Файл: Catec-RU.pdf

Установка (продолжение)

Выбор класса дифференциальных устройств по типу нагрузки

Оборудование все чаще оснащается выпрямительными устройствами (диодами, тиристорами). На выходе этих устройств у токов замыкания на землю есть постоянная составляющая, способная снизить чувствительность RCD.

Дифференциальные устройства должны относится к классу, соответствующему данным нагрузкам (смотрите главу об определениях классов).

В стандарте EN 50178 приводится следующая блок-схема, определяющая требования к использованию ЭО за дифференциальным устройством (ЭО – электронное оборудование).

catec_155_a_1_gb_cat.

Передвижное ЭО, номинальная входная мощность которого не превышает 4 кВА, должно быть совместимым по конструкции с устройствами RCD типа А (защита от прямых и непрямых контактов).

На любом ЭО, для которого существует риск генерации тока повреждения, постоянная составляющая которого может нарушить работу защитных дифференциальных устройств, должна быть предупредительная наклейка, информирующая об этом.

Если устройства RCD несовместимы с ЭО, нуждающимся в защите, необходимо задействовать другие меры защиты, такие как двойная или усиленная изоляция, гальваническая изоляция ЭО от электросети при помощи трансформатора и т.д.

«Производственные» нагрузки

Большинство устройств принадлежат к классу AC, но на практике для промышленных установок требуется использование устройств как минимум класса А.

Руководство пользователя

Дифференциальная защита

Нагрузки типа «вариатор скорости»

Так как данный тип нагрузок подвержен значительным изменениям, реле класса B, независимые от напряжения и тока, являются наиболее подходящими к данному типу нагрузок во избежание риска ложного выключения.

Группирование установок по типу нагрузки

Следует группировать вместе типы устройств установки, вызывающие одни и те же неисправности.

Если нагрузки могут генерировать постоянные составляющие, их нельзя подключать ниже по сети от устройств, которые при неисправности генерируют только переменные или импульсные выпрямленные составляющие.

Сигнализация или предаварийное предупреждение об утечке или неисправности

В устройствах, где непрерывность работы является обязательной (в противном случае безопасность оборудования и людей ставится под угрозу), наибольшие риски связаны с неисправностями в изоляции, что необходимо принимать во внимание.

Функция сигнализации может осуществляться двумя способами:

1.Автоматическое отключение электропитания в целях обязательной защиты (защиты от прямых и непрямых контактов, ограничения утечки тока) осуществляется дифференциальными устройствами, сигнализирующая функция которых может выполняться предаварийными реле, включенными в определенные дифференциальные реле (RESYS M40, P40,B,… компании SOCOMEC).

2.Автоматическое отключение электропитания в целях обязательной защиты (защиты от прямых и непрямых контактов, ограничения утечки тока) осуществляется другими устройствами, такими как, например, устройства защиты от тока перегрузки. Далее аварийный контакт реле (RESYS M, P, E… компании SOCOMEC) можно использовать только для сигнализации о дифференциальном токе.

Предупредительная сигнализация о неисправностях в изоляции предоставляет широкие возможности в оптимизации электрической установки:

•предупредительный ремонт устройства до остановки его работы или поломки;

•определение местонахождения неисправностей в изоляции в сетях TNS;

•предупреждение риска возникновения пожара, взрыва и т.д.;

•заблаговременное внедрение устройства защиты от тока перегрузки и таким образом, предупреждение замены предохранителя или износа разъединителя цепи;

•контроль утечек тока и, таким образом, сокращение гомополярных токов в схемах защиты, генерирующих особенно разрушительные электромагнитные поля;

•другие.

Стандарт IEC 60 364 предписывает обязательное использование устройства контроля изоляции (Insulation Monitoring Device (IMD)) в структуре IT: «обязательное устройство контроля изоляции должно быть сконструировано таким образом, чтобы реагировать при первом же пробое на корпус или токе замыкания на землю; устройство должно подавать визуальный или звуковой сигнал».

Устройства IMD можно также применять во множестве других случаев (смотрите применения на странице D.68). Компания SOCOMEC предлагает широкий выбор устройств IMD из линейки ISOM.

Принцип работы

Большинство устройств IMD подают ток зонда в контуры, образуемые проводниками под напряжением и заземлением (рис.1). Увеличение значения тока зонда означает нарушение изоляции цепи. Ток зонда сравнивается с заданным аварийным порогом IMD.

Правильно выбранное устройство IMD из линейки ISOM не нуждается в высоком токе зонда.

Импеданс 1кОм, обычно добавляемый между подконтрольной цепью и заземлением (сопротивление нейтрали), практически не нужен для устройств IMD компании SOCOMEC.

catec_064_a_1_gb_cat.

Рис.1. Измерение сопротивления изоляции установки при помощи устройства IMD.

При вводе в эксплуатацию устройства IMD нужно принять во внимание тот факт, что данное устройство предназначено для измерения всей изоляции установки, то есть суммы сопротивлений индивидуальных утечек для всех фидеров.

catec_165_b_1_gb_cat.

Примечание:

Устройство IMD может показать сопротивление нарушения изоляции даже при отсутствии глухого короткого замыкания (например, при наличии влажности после длительного отключения). Запуск установки восстановит прежний уровень изоляции (IEC 60 364).

Определения

Разветвленная сеть

Разветвленная сеть характеризуется:

•одиночным потребителем или потребителями одного типа (двигатели, защита от грозовой помехи…);

•умеренно удлиненной цепью (низкая емкость утечки на землю) и четкой расположенностью цепи (цех, операционная…);

•четкой распределенностью цепи (нагрузки только переменного или только постоянного тока).

Глобальная сеть

Глобальная сеть, наоборот, включает в себя разнообразные потребители и преобразователи тока (с переменными и постоянными токами). Часто сеть имеет большую протяженность (высокая емкость утечки на землю).

Ассиметричный пробой (сеть постоянного тока)

Ассиметричный пробой возникает только на одной из двух полярностей сети.

catec_066_a_1_gb_cat.

Рис. 1.Ассиметричный пробой

Симметричный пробой (сеть постоянного тока)

Симметричный пробой возникает в обеих полярностях сети. Неисправность такого типа часто развивается в цепи, в которой соответствующие длины проводников «+» и «–» соизмеримы.

С конца 1997 стандарты IEC 61557-8 и EN 61557-8 требуют, чтобы цепи постоянного тока контролировались устройствами IMD, способными выявлять симметричный пробой.

catec_067_a_1_gb_cat.

Рис. 2. Симметричный пробой.

Руководство пользователя

IMD

Сопротивление изоляции электрической установки

Это уровень сопротивления изоляции установки относительно земли. Контролирующими службами должны его регулярно измерять . Сопротивление должно быть больше стандартных значений IEC 60 364.

Таблица A: Минимальные значения сопротивления изоляции (IEC 60 364) при отключенном электропитании.

Изоляция потребителя

•Rf двигателя > 0,5 МОм;

•Rf >x МОм согласно стандарту данного устройства.

Емкостная утечка тока на землю из проводника

Когда два проводника обладают разностью потенциалов (напряжением), между ними возникает емкостной эффект в соответствии с их геометрической формой (длина, форма), изоляцией (воздушная, ПВХ…) и расстоянием между ними.

Данная физическая характеристика может инициировать емкостную утечку тока между проводниками электросети и заземлением. Чем больше протяженность сети, тем выше будет ток.

catec_065_a_1_gb_cat.

Рис. 2. Емкостная утечка тока на землю в сети переменного тока.

Максимальная емкость утечки на землю

Это сумма емкости утечки на землю данной сети и емкости конденсаторов, установленных в электронном оборудовании, компьютерном оборудовании и т.п. Максимальная емкость утечки тока на землю является важным параметром при выборе устройства IMD. Следует отметить, что общая емкость утечки значительно увеличилась благодаря применению фильтров электромагнитных помех EMC.

catec_164_a_1_gb_cat.

Пример использования

Контроль изоляции обесточенных двигателей (на примере IMD SP 003)

Контроль изоляции обесточенных двигателей является необходимой профилактической мерой в тех случаях, когда обязательными являются требования безопасности и работоспособности:

•оборудования, обеспечивающие безопасность: противопожарные двигатели;

•дымососные установки;

•ответственные производственные циклы;

•оперативные или большие двигатели.

catec_069_a_1_gb_cat.

Рис. 2. Принцип подключения: устройство IMD выключено из сети при подаче питания на двигатель.

Настройка IMD, контролирующего обесточенный двигатель.

Устройство IMD должно генерировать аварийный сигнал при сопротивлении изоляции меньше 1MОм (1000kОм ).

Двигатель нельзя использовать при сопротивлении изоляции меньше 500 кОм. Устройства IMD типа SP специально сконструированы для контроля изоляции при отключенном питании, а также являются средствами быстрого обнаружения коротких скачков напряжения благодаря их функции запоминания (примеры: двигатели стрелочных электроприводов, портовые подъемные краны) с быстрой обработкой данных.

Контроль вариаторов скорости

При контроле вариаторов скорости необходимо учитывать генерируемые ими низкие частоты.

Только устройства IMD и поисковые устройства с принципами измерения, использующими закодированные сигналы или сигналы, отличные от генерируемых вариаторами, могут на протяжении длительного времени выполнять свои функции.

Передвижные генераторные установки

Часто очень сложно организовать защиту цепей, питаемых передвижными генераторными установками, из-за того, что их заземление невозможно (портативные установки, экстренное аварийное питание и т.д.) или считается недействительным (сопротивление невозможно измерить, и т.д.).

Такую защиту часто обеспечивают при помощи устройств RCD 30 мА, недостатком которых является ложное срабатывание (смотрите страницу D.63). В том случае, когда непрерывная работа является критичной для безопасности (см. рис. 3), можно использовать устройство IMD.

Корпус установки соединен не со средней точкой генератора, а с сетью, состоящей их соединенных друг с другом корпусов оборудования. Устройство IMD устанавливают между корпусом и фазой.

catec_071_b_1_gb_cat.

Рис. 3. Использование устройства IMD для цепи, питающейся от генераторной установки.

Контроль фидеров с высокими помехами от DLD (дискриминаторов слежения за задержкой)

Низкие частоты

Место короткого замыкания в этом типе цепи контролируется синхронизацией инжекций поисковых токов и локаторным анализом.

Высокие частоты

Центральный локатор имеет функцию подтверждения измерения при помощи обновления циклов анализа по требованию.

Высокие гомополярные токи

Тороиды DLD оснащены выравнивающими диодами, контролирующими потенциальные превышения напряжения на вторичной обмотке.

Примеры использования (продолжение)

Сети с питанием от ИБП

Сети с питанием от ИБП

Статические системы бесперебойного питания (ИБП) содержат составляющую постоянного тока.

catec_068_a_1_gb_cat.

Рис. 3. IMD в сети, питающейся от ИБП.

Требуется, чтобы установки, питающиеся постоянным током, были сгруппированы в той же области, чтобы обеспечить эквипотенциальную защиту корпусов. Если невозможно выполнить данное требование, необходимо установить IMD для наблюдения за целостностью изоляции установки, питающейся постоянным током.

Другие общие критерии для установки ИБП

•отсутствие одновременно двух IMD устройств, контролирующих гальванически соединенные сети (особенно на фазах байпаса);

•обеспечение установки устройством IMD, соответствующим подконтрольной сети.

Контроль цепей управления и сигнализации

Данные цепи, питающиеся обычно от изолирующих трансформаторов, должны предупреждать ложное отключение силовых цепей. Общим решением, предлагаемым стандартами и нормами, является система электропроводки со схемой TN (катушка соединена с заземлением в общей точке). Соответствие данным требованиям достигается также отсутствием соединения вторичной обмотки с заземлением в сочетании с устройством IMD.

Это решение создает риск шунтирования исполнительных механизмов устройств из-за неисправности изоляции. Эта неисправность может стать достаточной для управляющих исполнительных механизмов, но слишком слабой для срабатывания защиты от тока перегрузки.

catec_066_a_1_i_cat.

1.IMD, способное контролировать цепи с постоянными составляющими тока

ивысокими емкостями утечки.

2.IMD, способное контролировать цепи постоянного тока с симметричными пробоями.

3.IMD, способное контролировать цепи переменного тока (обратите внимание на (a) и (b) на схеме), система управления, предотвращающая использование параллельно подключенных устройств IMD в гальванически неизолированных сетях.

catec_070_a_1_gb_cat.

Рис. 1. Контроль изоляции цепях управления.

Этот риск возрастает на новом оборудовании по двум основным причинам:

•рабочее напряжение низкое и не способствует обнаружению неисправностей;

•чувствительность рабочих порогов вспомогательных цепей управления возрастает до нескольких десятков мA (микрореле, ПЛК, оптопары и т.д.).

По сравнению с вариантом решения с заземлением, изолированная сеть, подключенная к устройству IMD, обладает двойным преимуществом: отсутствие отключения при первом пробое и организация предварительного контроля за износом оборудования.

Настройка IMD

Zm =

U

ir

U – максимальное напряжение питания в цепи управления; Ir – минимальный ток отпускания реле;

Zm – настроечный импеданс устройства IMD.

Такие системы обнаружения неисправностей, как DLD204 и портативная система DLD3204, позволяют заблаговременно обнаружить месторасположение неисправности (пробоя) в изоляции без изменения состояния коммутационных устройств или рабочих систем управления, благодаря ограничению поискового тока до 1 мA.