрелка отклоняется сильнее. При недопустимо низ­ком сопротивлении изоляции 15—20 кОм реле Р срабатывает и вклю­чает звуковой сигнал (звонок).

Существенным достоинством прибора ПКИ является небольшой измерительный постоянный ток (до 5 мА), что не повышает опасности эксплуатации.

Вентильные схемы контроля изоляции измеряют сопротивле­ние изоляции выпрямленным током. На рис. 16.22 показана про­стейшая вентильная схема 3В (три вентиля).

П ри положительной полуволне напряжения в фазе А ток проходит через вентиль Д₁, указатель Q, заземлитель и сопротивления изоля­ции двух других фаз к источнику. Полярность фаз изменяется и поэто­му постоянный ток про­ходит поочередно через вентили Д₁, Д₂ и Д₃, через указатель Q и со­противление изоляции.

У

Рис. 16.22. Вентильная схема контроля изоляции 3В

казатель П представляет собой магнитоэлектрический прибор, через который проходит ток, выпрямленный тремя вентилями. Среднее значение этого тока зависит от общего сопротивления R, определяе­мого из (16.1). При замыкании на землю ток через указатель опреде­ляется эквивалентным сопротивлением R_a. Указатель градуируется в килоомах. Последовательно с указателем может быть включено ре­ле, замыкающее сигнальную цепь, как и в схемах на рис. 16.21.

П риборы контроля изоляции, собранные по вентильной схеме, не требуют источника оперативного тока и поэтому более компактны, более просты в устройстве, однако они имеют некоторые недостатки: не осуществляют самоконтроля, так как при неисправности внутрен­них цепей прибор показывает оо, т.е. исправную изоляцию; точность измерения зависит от колебаний напряжения в сети, а также от сте­пени несимметрии сопротивлений изоляций.

Защита от замыканий на землю, действующая на сигнал, применяется также для обнаружения дефектов изоляции — глухих замыканий на землю. Такая защита реагирует на напряжение фаз относительно земли, на напряжение нулевой последовательности или

Рис. 16.23. Схема трех вольтметров (земляные вольтметры)

на ток нулевой последовательности.

Самая простая схема — схема трех вольтметров (рис. 16.23), которые вклю­чаются в звезду с заземлен­ной нейтральной точкой (иногда эти вольтметры на­зывают земляными).

Каждый вольтметр по­казывает напряжение отно­сительно земли той фазы, к которой он подключен.

Проводимости исправной изоляции приблизительно симмет­ричны и поэтому напряжение смещения нейтрали невелико и на­пряжения фаз относительно земли, которые показывают вольтметры, приблизительно равны фазным напряжениям источника.

При исправной изоляции вольтметры показывают напряжение, приблизительно равное фазному. В случае глухого замыкания на землю один из них показывает нуль, а два других — линейное на­пряжение. Такая схема осуществляет самоконтроль, так как неис­правный вольтметр показывает нуль, как и при замыкании на землю.

Вполне понятно, что по показаниям вольтметров можно судить лишь о наличии или отсутствии замыкания на землю, а не о значе­нии сопротивления изоляции. При симметричном снижении сопро­тивлений изоляции вплоть до короткого замыкания вольтметры ис-

правно будут показывать напряжения, равные фазному.

Таким образом, схема трех вольт­метров не измеряет сопротивления изоляции и не осуществляет контроля изоляции, а только обнаруживает замы­кания на земли).

Рис. 16.24. Включение земляных вольтметров через трансформаторы напряжения: а — три одно­фазных трансформатора; б — пятистержневой

В сетях напряжением выше 1000 В контроль изоляции постоянным током за­труднен. Дефекты изоляции при появле­нии в течение короткого времени усили­ваются, и возникает замыкание на землю, которое обнаруживается вольтметрами.

Вольтметры включаются или через однофазные трансформаторы напряжения (рис. 16.24, а), или на вторичные обмот­ки пятистержневого трансформатора на­пряжения, как показано на рис. 16.24, 6.

В такой схеме сигнальное реле включено на напряжение нулевой по­следовательности, полученное суммиро­ванием напряжений трех фаз относи­тельно земли. Это достигается путем соединения трех вторичных обмоток в открытый треугольник. Таким образом, на реле подается напряжение, равное

Рис. 16.25. Принципиальная схема для определения тока нулевой последовательности

U₀=(U_aз + U_бз + U_вз)k_тн, (16.2)

k_тн — коэффициент трансформации трансформатора напряжения; U_aз , U_бз , U_вз — напряжение отно­сительно земли соответственно фазы А, В и С.

При напряжении нейтрали U_Q=U реле срабатывает и подает сигнал.

Следует отметить, что вольтметры (или первичные обмотки трансформаторов напряжения) включаются параллельно изоляции фаз относительно земли, что увеличивает ток замыкания на землю и, следовательно, снижает безопасность, поэтому вольтметры или трансформаторы должны иметь высокое сопротивление.

В сетях с заземленной нейтралью контроль изоляции постоян­ным током невозможен, так как сеть соединена с землей через малое сопротивление заземления нейтрали. Защита от замыканий на землю, реагирующая на напряжение фаз относительно земли или на напря­жение нулевой последовательности, не работает, так как при замыканиях на землю напряжения между фазами и землей мало изменяются, а напряжение нулевой последовательности невелико.

Обнаружить замыкание на зем­лю в сети с зазем­ленной нейтралью можно с помощью

прибора, реагирующего на ток нулевой последовательности, равный сумме токов утечки через изоляцию (рис. 16.25):

3I₀=I_а+I_ь+I_с. (16.3)

Датчиком в такой схеме служит трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП). В качестве первичных обмоток служат фазные жилы кабеля, пропущенные в окно магнитопровода транс­форматора. Вторичная обмотка намотана на магнитопровод.