Утвержден на заседании ПМК

Протокол № 4 от 26 апреля 2010г.

Текст лекционного занятия № 1.9.

Тема: «Основы электробезопасности и эксплуатации корабельных электрических сетей».

1. Понятие о сопротивлении изоляции. Нормы сопротивления изоляции корабельного электрооборудования.

Безопасность и надежность корабельных электрических сетей в значительной степени зависит от состояния их изоляции от корпуса корабля.

Определение. Сопротивление изоляции Rиз представляет собой сопротив­ление изоляционного материала (рис.10.3), покрывающего жилы кабелей, обмотки электрических машин, электрических аппаратов и токоведущих частей электрооборудования относительно корпуса корабля и между собой. Идеальных изоляционных материалов не существует. Каждый из них в некоторой степени является проводящим материалом. Поэтому между токоведущими частями и корпусом всегда протекает ток утечки I_ут, значение которого обратно пропорционально сопротивлению изоляции.

Чем ниже сопротивление изоляции, тем больше ток утечки. Уменьшение сопротивления изоляции наблюдается при ее увлажнении, загрязнении, растрескивании, впитывании влаги, механических повреждениях, изменении физико-химических свойств материалов с течением времени под действием климатических факторов, повышенной температуры, нефтепродуктов и т.д. Каждое значительное снижение сопротивления изоляции связано с опасностью пробоя изоляции. Изоляция прожигается в месте снижения R_из за счет больших тепловых выделений, связанных с протеканием тока утечки. Как правило, пробой изоляции на корпус корабля сопровождается дуговым разрядом. В результате изоляция повреждается настолько, что требуется ремонт или замена элек­трооборудования. Нередко это сопровождается возникновением пожаров.

Норма сопротивления изоляции при эксплуатации представляет собой минимально допустимое значение сопротивления изоляции, при котором возмож­но включение электрооборудования под напряжение питающей сети без повреждений (пробоя изоляции).

1. Силовая сеть постоянного или переменного тока при числе установленных потребителей:

- до 50 – 0,05 МОм

- от 50 до 100 – 0,025 МОм

- свыше 100 – 0,02 МОм

2. Электрические машины с воздушным охлаждением – 0,5 МОм

3. ГРЩ с отключенными потребителями – 1 МОм

4. Трансформаторы, электрические аппараты, переносное электрооборудование, электроинструмент – 1,0 Мом

5. Пульты ДАУ – 0,5 Мом

6. Сеть освещения при числе осветительных точек, получающиз питание от одного источника:

- до 100 – 0,05 Мом

- от 100 до 500 – 0,03 Мом

- свыше 500 – 0,02 Мом

7. Сети аккумуляторного освещения, сигнально-отличительных огней, иллюминации, приборов управления кораблем, схемы электрической сигнализации – 0,2 Мом

8. Кабели питания с берега – 0,1 Мом

Измерение сопротивления изоляции проводится на постоянном токе для исключения влияния емкостного сопротивления сетей.

Методы контроля сопротивления изоляции в обесточенном состоянии. Методы контроля сопротивления изоляции основаны на измерении значения токов утечки I_ут, протекающих через сопротивление изоляционного материала между токоведущими частями электрооборудования и корпусом корабля. В ряде случаев необходим контроль за сопротивлением изоляции и между токоведущими частями.

Для проверки сопротивления изоляции в обесточенном состоянии (рис. 10.4) между токоведущими частями электрооборудования и корпусом корабля прикладывается испытательное напряжение при помощи постороннего источника электроэнергии. Значение тока утечки на контролируемом участке электрической сети определяется по закону Ома:

I_ут=

Где I_ут – ток утечки;

U_ист – напряжение источника напряжения;

R_из – сопротивление изоляции контролируемой электрической сети.

Сопротивление изоляции электрооборудования и сетей, не находящихся под напряжением, измеряется обычно при помощи мегомметра типа M-1101 или безиндукторного мегомметра БМ-1. В их состав входят источники испытательного напряжения и приборы, измеряющие значение тока утечки.

У мегомметра M-1101 в качестве источника испытатель­ного напряжения используется индукторный генератор (индуктор). Измерительный механизм прибора представляет со­бой магнитоэлектрический логометр. Применение логометра обусловлено необходимостью исключить влияние колебания напряжения источника питания на показания прибора. Шкала прибора про градуирована в мегомах или килоомах.

В состав безиндукторного мегомметра входят:

- гальванический элемент, мультивибратор (МВ), трансформатор (TV) и умножитель напряжения (УН), об­разующие источник испытательного напряжения;

• измерительный прибор - миллиамперметр, проградуированный в мегомах. .

Мультивибратор МВ преобразует постоянное напряжение элемента питания в переменное напряжение на полуобмот­ках трансформатора.

Необходимо отметить, что все применяющиеся на корабле мегомметры или автоматические устройства непрерывного контроля сопротивления изоляции измеряют (как показано на рис.10.4) значение тока утечки (позиция 1) или падение напряжения от тока утечки на эталонном со­противлении (позиция 2).

Измерение сопротивления изоляции проводится при при­готовлении электрооборудования к действию, проведении периодических осмотров» а также после выключения. Выпол­нять его следует переносными мегомметрами в следующей последовательности:

1. убедиться при помощи индикатора напряжения, что проверяемое электрооборудование обесточено;

2. провести проверку исправности мегомметра;

3. подсоединить к корпусу проверяемого электрообору­дования иди к корпусу корабля проводник от клеммы ЗЕМЛЯ;

4. подсоединить к токоведущей части электрооборудо­вания проводник от клеммы ЛИНИЯ;

5. при измерении больших сопротивлений изоляции для устранения влияния на показания мегомметра поверхност­ных токов необходимо на изоляции жилы кабеля наложить виток голой проволоки, который подсоединить к экранирую­щему зажиму мегомметра;

6. определить по шкале прибора значение сопротивления изоляции (вращая рукоятку прибора с частотой 120 об/мин). .

Постоянный ток при измерении сопротивления изоляции мегомметром в первый момент является зарядным током емкости изоляции, поэтому значение сопротивления ее оказывается заниженным. Стрелка мегомметра в начале изме­рения доходит до нуля. По мере заряда емкости показания мегомметра увеличиваются. Поэтому отсчет показаний следует брать не ранее, чем через 15 с от начала измерения, а при измерении сопротивления изоляции кабелей и крупных электрических машин - не ранее, чем через 60 с.

Необходимо помнить ряд основных принципов измерения сопротивления изоляции электрооборудования в обесточен­ном состоянии:

1. Номинальное напряжение, создаваемое мегомметром (испытательное напряжение) должно быть больше или рав­но номинальному напряжению проверяемого электрооборудо­вания или электрической сети. Оно не должно значительно превосходить номинальное напряжение контролируемого электрооборудования (не более 8-10 Uном), иначе произой­дет повреждение изоляции или ее пробой.

2. Перед измерением сопротивления изоляции необходимо обязательно убедиться в отсутствии напряжения на прове­ряемом электрооборудовании. Мегомметр, подключенный на электрооборудование под напряжением, выходит из строя практически мгновенно.

3. Измерение сопротивления изоляции должно быть про­ведено во всех электрически не связанных цепях.

4. Электрические цепи, содержащие диоды, стабилитро­ны, транзисторы, тиристоры и другие полупроводниковые приборы, перед измерением сопротивления изоляции должны шунтироваться перемычками. В против­ ном случае они могут быть повреждены достаточно большим напряжением индуктора мегомметра.

Методы контроля сопротивления изоляции электрических сетей под напряжением. Методы контроля сопротивления изоляции корабельных электрических сетей, находящихся под напряжением, также основаны на измерении токов утечки. Источником испытательного напряжения служит са­ма контролируемая сеть, которая через полупроводниковый выпрямитель получает испытательное напряжение постоянно­го тока.

Наиболее распространенным методом контроля в сетях переменного тока является метод щитового мегомметра. Комплект устройств щитового мегомметра устанавливается на Щ или у ЭСК с автоматическим управлением на пульт ДАУ.

Схема щитового мегомметра показана на рис. 10.5. В его состав входят:

- добавочное устройство, которое является источ­ником испытательного напряжения; око состоит из трансформатора Т, выпрямителя В и сглаживающего фильтра; дросселя Д и конденсатора С;

- измеритель мегомметра, представляющий собой мил­лиамперметр, отградуированный в мегомах.

Измеряемый ток утечки Iут будет определяться значе­нием испытательного напряжения и сопротивлением изоля­ции. Определить значение сопротивления изоляции можно и при помощи вольтметра (рис.10.6).

Измерив три фазных напряжения, сопротивление изоляции можно вычислить по формуле

R_из=

Наименьшие показания вольтметра будут в цепи «фаза-корпус» с пониженным сопротивлением изоляции. Таким образом, вместе с изменением сопротивления изоляции можно определить непосредственно и фазу сети с пониженным сопротивлением изоляции.

Определить снижение сопротивления изоляции сети и установить фазу сети с пониженным сопротивлением изоляции можно с помощью электрических ламп (рис.10.7). При хорошем сопротивлении изоляции лампы в каждой фазе будут иметь одинаковый неполный накал. При низкой изоляции одной из фаз лампа, включенная в данную фазу, будет иметь меньший накал или не будет гореть, а две другие будут иметь больший накал. Этот способ дает примерный грубый контроль сопротивления изоляции.

На современных кораблях для непрерывного контроля сопротивления изоляции применяются автоматические устройства типа УКИ, ПКИ, «Электрон» и их модификации. Принцип их работы также основан на измерении токов утечки.

Наиболее вероятно снижение R_из. электрооборудования, размещенного на верхней палубе, в трюмах, машинных и ко­тельных отделениях, отсеках вспо­могательных котлов. На современ­ных кораблях ведется непрерывный автоматический контроль сопротив­ления изоляции действующих сило­вых сетей. При снижении R_из сети ниже уставки автомати­ческое устройство выдает световой и звуковой сигнал. Оператор пуль­та ДАУ отключает звуковой сигнал, производит замер сопротивления изоляции щитовым прибором и по возможности - поиск участка с по­ниженным R_из методом последовательных отключений и деле­ния сети на части.

1. Сеть разделяют на части отключением межсекционных выключателей. Затем щитовым мегомметром производят замер R_из каждого участка сети, связанного с секцией ГЩ.

2. На секции ГЩ, где сопротивление изоляции низкое, отключают Фидерные автоматы и измеряют сопротивление изо­ляции после каждого отключения. Восстановление R_из до нормы свидетельствует о пониженном R_из только что отклю­ченного фидера. Неисправные фидеры отключают, а сеть ос­тается в действии. Следует отметить, что наиболее важные потребители получают питание от двух электростан­ций через АПП и АПС. При отключении фидера такой потребитель автоматически переключается на другую электро­станцию.

3. При помощи переносного мегаомметра уточняют место снижения R_из на обесточенном фидере и связанном с ним потребителе. Для этого неисправный участок делят на час­ти и отдельно измеряют R_из.

Применение описанного способа в море при выполнении задач не всегда возможно сразу по следующим причинам:

• неожиданное обесточивание потребителей вооружения и защиты может привести к срыву выполняемых кораблем за­дач;

• неожиданное обесточивание электронных схем может привести к их выходу из строя;

• на ходу нельзя обесточивать электрооборудование, обеспечивающее ход корабля (штурманские приборы, рулевая машина, электрооборудование главней энергетической уста­новки).

Таким образом, применять метод последовательных отклю­чений и деления сети на части в полном объеме при плава­нии корабля не представляется возможным.

Задача отыскания участка с пониженным R_из усложняется, если место снижения R_из ,находится в системах, не входя­щих в заведование электромеханической боевой части. В таких случаях поиск неисправности следует производить совместно со специалистами других боевых частей.

Необходимо отметить, что щитовые мегомметры и автома­тические устройства контролируют, как правило, только силовую сеть корабля. Сети, не имеющие силового гальва­нического контакта, требуют контроля R_из другими прибо­рами и системами (например, сеть освещения, получающая питание от силовой через понижающие трансформаторы 380/127 В).