Текст
                    13ОЛЯЦИИ ЦЕПЕЙ
РАТИВНОГО ТОКА
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА


БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА Выпуск 8 Е. А. КАМИНСКИЙ ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ WI ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА 1959 ЛЕНИНГРАД
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: Демков Е. Д., Долгоз А. Н., Ежков В. В., Смирнов А. Д., Устинов П. И. ээ-з-з В брошюре рассказывается о значении изоляции цепей оперативного тока в электро- установках. Рассмотрены причины появления и способы предотвращения нарушений и по- вреждений изоляции оперативных цепей во время монтажа, при испытаниях и в процессе эксплуатации. В конце брошюры дан перечень основных директивных и инструктивных материалов по вопросам, связанным с изоляцией опера- тивных цепей, а также приведен список от- дельных книг и статей, посвященных опыту эксплуатации изоляции вторичных цепей. Брошюра рассчитана на широкий круг электромонтеров и электротехников, рабо- тающих по монтажу и эксплуатации элек- троустановок. Автор Каминский Евгений Абрамович ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ ОБ ИЗОЛЯЦИИ ЦЕПЕЙ ОПЕРАТИВНОГО ТОКА 1 i Редакторы Е. Д. Демков, Р. П. Вчерашний Техн, редактор Г. Е. Ларионов Сдано в пр-во 26/111 1959 г. Подписано к печати 23/V 1959 г. Формат бумаги 84хЮ81/„ 3,28 п. л. 3,9 уч.-изд. д. Т-03415 Тираж 27 500 Цена 1 р. 90 к. Заказ № Типография Госэнергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 10.
1. ПЕРВИЧНЫЕ И ОПЕРАТИВНЫЕ ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ Элементы электротехнических установок — генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, электродвигате- ли и другое энергетическое оборудование, в котором элек- троэнергия вырабатывается, преобразуется и с помощью которого распределяется, — а также сами потребители со- ставляют так называемые первичные цепи. Путь элек- трического тока от электрической станции до потребителей определяется положением коммутационных аппаратов (вы- ключателей, разъединителей, контакторов, автоматов и т. п.), т. е. таких устройств, которые предназначены для изменения (коммутации) путей тока. Для управления всеми этими аппаратами служат цепи вторичной коммутации — вторичные цепи, которые охватывают устройства защиты, автоматики, дистанцион- ного управления, телемеханики, измерений, контроля, си- гнализации [Л, 4]. В электроустановках низкого напряжения небольшой мощности вторичные цепи выполняются просто. Практиче- ски к ним относятся только цепи измерений. Так на рис. 1,а вторичные цепи вольтметра показаны тонкими линиями. Повышение мощности электроустановок и связанное с этим повышение рабочего напряжения, создание развет- вленных схем питания потребителей привели к значитель- ному развитию вторичных цепей. Так, даже в простейших установках высокого напряжения (рис. 1,6) вместо рубиль- ника Р применен масляный выключатель В, автоматически отключающийся при перегрузках и коротких замыканиях. Но так как отключающий электромагнит ОЭ привода вы- ключателя нельзя ввести непосредственно в первичную цепь высокого напряжения, приходится использовать транс форматер тока ТТ, вторичная обмотка которого, а также амперметр А и отключающий электромагнит ОЭ образуют вторичную цепь (показана тонкими линиями). 1 На крупных электростанциях и подстанциях для цент- рализованного дистанционного управления выключателями
приходится ключи и кнопки, установленные на щитах и пультах управления, связывать с приводами выключателей вторичными цепями. Централизация управления, в свою очередь, требует дистанционных измерений и сигнализа- ции. Поэтому на щит управления устремляются десятки и сотни кабелей измерительных и сигнальных вторичных цепей. - Е Широкое внедрение автоматики, применение различных блокировок от неправильных действий персонала и т п. Рис. 1. Вторичные цепи простейших электроустановок. а — низкого напряжения; б — высокого напряжения. привели к дальнейшему развитию вторичных цепей в п р е- делах каждой электростанции или подстанции. С возникновением телемеханики вторичные цепи вышли за пределы электростанций и подстанций: каналы теле- управления, телеизмерения, телерегулирования и телеси- гнализации протянулись от диспетчерского пункта на де- сятки и сотни километров. Диспетчерский пункт создаю- щейся Единой Энергетической Системы (ЕЭС) Советского Союза объединит до некоторой степени устройства опера- тивного управления электростанциями, расположенными на огромной территории. Весь комплекс устройств управления, измерения, си- гнализации, автоматики, телемеханики, блокировки, при- воды выключателей, источники тока, используемые для их работы, многочисленные соединения имеют одну цель: 4
обеспечить правильные, своевременные и безопасные опе- ративные действия. Поэтому в настоящее время вто- ричные цепи часто называются цепями оперативного тока. Нельзя, конечно, сравнивать ни по сложности, ни по зна- чимости оперативные цепи крупной автоматизированной и Т Телеуправляемой электростанции с оперативными цепями подстанции даже большого промышленного предприятия. Но чтобы охарактеризовать хотя бы в общих чертах, что представляют собой вторичные оперативные цепи на совре- менном энергетическом предприятии, достаточно рассмо- треть подстанцию средней сложности. Возьмем для приме- ра автоматизированную телеуправляемую подстанцию электрифицированного транспорта. Оперативные цепи такой подстанции можно оценить следующими округленными цифрами. По щитам управле- ния, пультам, панелям, магнитным станциям, в шкафах автоматики и телемеханики, а также кабельных каналах подстанции уложено 3 км провода и 7,5 км контрольного кабеля. Если растянуть жилы кабеля в одну линию, то ее длина составит 70 км. На пультах, панелях и в распределительном устройстве смонтировано: 25 магнитных пускателей, 60 контакторов, 650 реле (в том числе 140 реле защиты, 430 реле автомати- ки и 80 реле телемеханики), 15 регуляторов напряжения, температуры, вакуума, уровня охлаждающей воды, 70 из- рительных приборов, 100 измерительных и вспомога- тельных трансформаторов, 75 замков электромагнитной блокировки, 80 электромагнитных приборов сигнализации, указывающих на мнемонических схемах пультов и щитов положение коммутационных аппаратов, 450 предохраните- лей и автоматов, 240 рубильников, выключателей и пере- ключателей и т. п. Если растянуть обмоточные провода всех этих аппаратов в одну линию, го ее длина составит 360 км. Количество контактов аппаратов (т. е. таких конструк- тивных узлов, которые специально предназначены для за- мыканий и размыканий электрических цепей) превышает 3 300; количество контактных соединений (винтовых, бол- товых, штепсельных, на пайке, на заклепках) достигает 28 000. Потребление оперативных цепей в нормальном ре- • у ^симе достигает 16 а, а при включении выключателей—200 а и более. В современных электроустановках значение вторичных 5
оперативных цепей очень велико. Это объясняется следую- щими причинами: 1. Электрические станции, подстанции и другие энер- гетические установки не могут работать без надежной ре- лейной защиты. При этом, чем мощнее и ответственней аг- регат или установка, тем выше требования к самой защите а также к проводам и кабелям, соединяющим аппараты ’ единую схему. 2. При значительных расстояниях между щитом управ- ления и выключателями без дистанционных управления, сигнализации и измерений нельзя достаточно быстро про- изводить необходимые оперативные переключения. 3. Современные электрические станции и подстанции сооружаются в расчете на безотказно действующую авто- матику, а в ряде случаев и телемеханику. Поэтому резерв- ного оборудования на них предусматривается значительно меньше, чем раньше. Оборудование размещено предельно сжато, сигнализация положения выключателей и разъеди- нителей сведена до минимума. 4. С введением автоматики и телемеханики резко со- кратилось количество обслуживающего персонала. Так, на крупнейшей в мире Волжской ГЭС им. Ленина смонтиро- вано 16 тыс. приборов защиты, 18 тыс. измерительных и других приборов. Все это огромное хозяйство будут обслу- живать всего 15 человек в смену — дежурные инженеры, механик, электромонтер и др. 5. Неполадки во вторичных оперативных цепях могу привести не только к отказам в переключениях, но, что значительно важнее, к крупным авариям с тяжелыми по- следствиями для людей, основного оборудования и элек- троснабжения потребителей. 2. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НЕПОЛАДОК В ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЯХ Подавляющее большинство неполадок и нарушений, происходящих в оперативных цепях, по характеру причин, вызывающих их, можно разделить на следующие основные группы: 1. Разрывы цепей (незамыкание контактов и блок-кон- тактов, обрывы катушек, неисправности контактных соеди- нений) . 2. Нарушение нормального электропитания (перегорав* ние предохранителей или отключение заменяющих их уста- новочных автоматов; значительные понижения напряжения 6
оперативного тока, в результате чего отказывают во вклю- чении электромагниты и увеличивается время срабатыва- ния реле; повышения напряжения, которые вызывают силь- ные удары якорей и нарушают нормальную работу аппа- ратов, так, например, возможно проскакивание замков ра щелок). 3. Механические неисправности приводов выключателей и их сочленений с блок-контактами. 4. Изменение временных характеристик аппаратов, в результате чего возможно несвоевременное (раньше или позднее, чем следует) замыкание и размыкание цепей. 5. Нарушение электрической изоляции аппаратов, про- водов и кабелей. 6. Переходные процессы в оперативных цепях. Ниже рассматриваются в основном вопросы, связанные с нарушением изоляции оперативных цепей постоянного и переменного тока, а также те переходные процессы и ре- жимы, последствия которых равносильны нарушениям изоляции. В соответствующих местах текста подчерки- вается, какие явления характерны только для цепей посто- янного тока, а какие свойственны только цепям перемен- ного тока или имеют место при случайном соединении цепей постоянного и переменного тока. Если нет указаний на род тока, описываемое явление в равной степени отно- сится и к постоянному и к переменному току. Какова же роль изоляции в оперативных цепях? ► Ни одну электротехническую установку нельзя выпол- нить без изоляции, так как именно изоляция дает возмож- ность: 1) направлять электрический ток только в те цепи, ко- торые обеспечивают выполнение необходимых операций, и преграждать путь току в другие цепи; например *, благо- даря тому, что провод цепи 1—2 (рис. 2,а) изолирован от провода цепи 3—4, кнопка 1К включает только реле 1Р, \ а не оба реле 1Р и 2Р\ 2) отключить электроустановки как в целом, так и по частям. Например, катушку реле 1Р, представляющую со- бой часть электроустановки, можно отключить кнопкой 1К, ** вводя в цепь 1—2 разрыв, т. е. значительную электриче- 1 Следует отметить, что брошюра посвящена вопросам изоляции, ф не описанию схем, которые в ней приводятся только для иллюстрации тех или иных явлений. Поэтому ряд элементов в схемах, необходимых для их работы, но не относящихся к рассматриваемым вопросам, опу- щен. Схемы выполнены в соответствии с ГОСТ 7624-55. 7
скую изоляцию (в данном случае — слой воздуха). Вся же установка отключается рубильником Р. При нарушениях изоляции могут создаваться новые не- ожиданные электрические цепи. Их принято называть ложными или паразитными. Аппараты, срабатывающие по таким цепям, считаются сработавшими ложно. Так, на Рис. 2. Образование ложных цепей при двух нару- шениях изоляции. рис. 2,а из-за объединения в результате повреждения изо- ляции цепей 1—2 и 3—4 при замыкании кнопки 1К, кроме нужной цепи 1—2. образуется ложная цепь 1—4, по кото- рой срабатывает реле 2Р. Ложные цепи иногда приводят к опасным последстви- ям. Допустим (рис. 2,а), что группа ламп нормально по- лучает питание либо по цепи 7—8 через трансформатор Т (для этого контакты реле 1Р должны быть замкнуты, а ре- ле 2Р — разомкнуты), либо по цепи 9—10 от аккумулятор- ной батареи (контакты реле 1Р разомкнуты, а реле 2Р за- мкнуты). При образовании ложной цепи 1—4 или 3—2 сра* батывают оба реле, и в результате в одну цепь включают- ся батарея и трансформатор, что недопустимо. 8
3. ЛОЖНЫЕ ЦЕПИ ПРИ ДВУХ ЗАЗЕМЛЕНИЯХ Кроме непосредственного замыкания между проводни- ками разных цепей (касание оголенных токоведущих де- талей, случайное замыкание соседних зажимов, поврежде- ние изоляции при сверлении панели и т. п.), провода мо- гут соединиться через два заземления, как показано на рис. 2,6 и в. Речь, конечно, идет не о соединениях с землей в буквальном смысле, а о соединении с каркасами щитов, металлическими оболочками кабелей, корпусами машин и аппаратов, одним словим с металлическими предметами, которые обычно заземлены или во всяком случае соедине- ны друг с другом. Заземления II и III (рис. 2,6) или IV и V (рис. 2,в) могут находиться друг от друга на значитель- ном расстоянии. <• Следует обратить внимание на существенную разницу между повреждениями, показанными на рис. 2,а и б, с од- ной стороны, и повреждением на рис. 2,в. В первых двух случаях ложная цепь образуется только в процессе оперативных переключений, т. е. при замыкании кнопки управления. В последнем — возникновение одной «земли» IV или V еще не приводит к переключениям, но при появ- лении второго повреждения на «землю» немедленно создается ложная цепь, в результате чего ложно срабаты- вает реле, хотя кнопкой управления никто не оперировал. Опыт показывает, что избежать непосредственного со- единения цепей в условиях электрических станций и под- станций вполне возможно, так как очи выполняются по специальным проектам и обслуживаются квалифицирован- ным персоналом. Что же касается двойных заземлений, то одновременно в устройствах постоянного тока они воз- никают редко. То же можно сказать и о цепях оператив- ного переменного тока, источником которого служит, как правило, трансформатор напряжения. В этом случае ну- левая точка трансформатора питания обычно присоединена к контуру заземления через пробивной предохрани!ель, и возможность появления двух «земель» одновременно мало » вероятна. Кроме того, имеется специальная система сигна- лизации (см. § 19), которая дает возможность немедленно узнать о появлении первого повреждения и, следователь- но, позволяет принять меры к его устранению. Пока по- ' вреждение не устранено, — прекращаются всякие работы (например, монтажные), что позволяет уменьшить возмож- ность появления еще одного «заземления». 9
4. ОТКАЗЫ И ПЕРЕГОРАНИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ИЗОЛЯЦИИ Кроме ложных срабатываний, нарушения изоляции мо- гут привести и к другим опасным последствиям. На рис. 3,а, например, показано, что при заземлении, отме-г ,» ченном стрелочкой I, реле защиты 1Р может не сработать, так как вторичная обмотка трансформатора тока ТТ ока- зывается закороченной через «землю» *. На рис. 3,6 приведен другой пример. При исчезновении напряжения реле PH должно отпустить и разорвать цепь питания конденсатора С, который нормально заряжается через замкнутый контакт реле PH и выпрямитель В от вторичной обмотки трансформатора ТР. При этом конден- сатор С подключается к отключающему электромагниту ОЭ привода выключателя. Если же изоляция схемы нару- шена, как отмечено стрелочками II и III, привод откажет, так как значительная часть энергии конденсатора замкнет- ся через «землю», минуя ОЭ. Анализ подобных схем 1 2 показывает, что в этих случа- ях особенно большое значение имеет высокая изоляция проводов в цепи конденсатора, а также величина обрат- ного сопротивления выпрямителя В. Если изоляция этих цепей неполноценна и обратное сопротивление выпрями- теля мало, то конденсатор С, помимо ОЭ, будет (при от- сутствии переменного тока) разряжаться на вторичную обмотку трансформатора и другие приборы, присоединен- ные к ней, что недопустимо. При нарушениях изоляции может также отказать реле. Так, например, при появлении двойного замыкания на «землю» в точках, обозначенных стрелками IV и V (рис. 3,е), реле Р при замыкании контакта А не сработа- ет, так как его катушка будет закорочена. Предохранители ПР в данном случае не перегорят, потому что ток в месте повреждения ограничен добавочным сопротивлением г В схемах без добавочных сопротивлений аналогичные повреждения приводят к короткому замыканию и перего- ранию предохранителей. 1 Одна точка вторичной обмотки трансформатора тока обязательно заземляется по условиям безопасности. 2 Описаны в статьях, посвященных эксплуатации оперативных це- пей [Л. 9, 11]. 10
Рис. 3. Отказы при нарушениях изоляции. 5. ПОВРЕЖДЕНИЕ КОНТАКТОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ НАРУШЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В результате нарушения изоляции ток короткого замы- кания, проходя через контакты, может их повредить даже при наличии исправных предохранителей. Это требует дополнительных пояснений. Дело в том, что предохранители перегорают не сразу, а тем медленнее, чем меньше ток короткого замыкания по равнению с номинальным током вставки предохранителя. 'А чем медленнее перегорают предохранители, тем дольше через контакт протекает ток, значительно превосходящий допускаемый. В результате контакт может расплавиться и привариться, или же произойдет размягчение контактных пружин, и они, потеряв свою упругость, окажутся неспособ- ными в дальнейшем создавать достаточно большое кон- тактное давление. На рис. 4 показано, что различные кон- такты одной и той же конструкции в одной и той же уста- новке в разной степени подвержены опасности разрушения током короткого замыкания, если они находятся на разных расстояниях от предохранителей. Пусть, например, напряжение питания схемы ПО в, провод имеет сечение 1,5 мм2, а расстояния от предохрани- телей до контактов составляют соответственно 50, 300 и 900 м. В рассматриваемом примере номинальный ток встав- ки предохранителя принят 10 а, а длительно допустимый ток через контакты 0,5 а. При нарушениях изоляции в точ- ке / и затем поочередно в точках II, III и IV токи корот- 11
кого замыкания соответственно составляют примерно 200, 35 и 11а (чем ближе к предохранителям, тем ток корот- кого замыкания больше). По ампер-секуидным характери- стикам предохранителя можно определить, что при токах 200 и 35 а предохранители перегорают соответственно че- -800 м Рис. 4. Повреждение контактов при нарушении изоляции. рез 0,03 и 30 сек, а при токе 11 а вообще не перегорают В последнем случае через контакт будет проходить ток в 22 раза больше номинального (11 а: 0,5 а=22). При этом в контакте выделится тепловая энергия, пропорциональ- ная квадрату тока, т. е. в 222 = 484 раза больше, чем обыч- но: контакт безнадежно испортится. 6. САМОУДЕРЖИВАНИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ РЕЛЕ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ИЗОЛЯЦИИ В * * * 12 В эксплуатации нередко происходят не полные, а ча- стичные нарушения изоляции, например снижение ее вели- чины с 1 Мом до 5000 ом. На рис. 5 снижение изоляции одного из выводов реле Р условно изображено в виде со- противления г. До тех пор, пока изоляция остальных частей электро- установки исправна, установка продолжает нормально ра- 12
ботать Однако возникновение еще одного заземления мо- жет привести к следующим нарушениям нормальной ра- боты. 1. Пусть заземлится провод, к которому присоединен контакт (рис. 5,а), причем реле Р не может ложно срабо- •у^тать, так как ток в ложной цепи 3—2 мал. Однако после Рис. 5. Сам оу держи ванне и изменение времени работы реле при нарушении изоляции. S того, как реле в процессе нормальной работы схемы бу- дет включено контактом А по цепи 1—2, оно после раз- мыкания контакта может залипнуть, удерживаясь по це- пи 3—2 током И. 2. При снижении изоляции на проводе, к которому при- соединены катушки реле (рис. 5,6), сопротивление изо- ляции г шунтирует его катушку, из-за чего увеличивается время его отпускания. А так как во многих схемах авто- матики и телемеханики время отпускания реле является определяющим признаком (медленно отпустит реле — дей- ствие схемы будет одно, быстро отпустит — другое), само- произвольные замедления могут привести к неправильной работе автоматических устройств. Кстати сказать, присоединение сопротивления парал- ’ - лельно катушке является одним из распространенных спо- собов искусственного замедления, причем, чем шунтирую- щее сопротивление меньше, тем замедление больше. 13
Сущность явления состоит в том, что электромагнитная энергия, накопленная в магнитной системе реле, не может исчезнуть при размыкании цепи его катушки, а должна перейти в другой вид энергии. Она переходит в электриче- скую энергию, которая после размыкания контакта А со- здает ток «2 в контуре, образованном катушкой реле и па- раллельно включенным сопротивлением. Якорь реле оста- ется притянутым до тех пор, пока электрическая энергия Рис. 6. Неправильная работа схемы АПВ при нару- шении изоляции. не перейдет в тепловую. Таким способом можно в несколь- ко раз замедлить отпускание. В последние годы широкое распространение получили схемы, в которых в качестве элементов, обеспечивающих необходимую выдержку времени, применяются конденса- торы {Л. 12]. В зависимости от способа включения конден- сатора можно получить замедление как при отпускании, так и при срабатывании. В литературе описано много схем АПВ (Л. 8], АВР [Л. 10] и телемеханики [Л. 16], в ко- торых конденсаторы использованы в качестве элемента времени. Для надежной работы таких схем особое значение имеет сопротивление изоляции отдельных элементов устройств. Для иллюстрации этого на рис. 6 приведена в упрощенном виде одна из схем автомата поворотного включения АПВ с конденсатором, который выполняет функции элемента времени. Схема должна работать следующим образом. При вклю- ченном выключателе В цепь 3—4 замкнута его блок-кон- 14
тактом, а цепь 3—6 реле РАТ}В разомкнута. Конденсатор С заряжен. Цепь 7— 8 промежуточного контактора вклю- чения КП подготовлена ключом КУ, но разомкнута кон- тактом реле РЛПВ. При срабатывании защиты РЗ замыкает- ся цепь 10 —11 отключающего электромагнита ОЭ, выклю- чатель отключается. После этого одни его блок-контакты размыкают цепь 3— 4, а другие соединяют конденсатор С с катушкой реле РАПВ . Энергии, накопленной конденсатором, хватает для сраба- тывания реле РАПВ, которое, замыкая свой контакт, в цепи 7 — 8, вызывает срабатывание контактора КП, вклю- чающего электромагнит включения ВЭ (цепь 1 — 2)- Если повреждение на линии было неустойчиво и после отключения ликвидировалось, то выключатель В останется включенным. Конденсатор С за 15—-20 сек вновь полно- стью зарядится и схема снова будет готова к действию. Если же повреждение устойчиво, выключатель повторно отключается от защиты и больше включаться не должен. Чтобы выполнить это условие, т. е. обеспечить одно- кратность действия схемы АПВ при включении на устой- чивое повреждение, необходимо, чтобы сопротивление г было достаточно велико Тогда зарялный ток мал, и кон- денсатор заряжается сравнительно медленно. Поэтому за время, в течение которого выключатель остается включен- ным, конденсатор не успеет накопить энергии, достаточной для работы реле />АПВ. Сопротивление г для напряжения 110 в составляет 1,1 Мом, а для 220 в—3,4 Мом [Л. 9], т. е. соизмеримо с ве- личиной сопротивления изоляции. Следовательно, даже при довольно большой величине сопротивления /т (которое на рис. 6 изображает ухудшение изоляции) время заряда конденсатора значительно сократится. Это может приве- сти к .многократному повторному включению поврежден- ной линии, что крайне нежелательно. Сопротивление изоляции обкладок конденсатора г2 так- же должно быть очень велико. В противном случае конден- сатор С не сможет зарядиться до полного номинального напряжения, в результате чего произойдет отказ АПВ, так как реле РАПВ не сработает1. 1 Сопротивления г и г2 образуют делитель напряжения. Если, на- пример, г = г2, то конденсатор зарядится только до половины номи- нального напряжения. 15
7. ЛОЖНЫЕ ЦЕПИ ПРИ ОДНОМ ЗАЗЕМЛЕНИИ В ЦЕПЯХ ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА На крупных электростанциях и подстанциях развет- вленная сеть кабелей оперативного тока обладает значи- 6) в) Рис. 7. Электрическая емкость контрольных ка- белей. жилы кабелей, с одной стороны, и металлические каркасы, кронштейны и панели, соединенные с «землей», — с другой, являются как бы обкладками конденсатора, в котором ди- электриком служит изоляция проводов и кабелей (рис. 7,а). На рис. 7,6 представлена модель участка сети, в которой емкости отдельных участков кабелей изображены в виде конденсаторов 1С+, 2С+ и т. д. Все конденсаторы между ( , плюсом и «землей» соединены параллельно, так же как и конденсаторы между минусом и «землей». А так как при 16
параллельном соединении емкости складываются, на рис. 7,в дана расчетная схема замещения участка цепей оперативного постоянного тока, представленная в виде эк- вивалентных конденсаторов С+ и С-, включенных после- довательно между плюсом и минусом. В устройствах со значительной емкостью кабелей опе- ративного тока (от 5 мкф и выше) не исключено образо- вание ложных цепей и при одном заземлении- [Л. 14 и 17]. В этом нетрудно убедиться, если обратиться к рис. 8. а) б) Рис. 8. Ложные цепи при одном заземлении в цепях постоянного тока. > После окончания монтажа или после проверки опера- тивных цепей, когда на них впервые (или вновь) подается писание, через емкости С+ и С_ просекает кратковременный зарядный ток I, (рис. 8,а). После этого емкости остаются заряженными, причем, если С+=С_, тона каждую из них приходится половина рабочего напряжения. С процессом самого заряда емкостей не сопряжены ка- кие-либо неприятные явления. Но если на участке между контактом А и катушкой реле Р произойдет заземление, то, как показано на рис. 8,6, емкость С+ окажется вклю- ченной уже не на половину, а на все рабочее напряжение и начнет подзаряжаться током i2. Емкость С_, напротив, окажется закороченной катушкой реле Р и будет разря- жаться током с'з. А так как направление разрядного тока в конденсаторе всегда противоположно направлению заряд- < ного тока, то оба тока i2 и i3 в катушке ре ле Р направ- лены одинаково и при достаточной величине могут вы- зывать его срабатывание. 2 Е Л Каминский ।у
8. ЛОЖНЫЕ ЦЕПИ ПРИ ОДНОМ ЗАЗЕМЛЕНИИ В ЦЕПЯХ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА На рис. 9,а показана схема включения реле Р контак- том А, причем соединение между контактом и катушкой реле выполнено кабелем. Жилы кабеля по отношению к «земле» имеют емкость С. Так как переменный ток в Рис. 9. Ложные цепи при одном заземлении в цепях переменного тока. U — напряжение вторичной обмотки трансформатора; Up — напряжение на зажп мах реле; г и хд— соответственно активное и индуктивное сопротивления обмотки реле; Uq — напряжение между жилой кабеля и .землей"; xq — емкостное сопротив- ление; / — ток. отличие от постоянного проходит через емкость, то при за- землении, отмеченном на рис. 9 стрелкой, образуется лож- ная цепь (показана пунктиром). Для оценки явлений, происходящих в ложных цепях такого рода, рассмотрим расчетную схему, представлен- ную на рис. 9,6. Из основ электротехники .[Л. 1 ] известно, что в цепях из последовательно соединенных г, xL и хс имеют место следующие соотношения: 1. При исправной изоляции и замкнутом контакте реле А ток, проходящий по цепи в нормальном режиме, равен: а напряжение на реле равно напряжению питания: где [Jr = Ir и UL=IXj, a .xt = 314L при частоте f = 50 и индуктивности L, выраженной в генри, I?
2. При поврежденной изоляций и разомкнутом контакте реле А ток, проходящий через емкость по ложной цепи, равен: / = U '/) ]Ar^ + (xL-xcy а напряжение между жилой кабеля и „землей” Uc — Ixc, где г, xL и U имеют те же значения, что и в п. 1 ,а хс = =—при частоте f = 50 гц и емкости С, выраженной в микрофарадах. Приняв, к примеру, (7=100 в, г = 200 ом, L = 10 гн, (xL = 3 140 ом), определяем, что ток нормального режима равен /н = 0,0315 а. Этот ток обеспечивает надежное срабатывание реле Р. Положив далее, что контакт А разомкнут и ток про- ходит по ложной цепи, рассмотрим два случая: 1. Емкость сети равна С = 0,05 мкф. Тогда хс = = 63 600 ом и ток в цепи будет равен / = 0,0016 а. Реле не сработает, так как ток / значительно меньше тока /н . 2. Емкость сети равна С = 5 мкф. Тогда лс = 636 ом и ток в цепи составит уже / = 0,0396 а. Реле сработает. Следует отметить, что ток / оказался даже больше * тока /н. Напряжение между жилой кабеля и „землей” составляет при этом Uc = 25,3 в. В цепях с последовательно соединенными xL, хс и г, если xL оказывается равным хс, возникает явление, назы- ваемое резонансом напряжений. В рассматриваемом примере xL — 3 140 ом и резонанс напряжений наступает, следовательно, при лс = 3140 ом, чему соответствует • емкость С, равная примерно 1 мкф. При этом ток может достигать величины /2002 + (3 140 — 3 140)2 что значительно больше /н = 0,0315 а. Кроме того, напря- . жение Uc = Ixc возрастает с 25,3 в до 1570 в, т. е. в 15,7 раза превышает номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора [Л. 15 и 18]. Этот пример наглядно иллюстрирует известное положение электротехники, со- 2* 19
гласно которому при полной взаимной компенсации xL и хс напряжение Uc во столько раз больше номинального напря- жения U, во сколько раз хс больше г [Л. 1]. Таким образом, одно заземление в цепях оперативного переменного тока может вызвать не только ложное сраба гывание аппаратов, но и крайне опасные повышения напряжения. Заметим, что ложное срабатывание в рассмотренном выше примере при С = 5 мкф произошло в условиях, еще весьма далеких от резонанса (хс = 636 ом, xL — 3 140 ом, Uс — 25,3 в). Следовательно, резонанс или режимы, близкие к резонансу, отнюдь не являются обязательным условием ложного срабатывания при заземлениях в цепях оператив- ного переменного тока. 9. ЧЕМ ОПАСНО СОЕДИНЕНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА На рис. 10 дана схема, иллюстрирующая образование ложной цепи при соединении положительного полюса це- пей оперативного постоянного тока с проводом сети пере- менного тока, в которой одна фаза заземлена. Ток от аккумуляторной батареи АБ нормально не мо- жет протекать в катушку реле РП через емкость С. Одна- ко промежуточное реле РП газовой защиты, присоединен- ное к контактам газового реле РГ, ложно сработало (кон * Рис. 10. Ложнее цепи при соединении устройств постоянного и пе- ременного токов. 20
такты РГ оставались разомкнутыми) [Л. 15]. Следователь- но, реле постоянного тока РП питалось от сети пере- менного тока. При этом ток в реле протекал через емкость С, как показано стрелками. Необходимо подчеркнуть, что реле, предназначенные для работы на постоянном токе, не могут, как правило, работать от переменного тока примерно такого же напря- жения. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивле- ние катушек реле постоянного тока очень велико. При подсоединении такого реле к сети переменного тока с на- пряжением, равным номинальному напряжению реле, через его катушку протекает очень малый ток, недостаточный для срабатывания. И если реле сработало, то, очевидно, имела место вза- имная компенсация xL и хс, и ток через реле определял- ся в основном только его активным сопротивлением. В этом случае ток может достигать величины, достаточной для срабатывания реле. Иными словами, для того, чтобы реле постоянного тока ложно сработало от источника переменного тока (пример- но такого же напряжения), должны существовать условия, близкие к резонансу. 10. УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ возможность СРАБАТЫВАНИЯ РЕЛЕ ПРИ НАЛИЧИИ ЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ При описании явлений, вызывающих ложные цепи, отмечалось, что реле может ложно сработать, может залипнуть, может отпустить замедленно. Этим подчер- кивалось, что хотя наличие ложной цепи является обяза- тельным условием ложного срабатывания (отказа, замед- ления), одного этого условия недостаточно. Дело в том, что для ложного действия необходимо, что- бы через ложную цепь проходил достаточной величины ток, и притом достаточно длительно. Это значит, что энергия, подводимая к катушке по ложной цепи, должна быть рав- на или больше энергии, необходимой для срабатывания. Поясним эти положения несколькими примерами. Пусть напряжение питания схемы равно НО в, сопро- тивление реле г, = 2 000 ом, сопротивление изоляции г — = 10000 ом, ток срабатывания реле ic — 0,03 а, ток возврата iBp = 0,005 а (рис. 5). При этих условиях реле по ложной цепи 3 — 2 не сработает, так как ток через него будет равен i = 110 -в: (2 000 ол/Д-10 000 ом) = 21
= 0,0092 а, т. e. меньше тока срабатывания. Однако реле, сработавшее по цепи 1— 2, залипнет, потому что ток в цепи 3 — 2 (0,0092 а) больше тока удерживания (0,005 а). Значит в рассмотренном примере для ложного срабатывания ток мал, а для залипания — достаточен. Теперь несколько изменим условия примера, задав время срабатывания реле равным /ср = 0,025 сек, а сопротивление изоляции г = 500 ом. Будем также считать, что снижение изоляции происходит при случайном прикосновении к „земле* длительностью t = 0,012 сек. При этом реле ложно не сработает, несмотря на то, что ток в цепи 2 — 5 в данном случае i = 110 в: (2 000 ом -ф- 500 ом) = 0,044 а больше тока срабатывания. Это объясняется тем, что время прохождения этого тока t = 0,012 сек меньше времени /ср = 0,025 сек, необходимого для срабатывания реле. Рассмотрим еще один пример для схемы, изображенной на рис. 8. Пусть напряжение питания /7=110 в, эквивалент- ная емкость С+=С_= 10 мкф и для срабатывания реле Р необходима энергия Wx=0,05 дж. Сработает ли ложно ре- ле Р при заземлении в точке Д? Для ответа на этот вопрос необходимо определить ко- личество энергии 1Г2, проходящей через емкости С в 'катуш- ку реле Р, и сравнить ее с Wi. Если W2 равно или больше IFi, то реле ложно сработает; если меньше, — не сработает. си2 Величина № вычисляется по формуле = - ппйппп ‘ > 1 1 J z • 1 UUu UuU ’ где С — емкость, [/ — изменение величины напря- жения на конденсаторе, равное в данном случае 55 в (емкость С+ дозаряжается с 55 в до ПО в, т. е. на 55 в; емкость С_ разряжается с 55 в до 0, т. е. то же 55 в), а 1 000 000 — коэффициент размерности, если С дано в микро- фарадах, a W нужно выразить в джоулях. Выполняя вычисления, получаем: га =( Д- : 1 000 000 = 0,03 дж. Сравнивая затем 1Е2=0,03 дж с W7i=0,05 дж, заклю- чаем, что реле не сработает. В примерах, рассмотренных в § 8 и 9, также было пока- зано, что для срабатывания реле от источника переменного тока необходимо, чтобы емкость сети имела определенную (1 » величину. 22
В связи с этим возникает ряд вопросов, ответы на кото- рые представляют практический интерес. В самом деле: какова величина опасных токов в ложных цепях? опасны ли кратковременные нарушения изоляции? как предотвратить ложное срабатывание от действия емкостных токов? как предотвратить резонанс напряжений? Разберем каждый из этих вопросов в отдельности. Какой величины паразитные токи опасны? В табл. 1 для ряда типичных аппаратов указаны: номи- нальные напряжения (7Н, номинальные сопротивления гн , токи срабатывания: icpr-—гарантированный (при этом токе проводится проверка действия при приемо-сдаточных испы- Таблица 1 Характеристики некоторых приз'одов и реле постоянного тока’ Наименование и тип аппарата Для чего приме- няется Рн, в гн, ом *ср.г. а f ср. ф> а fcp, сек Привод ПС-30 Включающий электромагнит выключателя по 0,33 266 186 0,6 Привод ПС-10 То же но 0,56 156 ПО 0,24 То же Отключающий электромагнит выключателя 110 22 3,25 2,28 0,12 *7Реле ЭП-100 Промежуточное реле защиты и автоматики 24 100 0,17 0,12 0,01 То же То же 43 425 0,08 0,056 0,01 То же То же ПО 2 150 0,036 0,025 0,01 То же То же 220 9 40J 0,018 0,01 1 0,01 Реле РП23 То же 220 8 100 0,019 0,013 0,008 Реле КДР1 (ми- нимальное чис- ло контактов) Кодовое реле для автоматики и телемеханики ПО 9 000 0,0042 0,003 0,025 Реле РКН (сред- нее число кон- тактов) Промежуточное реле для телефо- нии и телемеха- ники 48 2 003 0,016 0,011 0,01 Реле РГ1-7 О) Поляризован- ное реле для це- пей защиты, те- лефонии, телеме- ханики и связи 2Х 4800 0,002 0,0036 0,01 1 Приведенные данные относится к некоторым отдельным аппаратам типовых серий. 23
таниях) и *срф—фактический, который значительно меньше, чем/ (в табл- 1 принят запас, примерно равный ЗО°/о), а также время срабатывания / . Из табп 1 видно, что среди наиболее часто применяе- мых аппаратов постоянного оперативного тока есть н весь- ма чувствительные и очень грубые, как, например, привод выключателя, для ложного срабатывания которого необ- ходимы десятки и сотни ампер. Однако из этого не следует, что работа аппаратов, требующих для срабатывания боль- ших токов, по ложным цепям невозможна. Это замечание требует дополнительных пояснений. Дело в том, что даже самые сложные электротехниче- ские установки представляют собой совокупность не- скольких взаимодействующих простых электрических цепей. Эти цепи, вообще говоря, могут получать питание от раз- личных источников тока, быть друг от друга электрически изолированными, и вместе с тем иметь определенную связь и работать согласованно. Так, например (рис. 11), при коротком замыкании в первичной сети (цепь /—2) в изолированной от нее вторичной цепи трансформатора тока ТТ (цепь 3—4) срабатывает токовое реле Т. Его кон- такт замыкает цепь 5—6, которая находится в другой схеме и питается от сети напряжением ПО в. При этом срабатывает реле времени РВ. Его контакт, в свою оче- редь, замыкает еще две цепи 7—8 и 7—10. По цепи 7—10 ток поступает в отключающий электромагнит ОЭ, в резуль- ' тате чего выключатель В отключается и цепь 1—2 преры- вается. По цепи 7—8 срабатывает реле автоматического повторного включения АПВ и его контакт, замыкая цепь Рис. 11. Ложное включение выключателей при нарушении изоляции в цепях автоматики (некоторые элементы схемы АПВ не показаны) 24
13—12, включает промежуточный контактор включения Л77. Через контакты КП уже от третьего источника питания— сети 220 в — включается электромагнит включения ВЭ и включает выключатель В. Семь цепей и три источника тока участвуют в такой простой операции, как отключение от защиты с автоматическим повторным включением! Этот пример приведен здесь не случайно. Он показы- вает. что для работы схем, управляющих тяжелыми приво- дами, иногда достаточно весьма малых токов. Так, например, для ложного включения выключателя вовсе не обязательно возникновение заземлений в точках III и IV, которые способны пропустить десятки ампер: достаточно ложной цепи при заземлениях в точках I и II, через кото- рые в катушку реле АПВ пройдет, казалось бы, ничтожно малый ток. В результате этого реле АПВ сработает и подго- товит цепь 15—14, произведя ложное включение выключа- теля. Рассмотрим числовой пример. Пусть напряжение пита- ния схемы 110 в, в качестве реле АПВ использовано кодо- вое реле типа КДР1 с сопротивлением 9 000 ом, срабаты- вающее, как следует из табл 1, при токе 0,003 а. Для того, чтобы оно сработало и произвело ложное включение вы- ключателя, сопротивление изоляции должно снизиться до 27 600 ом. Итак, с повышением чувствительности реле опасность ложных срабатываний возрастает и, следовательно, требо- вания к изоляции становятся более жесткими. Здесь же следует отметить, что из года в год в связи с внедрением в автоматику слаботочной аппаратуры чувствительность реле повышается. Опасны ли кратковременные нарушения изоляции? Среди недостаточно опытного персонала рас- пространено мнение, будто кратковременные нарушения изоляции безопасны. Достаточно, однако, взглянуть на по- следний столбец приведенной выше таблицы, чтобы убе- диться в глубокой ошибочности такого взгляда: для сраба- тывания аппаратов требуются всего лишь десятые и сотые доли секунды. Следовательно, кратковременные нарушения изоляции, безусловно, опасны. Предотвращение ложных действий от емкостных токов. Самым действенным средством снижения емкостных токов является уменьшение длины ка- белей, т. е. упрощение всей проводки оперативного тока. В этом смысле очень удачен переход к переменному току, 25
который дает возможность питать оперативные цепи раз* личных присоединений от отдельных изолировочных транс- форматоров и, следовательно, не связывать между собой десятки километров кабеля, как это имеет место на посто- янном токе. Кстати сказать, питание оперативных цепей через трансформатор вовсе не означает, что все аппара- ты должны работать па переменном токе. В настоящее " время с помощью селеновых и германиевых полупроводни- ковых выпрямителей легко и надежно осуществляется вы- прямление, и часть аппаратуры может включаться на вы- прямленное напряжение (Л. 7}. Другой очень эффективный способ состоит в снижении напряжения оперативного тока. Это объясняется тем, что энергия, запасенная в емкости, пропорциональна квадрату напряжения, т. е. резко снижается с уменьшением величи- ны номинального напряжения. Так, например, для того чтобы реле, требующее для срабатывания энергию в 0,1 дж, ложно сработало от емко- стного тока, при напряжениях 24, 48, ПО и 220 в емкость проводки должна соответственно составлять 173 миф (эк- вивалентная суммарная длина жил кабелей марки КСРБГ должна примерно равняться 1 440 км), 43,2 мкф (360 км), 8,4 мкф (70 км), 2,1 мкф (17,5 км). Здесь необходимо подчеркнуть, что снижать напряже- ние оперативного тока далеко не всегда возможно. Дело в том, что чем ниже напряжение, тем больших токов тре- бует аппаратура, тем больше сечения проводов и кабелей, тем вероятнее отказы в работе контактов. Третий способ заключается в том, чтобы, по возможно- сти, не давать емкостям при заземлениях перезаряжаться. С этой целью в схему, как показано на рис. 12,а, вводятся два одинаковых сопротивления г+ и г-, через которые плюс и минус соединены с «землей». Если этих сопротив- лений нет (рис. 12,6), то при замыкании на «землю» в точ- ке К катушка реле получает импульс с энергией г/ С+ (110 — 55)2 С_ (55 — 0)г “м— 2 <2 При наличии сопротивлений импульс слабее, так как напряжение в средней точке до некоторой степени зафи- ксировано и это не дает возможности емкостям полностью перезаряжаться. Например, если сопротивления г, г+ и г_ имеют величины, указанные на рис. 12 (6 000 и 2 000 ом), ( Н то при заземлении в точке К напряжение на емкости С+ повысится не до ПО в, а только до 88 в, а на емкости С_ 26
понизится не энергии до нуля, а до 22 в. В результате количество _ С+(88 — 55)2 । С_(55—22)2 wz— 2 "Г" 2 сравнению с во столько снизится по (ПО — 55)2 больше (88 — 55/, т. е. в 2,76 раз, во сколько раза. с S б) 6) С.9 д) г) Рис. 12. Искусственное снижение величины емкостных токов. 3 с = а) Необходимо заметить, что сопротивления, сни- жающие емкостные токи, в свою очередь, приводят к весьма нежелательным явлениям, так как они са- ** ми являются заземлителя- ми и, следовательно, са- ми создают ложные цепи. Так, напри лер, на рис.12, в показано только одно со- противление, присоединен ное между плюсом и „зем- лей". Если катушка реле Р имеет сопротивление 2 000 ом, аг+=6 000 ом, то через реле пройдет ток ip= 110:(2 000-f- 4-6 000) = 0,0137 а, от действия которого кодовое реле с минимальной нагрузкой ложно сработает (см. табл. 1), - . а менее чувствительное реле серии ЭП-100 — не сработает. На рис. 9, г показать! оба сопротивления г+ и г_. В этом случае общий ток io6, проходящий через сопротив- 27
ление г+, больше и составляет = 0,0147 а. 110:^6 000-|- 6 000-2 000 \ 6 000 + 2 000; Однако ток, ответвляющийся в реле Р, теперь меньше и равен: ip = 0,0147: (2 000 -|- 6 000) 6 000 = 0,011 а. Таким образом, сопротивление г+, присоединенное к плюсу, ухудшает положение, а сопротивление г_, 'при- соединенное к минусу, его улучшает, так как через него ответвляется часть тока. При неудачном выборе сопротив- лений они могут и вовсе не оправдать себя и даже в итоге ухудшить дело. Одним словом, заземление полюсов через сопротивле- ния требует большой осторожности и может вы- полняться только по указанию специалистов, хорошо вла- деющих электротехническими расчетами, и после проверки результатов опытным путем. Остановимся на еще одном способе снижения опасности ложного срабатывания от емкостных токов. Он состоит в том, что параллельно катушкам наиболее чувствительных реле присоединяют сопротивления (рис. 12, д). Чем сопро- тивление и меньше, тем большая часть тока ответвляется через него Но чем меньше сопротивление и, тем сильнее оно замедляет отпускание реле Р, а это не всегда до- пустимо. Наконец, в сопротивлениях расходуется электроэнергия и они нагреваются. Если поверхность сопротивления недо- статочно велика, то возможен перегрев и даже перегорание сопротивления (подробнее см. в § 12). Как предотвращаются явления резо- нанса? Представление о порядке величин индуктивно- стей аппаратов, распространенных в устройствах оператив- ного тока, дает табл. 2. В табл. 2 указана также величина емкости, при которой наступает резонанс (см. § 8), и приведены соответствую- щие эквивалентные длины жил кабелей. Из табл. 2 следует, чго лучшей мерой предотвращения резонанса является применение аппаратов, обладающих меньшей индуктивностью. Таблица также показывает, что индуктивность аппара- тов для одного и того же номинального напряжения у за- медленных реле (с медными гильзами и втулками) меньше индуктивности быстродействующих реле (без гильз и вту- 28
Таблица 2 Тип аппарата Номинальное напряже- ние, S Сопротивление, ом Индуктивность, гн Число витков Длина жнлы кабеля, емкость которой тносительно .зем- ли" полностью компенсирует индуктивность реле, м Кабель телефон- ный для город- ских и местных сетей, например марки ТБ, С=0,075 мкф/км Кабель контроль- ный с резиновой изоляцией, напри- мер марки КСРБГ С=0,12 мкг /км Кабель для сигнали- зации и блокировки с изоляцией Кабель телефон- ный распредели- тельный, напри- мер марки ТРВКШ, С=0,35 мкд /км из пропитан- ной бумаги, например мар- ки ОБ С=0,2 мкф/км из полихлор- вчнилового пластиката, например мар- ки СШВБ, С=0.3 мкд /км Промежуточное реле серин ЭИ-ЮО То же То же • То же . . . . • Рел? времени ЭВ-134 ..... Реле управл ния РЭ-510 . . . реле управл-ния РЭ-511 (за- медление до 1 сек) То же реле управления РЭ-513 (за- медление до 3 сек) Телефонное р-ле РКН с мед- ной втулкой 38 a!jw . . . . Телефонное реле РКН без втулки То ж РПН Кодовое реле КДР1 .... Кодовое реле КДР5 с 26 медными шайбами 24 48 110 220 ПО 110 48 ПО ПО НО 110 100 435 1 000 ю ооо 450 682 131 682 644 1 000 1 500 1 300 4 000 2 770 2,7 12.9 49.5 220,0 7,5 19,9 3.9 20,9 2,6 5.9 15,4 50.0 127.3 16,8 4 100 8 700 17 500 40 000 9 800 1 390 6 000 13 490 6 600 9 000 14 000 15 700 26 000 17 100 50 000 10 000 2 660 520 18 000 С 800 35 000 6 500 51 000 22 700 8 800 2 660 930 8 000 31 000 6 400 1 670 330 10 300 4 250 21 900 4 100 31 800 14 200 5 500 1 670 580 5 000 18 700 3 850 1 000 200 6 750 2 550 13 200 2 450 19 000 8 500 3 300 1 000 380 3 000 12 500 2 560 670 130 4 500 1 700 8 800 1 630 12 700 5 660 2 200 670 250 2 000 10 700 2 200 570 115 3 860 1 460 7 500 1 400 10 900 4 860 1 880 570 217 1 720 Цифры, приведенные в таблице, указывают только порядок величин и служат для ориентировки. Индуктивности определены на основанш измерений, выполненных на отдельных экз“молярах реле. Емкость жилы контрольного кабеля с резиновой изоляцией из- мерена на образце длиной 13.5 км. Емкости кабелей других марок взяты из справочника: Бачелис Д. С.. Белоруссов Н. И. §и Саакян А. Е.» Электрические кабели, провода и шнуры. Госэнергоаздат, 1958.
лок). Кроме того, индуктивность реле одного и того же типа сильно зависит от номинального напряжения и с по- вышением напряжения резко возрастает. Резонанс может быть также предотвращен путем при- соединения активного сопротивления г параллельно катуш- ке аппарата, как показано пунктиром на рис. 10. Важность сохранения изоляции в хорошем состоянии достаточно подробно выяснена выше. Огромное количество проводов, 'проходящих рядом, зачастую скрытых (обмотки аппаратов, жилы кабелей) и не поддающихся контролю, вынуждает тщательно следить за тем, чтобы изоляция не повреждалась как во время монтажа, так и в процессе ре- монта аппаратуры, при испытаниях, в эксплуатации. Меры сохранения изоляции очень просты и доступны всем. Нужно только знать и помнить, отчего изоляция может испортить- ся и как нужно поступать, чтобы ее не нарушить. Эти воп- росы и рассматриваются ниже. 11. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ Механические повреждения изоляции являются следст- вием того, что она в процессе монтажа и проверок продав- ливается, прорезается, расслаивается и т. п. Поэтому необ- ходимо знать следующие правила:. При прокладке проводов и кабелей по панелям, сбор- кам и кронштейнам нужно избегать острых углов (рис. 13». Нельзя перекручивать и перегибать провода, особенно эмалированные, так как при перегибании и при распрямле- нии «барашков» эмаль отваливается (рис. 13,6); не реке мендуется выполнять обмотки из эмалированных проводов, бывших в употреблении. Скобы, которыми прижимаются провода, не должны иметь заусенцев и острых краев; под скобы следует под- кладывать полоску электрокартона (прессшпана), причем так, чтобы картон выступал за пределы скоб (рис. 13,в). При прокладке по металлическим панелям под провода также подкладывается полоска электрокартона. Нельзя портить провода винтами (рис. 13,а), как это бывает, если применяется более короткая скоба, чем тре- буется, и провода не защищены от винтов полоской из электрокартона. Вообще протискивать провода ни под ско- ' бы, ни в трубы нельзя. 30
Слишком длинные винты, которыми привинчиваются контактные группы к корпусу реле, могут продавить изо- ляцию катушки (рис. 13,д). Накладывать сильно стягивающие бандажи на жгуты монтажных проводов можно только на полоску картона (рис. 13,е), иначе нитки (тонкий шпагат) прорежут или Рис. 13.»Механические повреждения изоляции. сильно сдавят изоляцию; сдавленная же изоляция всегда ослаблена. При зачистке жил их нередко надрезают. Надрезанная жила с течением времени может отломиться и коснуться соседнего зажима, заземленной конструкции и т. п.. Легко повредить изоляцию при разделке кабеля, слиш- ком глубоко надрезая его оболочку (рис. 13,ж). В передо- вых монтажных организациях при разделках кабелей при- меняют специальные ножи, исключающие слишком глубо- кие надрезы [Л. 29 и 30]. Если катушка / на сердечнике 2 электромагнита закреп- лена скобами 3, то под скобы нужно подложить изоляцион- 31
ный материал 4 (рис. 13,з). Дело в том, что катушка, если она расположена на сердечнике несимметрично, при вклю- чении тока сдвигается, и скобы вдавливаются в ее изо- ляцию. Изоляция может повредиться и в установках, подвер- женных вибрации, особенно при низких температурах, способствующих повышению хрупкости изоляции [Л. 5 и 29]. Из практики эскплуатации известно также много слу- чаев повреждения кабелей, проложенных в трубах ]Л. 19]. При замерзании воды, попавшей в трубу, лед, имеющий больший объем, чем вода, из которой он образовался, сдав- ливает кабель, вызывая его повреждение. При этом нередко происходит даже разрыв кабеля. 12. ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ ПЕРЕГРЕВАНИИ И ПЕРЕОХЛАЖДЕНИИ Основные враги изоляции—нагревание и влага. Но если есть такие изоляционные материалы, как резина и пласт- масса, которые влага не разрушает, то нагревание в раз- личной степени опасно для изоляции любого вида. Резина и эмали от нагревания растрескиваются и осы- паются. Бумага, картон, пряжа — обугливаются. Бумага, масло, картон, многие пластмассы, пряжа могут даже вос- пламеняться. Пластмассы и фибра размягчаются, теряют механическую прочность и нередко коробятся. Из конден- саторов вытекает пропитка, внутри образуются пузыри воз- духа, которые электрически менее прочны, чем пропиточ- ная масса, и т. п. Полупроводниковые приборы также те- ряют изоляционные свойства. Причем если селеновые вы- прямители после пробоя, как правило, восстанавливают свои свойства, то германиевые выходят из строя и требуют замены. Температурой, при которой изоляция работает, в пер- вую очередь определяется срок службы аппаратов, причем он резко снижается даже при незначительных, на первый взгляд, перегревах. Например, катушка из эмали- рованной проволоки при расчетной средней температуре 90° С служит примерно 10 лет. Но превышение температу- ры только на 10° С снижает срок службы вдвое, на 20° С— вчетверо, на 30° С—в 16 раз и т. д. Перегрев—явление обманчивое. Если перегрев не очень велик, то его последствия сразу не очевидны, а когда они обнаруживаются, уже поздно принимать какие-либо ме- ры—аппарат испорчен. Кроме того, внешние детали кату- 32
шек всегда нагреты менее внутренних, особенно при хоро- шей вентиляции, и это нередко вводит в заблуждение. От- дельные жилы многожильных кабелей могут перегревать- ся, но до поры до времени это также не проявляется. Бо- лее того, многие ответственные части электроустановок не только не имеют, но и н е могут иметь защиты от пе- \ Ггегрева. Так, например, катушка реле, выполняемая про- водом диаметром 0,11 мм, выходит из строя при протека- нии через нее тока 3 а. А реле работает в схеме, которая защищена предохранителями, рассчитанными на номи- нальный ток 10 а. Согласно ГОСТ 3041-45 такие вставки при токах меньше 15 а вообще не перегорают. Несмотря на такое отрицательное влияние нагревания на электротехнические установки, избежать выделения тепла в них принципиально невозможно: раз есть ток,— тепло выделяется. Выделение тепла, однако, вовсе не означает, что изоля- ция обязательно перегревается и не может достаточно дол- го и хорошо работать. При соблюдении условий терми- ческой (тепловой) устойчивости (которая устанав- ливается заводами изготовителями или ГОСТ) изоляция, хотя и нагревается, но в допустимых пределах и надежно служит в течение гарантированного срока. Нужно иметь в виду, что однообразия в формулировании условий тер- мической устойчивости нет. Поэтому ниже приводятся наи- более распространенные формулировки, к которым в не- обходимых случаях даны дополнительные пояснения. Термическая устойчивость выражается по-разному. Приведем несколько примеров: «Напряжение не выше 110% номинального напряже- ния». Это значит, что напряжение на реле не должно по- вышаться более чем на 10%'. В цепях с активным сопро- тивлением ток пропорционален напряжению. Значит повы- шение напряжения, например, на 30% вызывает увеличе- , ние тока также на 30%. А так как количество тепла про- порционально квадрату тока, то при этом тепла выделится на 69% больше, чем при номинальном напряжении. «Длительный ток 5 а, двукратная перегрузка не более • 10 сек». «Предельная мощность 15 вт». Это может озна чать, что в схему включено сопротивление 600 ом типа ПЭ-15 (проволочное, эмалированное, 15 вт). Пусть напря- 4 тление питания схемы 220 в и последовательно с сопротив- лением включена катушка, имеющая г=500 ом. Чтобы проверить термическую устойчивость сопротивления, опре- 3 Е. А. Кеминский 23
Деляют величину приходящейся на него мощности. В дан- ном случае ток через сопротивление равен /=220 в: (600 + 500) сш=0,2 а, мощность Р = 0,22 аХбОО ол:=24 вт. Таким образом, в этом случае сопротивление перегревает- ся, так как выделяемая на нем мощность—24 вт больше номинальной. «Температура не выше 55° С». Такое условие можеч определяться длительно допустимой температурой нагре- ва для нормальной резиновой изоляции, равной 55° С. Для теплостойкой резины эта температура выше +65°С, нор- мальной эмали (провод ПЭЛ) +100° С, термостойкой эмали (провод ПЭТ)+ 125° С, пропитанных хлопчатобумажной пряжи и натурального шелка + 105° С и т. д. Какими же путями можно избежать перегрева изоля- ции? Источниками тепла в электроустановках являются: со- противления (эмалированные сопротивления могут нагре- ваться до 320°С); катушки реле и контакторов (60—70°С на поверхности); контакты предохранителей и контакто- ров (до 100° С); вспомогательные трансформаторы (60—70°С на поверхности); провода, по которым проходит сравнительно большой ток (питающие провода); специ- альные нагревательные приборы (печи, плитки) и т. д. Кроме того, температура аппарата и его деталей зависит не только от количества выделяющегося тепла, но и от условий охлаждения: чем охлаждение лучше, чем темпе- ратура ниже. Как уже упоминалось выше, особенно плохо переносят высокую температуру полупроводниковые выпрямители, конденсаторы, а из материалов — резина. Значит нужно подальше удалять изоляцию от источников тепла. Нагре- вающиеся аппараты необходимо располагать так, чтобы они хорошо охлаждались. Рассмотрим несколько примеров. Сопротивления нуж- но располагать выше, а конденсаторы под ними. Если сде- лать наоборот, то горячий воздух, поднимающийся от со- противлений, перегреет конденсаторы. Несколько сопротивлений нужно взаимно размещать на панели так, чтобы горячий воздух от нижних сопротивле- ний мог подниматься, минуя верхние сопротивления (рис. И,а). (( { При горизонтальном расположении (рис. 14,6) нагре- вание сопротивления происходит более равномерно, чем 31 I'
при вертикальном (рис. 14,в). В последнем случае верх со- противления подогревается воздухом, поднимающимся сни- зу. С другой стороны, при вертикальном расположении трубчатых сопротивлений внутри трубки образуется тяга, создающая дополнительное охлаждение. Но для созда- ния тяги торцы сопротивления нужно оставить открытыми, Неправильно Правильно Рис. 14. Взаимное расположение на- гревающихся аппаратов. / — провод с резиновой изоляцией; 2 — не- изолированный гибкий проводник;»? — эмали- рованное сопротивление; 4— скоба для крепления на панели из изоляционного материала. поэтому крепление приходится выполнять с помощью бан- дажей (рис. 14,г). При этом следует иметь в виду, что под бандажами проволока, намотанная на трубку, хуже охлаж- дается и перегорает раньше срока. Нельзя также к концам нагревающейся проволоки при- соединять провода, изолированные резиной,—она неиз- бежно обгорит. В этих случаях поступают так, как пока- зано на рис. 14,д. Иногда с участка провода, подверженно- го сильному нагреванию, резину и пряжу снимают совсем и заменяют их фарфоровыми бусами. Далеко не все аппараты можно заключать в кожухи, так как при этом ухудшается охлаждение. Для примера представим себе схему автоматики, включающую 100 ко- довых реле и смонтированную в шкафу. При этом темпе- 't ратура внутри шкафа будет очень высокой. Это объясняет- ся тем. что сотня катушек, каждая из которых потребляет всего 5 вт, создала своеобразную «печь» мощностью з* 35
в 500 вт. Поэтому нельзя закрывать отверстия, сетчатые окна в дверцах и другие вентиляционные отверстия в ко- жухах и чехлах аппаратов. Нельзя также вплотную ста- вить вентилируемые аппараты. Лучше также располагать их рядом, а не устанавливать один над другим. Одним словом, условиям охлаждения всегда нужно уделять должное внимание. Частая причина порчи изоляции катушек аппаратов переменного тока состоит в чрезмерной вибрации яко- ря. Дело в том, что при плотно притянутом якоре сопро- тивление, оказываемое переменному току катушкой, го- раздо больше, чем при неплотно притянутом или сильно вибрирующем якоре. В последнем случае при прочих рав- ных условиях через катушку протекает ток, несколько больший, чем тот, на который катушка рассчитана. При этом она перегревается и преждевременно выходит из строя. Причинами вибрации могут быть грязь в осях и на торцах сердечника и якоря, перекос подвижной системы. Но чаще всего вибрация реле происходит из-за отсутствия на сердечнике медных короткозамкнутых витков. Режимы работы. Большое значение для нормаль- ной эксплуатации изоляции имеют режимы работы аппа- ратов. Существуют, например, аппараты, рассчитанные только на кратковременный режим работы. К ним относят- ся включающие электромагниты приводов выключателей, которые потребляют кратковременно большой ток, но опе- рации с ними производятся весьма редко. Если цепь элект-%; ромагпита по какой-либо причине останется замкнутой на несколько минут, а предохранители выбраны неправильно, то электромагнит неминуемо сгорит. Номинальный ток правильно выбранной вставки должен составлять пример- но */з рабочего тока электромагнита. Так, если электромаг- нит потребляет 200 а, нужна вставка на 60 а. Такая встав- ка дает возможность произвести несколько повторных включений продолжительностью 0,2—1 сек. Если же в те- чение 5—10 мин включающее реле не вернется (пригора- ние контактов и т. д.), вставка перегорит, защищая обмот- ку электромагнита [Л. 25]. Счедует упомянуть также о реле с очень большой кон- тактной нагрузкой. Они могут полностью притягивать яко- ри только при токах, значительно превышающих длительно допустимые по нагреву. Значит такие реле нужно приме- к нять либо для кратковременных включений, либо искус- ственно снижать ток, вводя, например, в цепь катушки до- 36
бавочное сопротивление после того, как якорь уже при- тянут. Прожигание изоляции. В процессе монтажа при сварке и даже при пайке изоляцию можно случайно про- жечь. Для ее защиты необходимо, смотря по обстоятель- ствам, сделать заслон, не пользоваться чрезмерно мощным .паяльником, не класть паяльник на провода. При пайке выводов непроволочных сопротивлений, конденсаторов и полупроводниковых диодов и триодов следует соблюдать большую осторожность: не применять паяльники мощнее 50 вт, паять не более 5 сек, не прикасаться горячим паяль- ником к местам стыков паяльных лепестков с проходными изоляторами и корпусами конденсаторов и сопротивлений. Место пайки должно быть Удалено от торца сопротивления (конденсатора или диода) на некоторое расстояние, обыч- но на 5—15 мм в зависимости от размеров самого аппа- рата [Л. 6]. Прожигание изоляции может иметь место и в эксплуа- тационных условиях. Дело в том, что при замыканиях на «землю» в первичных цепях токи повреждения нередко находят себе пути через оболочки кабелей оперативного тока. И так как эти токи могут достигать большой величи- ны, а переходное сопротивление от заземленных конструк- ций на оболочки кабелей сравнительно велико,—оболочки иногда прогорают; при этом может повредиться и изоля- ция кабелей: возникает слабое место, не защищенное от г Проникновения влаги. Следует также отметить отрицательное влияние пере- охлаждения на изоляцию проводов и кабелей. Некоторые изоляционные материалы на морозе становятся очень хрупкими и дают трещины, причем нередко волосяные. По- этому прокладка при низкой температуре кабелей и про- водов с полихлорвиниловой изоляцией без предваритель- ного подогрева не рекомендуется. Кроме того, монтаж должен быть выполнен так, чтобы при сотрясениях аппа- рата во время его работы (например, при включении вы- ключателя) не происходило растрескивание изоляции. 13. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЯХ, ПРОБОЙ И ПЕРЕКРЫТИЕ ИЗОЛЯЦИИ Для изоляции применяется множество различных ма- ♦ триалов (резина, пряжа, бумага, картон, текстолит, ге- тинакс, стекло, пластмассы, фарфор, лаки и т. п.). Кон- структивное выполнение электрической изоляции также 37
весьма разнообразно. Однако в любой конструкции и неза- висимо от материала проводники всегда на одних участ- ках разделены изоляционным материалом, а на других— изолированы друг от друга только слоем воздуха (рис. 15,а). Если напряжение в схеме по какой-либо причине силь- у но повысится (а как показано ниже, таких причин много), появится перенапряжение. При этом может иметь Рис. 15. Пробой и перекрытие изоляции. 1 — путь пробоя изоляции; 2 — путь перекрытия изоляции; 3 — металлические пластины; 4 — изоляционные прокладки; 5 — трубочки, изолирующие винты 6. место либо пробой изоляции (рис. 15.6, стрелка /), либо ее перекрытие (стрелка 2). Пробой твердой изоляции—не- обратимое явление. Пробитую изоляцию нужно менять. Перекрытие происходит по поверхности изоляции и, как правило, в оперативных цепях, где мощности малы и обуг- ливание изоляции мало вероятно, ее не портит [Л. 2]. Различные изоляционные материалы по-разному спо- собны противостоять пробою. Например, чтобы пробить пластинку из слюды, нужно к пей приложить значительно более высокое напряжение, чем для пробоя такой же по 38
размерам картонной пластинки. Значит электрическая (пробивная) прочность слюды как материала выше элект- рической прочности картона. Из этого, однако, не следует, что слюдяная изоляция аппарата при всех условиях выше картонной. Пробивное . напряжение изоляции, выполненной из очень тонкого слоя слюды, может оказаться значительно ниже пробивного на- пряжения аналогичной конструкции, в которой проводни- ки разделены толстым слоем картона. Перекрытие тем вероятнее, чем короче путь между то- коведущими деталями по поверхности изоляции( рис. 15,в), чем острее у них углы (рис. 15,г) и чем больше заусенцев. Перекрытию способствуют: высокая температура, грязь, влага, копоть и т. п.. Копотью нередко покрывается по- верхность изоляции вблизи дугогасительных камер, где происходит разрыв мощной электрической дуги; не ис- ключено даже попадание на изоляцию брызг металла. Таким образом, изоляция, выполненная из одних и тех же материалов, в зависимости от конструкции изделия, расстояний между токоведущими деталями, условий, в ко- торых изоляция работает, может лучше или хуже проти- востоять перенапряжениям. Причины перенапряжений в оперативных цепях сводят- ся к следующему: 1. Перекрытия на оперативные цепи с расположенных поблизости деталей, работающих под более высоким на- ’ пряжением. Так, например, вблизи токоведущих частей вы- сокого напряжения проходят плохо закрепленные провода оперативного тока. При обтирке пыли они были сдвинуты и недопустимо приблизились к высоковольтной установке, с которой и произошло перекрытие. 2. Приложение к изоляции при ее испытаниях более высокого испытательного напряжения, чем допустимо. Так, например, имеют место случаи, когда цепи телемеханики ошибочно испытываются мегомметром на 2 500 в, хотя для этой цели следует применять мегомметр на 500 в и лишь 1 раз в 3 года с принятием особых мер предосторожности— на 1 000 в. 3. Перенапряжения могут также явиться следствием резонанса напряжений, о чем рассказано выше (см. §8 и9). 4. Повышение напряжения в схемах защиты на пере- менном оперативном токе может иметь место при исполь- зовании промежуточных насыщающихся трансформаторов тока типа ТКБ [Л. 13 и 21]. Дело в том, что у этих транс- 39
форматоров напряжение на разомкнутой вторичной обмот- ке практически прямо пропорционально первичному току. При токе 5 а напряжение на вторичной обмотке составля- ет 55—65 в амплитудных; при коротких замыканиях это напряжение достигает 2 000 в. 5. Коммутационные или внутренние перенапряжения, которые возникают при размыкании электрических цепейу ' электромагнитов. Накопленная в них при включении тока электромагнитная энергия при размыкании цепи освобож- дается и переходит в электрическую энергию, проявляясь как импульс повышенного напряжения. Перенапряжения такого рода называют коммутацион- ными, потому что они возникают в процессе переключений • (коммутации), или внутренними, так как они возникают внутри самой установки, без каких-либо внешних воздей- ствий. Не все перенапряжения опасны для изоляции, так как для ее разрушения требуется совершение определенной ра- боты, т. е. достаточный запас энергии. Поэтому перенапря- жения, создаваемые мощными электромагнитами (с боль- шими массами стали, с большим числом витков), более опасны, чем перенапряжения от небольших электромагни- тов. Вместе с тем даже маломощные коммутационные пе- ренапряжения, многократно действуя на изоляцию, могут в конце концов ее разрушить [Л. 18]. Поэтому сколько-ни- будь значительные перенапряжения искусственно гасят. Наиболее распространенные способы снижения перена- ' пряжений состоят в следующем: 1. Параллельно катушке (источнику перенапряжения) присоединяют активное сопротивление. При отключении катушки запасенная в ней энергия создает ток в контуре, образованном катушкой аппарата и параллельно включен- ным сопротивлением, в результате чего перенапряжения значительно снижаются. 2. Параллельно катушке присоединяют разрядник, ко- торый срабатывает от импульса перенапряжения и даль- ше работает как шунтирующее сопротивление. Через не- которое время ток уменьшается, разрядник гаснет. А Величину разрядного сопротивления легко определить из следующего соотношения: V=-f- Г-' где к, — величина разрядного сопротивления; 40
UR— допустимое в данном случае перенапряжение; I — ток, проходивший по цепи до ее размыкания. Так, если катушка имеет сопротивление 800 ом, рабочее напряжение 48 в, допустимое перенапряжение 660 е, то ток, нормально протекающий по катушке, равен: 7 = 48 в:800 <ш=0,06 а. Величина разрядного сопротивления определяется, как /?р = 660 в:0,06 о = 11 000 ом. Если бы перенапряжение нужно было ограничить величиной 144 в, то разрядное сопротивление пришлось бы взять меньшим, а именно: 144 в:0,06 о = 2400 ом. Необходимо подчеркнуть, что в разрядных сопротивле- ниях расходуется электроэнергия; что, чем меньше величи- на разрядного сопротивления, тем большее замедляющее действие оно оказывает на работу электромагнита (см. вы- ше § 6); разрядные сопротивления нужно выбирать по термической устойчивости (см. выше § 12), иначе они перегреются и сгорят. Для оперативных цепей иногда используют грозовые разрядники типа РА-350 или Р-350, которые срабатывают примерно при 350 в. Нормально разрядники не потребляют энергии (как разрядные сопротивления) и в меньшей сте- Л1ени, чем они оказывают замедляющее действие. Но у разрядников есть два серьезных недостатка: они непрочны и скоро выходят из строя. Будучи зажжены перенапряже- нием, некоторые экземпляры разрядников (особенно ти- па Р-350) не гаснут и продолжают гореть от так называе- мого сопровождающего тока ’. 14. ВЛИЯНИЕ НА ИЗОЛЯЦИЮ ВЛАГИ, МАСЛА, СВЕТА И ФЛЮСОВ При монтаже и эксплуатации следует учитывать также воздействие внешних факторов, влияющих на качество изоляции. Так, волокнистые материалы (ткани, текстолит, картон, бумага) нельзя применять во влажной среде. Влага в них впитывается, подымается по волокнам, как в фитиле. По- 1 Сопровождающим называют ток, проходящий от основного источ- ника (например, от аккумуляторной батареи) по пути, проложенному во время пробоя или перекрытия изоляции. 41
этому рекомендуется монтировать панели проводами с ла- кированной оплеткой, полихлорвиниловой изоляцией и т. п. Обычные сорта резины при попадании на них масла разбухают и портятся. Поэтому к разделкам концов кабе- лей, подходящих к газовым реле и термосигнализаторам трансформаторов, предъявляются особые требования: либо применяется провод с маслоупорной изоляцией, либо обыч- ная изоляция дополнительно изолируется лакотканью и покрывается изоляционным лаком. Конец разделываемого кабеля располагается выше зажимов реле, и жилы кабеля имеют прогиб сверху вниз, чтобы масло не попадало на изоляцию жил ’. Воздух и свет также портят резину. В ней появляются трещины, резина стареет. Поэтому на участках концевых разделок контрольных кабелей поверх резины делают до- полнительный защитный покров. Для этого наматывают внахлестку хлорвиниловую, хлопчатобумажную или проре- зиненную ленту. Хлопчатобумажная ткань пропитывается бакелитовым или хлорвиниловым лаком. Для сырых поме- щений применяют влагостойкие лаки ХЭМЗ № 2320, лак ПХВ 26 и др., которые не действуют химически на резину. На жилы кабеля надевают трубки из кембрика, полихлор- винила, пропитанные линоксином хлопчатобумажные труб- ки. Для повышения срока службы резиновой изоляции ее покрывают также лаком типа ПКФ [Л. 28]. Некоторые виды изоляции (например, хлорвинил без красителей) требуют защиты от прямого света. Применение при пайке хлористого цинка (цинк, трав- ленный соляной кислотой), а также чистка кислотами и щелочами зажимов, выводов и других металлических де- талей в электроустановках недопустимы. Металлы покры- ваются зеленью и быстро разъедаются, образующаяся на них пленка неэлектропроводна. Кислота, щелочь, растворы солей портят изоляцию, а так как они электропроводны, то, кроме того, снижают и сопротивление изоляции Если в крайнем случае приходится применять хлористый цинк (например, при пайке к стальным деталям, когда кани- фоль неприменима), то место пайки нужно тщательно промыть. Изоляция панелей из изоляционного материала может быть повышена после удаления грязи и пыли, особенно 1 На стр. 59 и 60 перечне пены руководящие и инструктивные ма- териалы, в которых даны подробные пояснения по вопросам, рассмат- риваемым ниже. 4?
графитовой. Известно, например, что после разметки изо- ляционных панелей под сверление, выполненной каранда- шом, изоляция панелей резко снижается. Однако стоит стереть графитовые следы карандаша и сопротивление изоляции восстанавливается. — Многие аппараты монтируются непосредственно на щитах и магнитных станциях, панели которых служат не только крепежным, но и электроизоляционным материа- лом. В панелях сверлят отверстия, через которые пропу- скаются токоведущие шпильки, например, контактов. Ге- тинакс, текстолит, пластмассы можно сверлить по месту. Но эти дорогостоящие материалы применяются редко. Чаще используют более дешевый асбоцемент и тому по- добные материалы, обладающие в непропитанном виде плохими изоляционными свойствами и сильно впитываю- щие влагу. Такие панели сначала сверлят, затем по опре- деленной технологии сушат и, наконец, пропитывают. Новые отверстия на панели пропитать нельзя. Поэтому и сверлить панели, как правило, нельзя. Если все же вы- полнить отверстие необходимо, то его диаметр должен быть значительно больше диаметра шпильки, которая бу- дет через него проходить. Шпильку пропускают через изо- ляционную втулку, изготовленную, например, из гети- накса. 15. СВОЙСТВА ИЗОЛЯЦИИ ИЗДЕЛИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ % В ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЯХ Как указано выше, изоляция может повреждаться по ряду причин, причем стойкость изоляции по отношению к тому или иному виду повреждений различна. Поэтому в каталогах, а также заводской технической информации всегда оговариваются свойства и условия применения изделий. Кроме того, по отдельным наиболее важным вопросам указания даны в «Правилах устройства ’ электроустановок». Из этих источников можно почерпнуть ряд сведений, определяющих условия работы изоляции: 1. Номинальное напряжение (иногда в ката- логах его называют рабочим напряжением) определяет допустимую величину напряжения, при котором изделие (аппарат, провод, зажим) может нормально работать. Если указано номинальное напряжение аппарата, то это означает, что он может работать в сети данного напряже- ния и ниже, но не выше. 43
2. Род тока. На каждом аппарате, как правило, указывается род тока: постоянный или переменный. Это важно для некоторых марок проводов, играет решающую роль при выборе контактов (контакты размыкают цепи переменного тока значительно легче) и особенно конден- саторов. Конденсаторы, предназначенные для включения в цепи постоянного тока, будучи без особых мер примене- ны в цепях переменного тока, перегреваются и выходят из строя. 3. Испытательное напряжение. Аппараты и провода проходят испытания повышенным напряжением в заводских условиях и в процессе эксплуатации. Для то- го, чтобы не повредить изоляцию при испытаниях (см. § 13), необходимо знать наибольшее допустимое для данной аппаратуры испытательное напряжение. 4. Относительная влажность. Так как многие сорта изоляции способны впитывать влагу, то всегда указывается, при какой относительной влажности гаран- тируется нормальная работа изделия. В I разделе «Пра- вил устройства электроустановок» производственные поме- щения разделяются на сухие (относительная влажность не превышает 60%), влажные (пары и конденсирующаяся влага выделяются временно и в небольших количествах, а относительная влажность не превышает 75%), сырые (длительно более 75% относительной влажности) и особо сырые (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой). Ясно, что волокнистая не- £ пропитанная изоляция пригодна только для сухих помеще- ний. Полихлорвиниловая же изоляция может работать и в условиях конденсирующейся на проводах влаги. 5. Рабочая температура. Срок службы изоля- ции сильно зависит от температуры (см. § 12). Поэтому в каталогах указывается температура среды, для кото- рой даны длительно допустимые токовые нагрузки, а так- же приводятся коэффициенты, позволяющие учесть, на- сколько должен быть снижен ток при более высокой тем- пературе окружающей среды. Так, например, провод ти- па ПРЛ-500 сечением 2,5 мм- при температуре +25° С длительно допускает 27 а. Чтобы узнать, какой ток допу- стим при более высокой температуре, скажем +40° С, нужно 27 а умножить на коэффициент 0,71, т. е. при +40° С для провода ПРЛ-500 допустим длительный ток 19,2 а. Ограничения по температуре при прокладке и монтаже 44
даются только в тех случаях, когда применяются материа- лы, теряющие на морозе пластичность. 6. Термическая устойчивость (см. § 12) ап- парата во многом определяется его режимом работы, кото- рый может быть длительным, импульсным, повторно-крат- v ковременным и т. п. Вопросы режима особенно важны для аппаратуры с большой контактной нагрузкой и для электромагнитов, развивающих значительные усилия (при- воды выключателей, шаговые искатели, тяжелые контак- торы и т. п.). 7. Сопротивление изоляции устройства или схемы нормируется (см. ниже § 18). Оно важно для оцен- ки состояния изоляции. В каталогах, как правило, указы- вается: для проводов и кабелей величина сопротивления изоляции на единицу длины (на 1 м, 1 юм); для аппара- тов — сопротивление изоляции между контактами и кор- пусом, катушкой и корпусом, контактами и катушкой, выводами разомкнутых контактов и т. п. 8. Особые условия. Не все аппараты могут рабо- тать в пыльных помещениях, особенно, если пыль является проводящей. На изоляцию разрушающе могут действовать пары и различные отложения. Поэтому для помещений с химически активной средой род изоляции нужно выби- рать особенно тщательно. Может играть существенную роль величина электри- ческой емкости кабелей. Это обычно относится к устрой- #)ствам линий телемеханики и связи. Поэтому в каталогах на кабели связи величина емкости всегда указывается. 16. РАЗДЕЛЕНИЕ ЦЕПЕЙ, РАССЧИТАННЫХ НА РАЗНЫЕ УРОВНИ ИЗОЛЯЦИИ В одном устройстве могут одновременно применяться слаботочная телефонная аппаратура телемеханики и силь- ноточная аппаратура защиты, автоматики и управления. Слаботочная аппаратура имеет рабочее напряжение до 60 в и испытательное 400 в, а сильноточная соответственно 220 и 2 000 в (при изготовлении) и 1 000 в (в эксплуата- ции) . В подобных случаях обычно цепи телемеханики имеют самостоятельный источник питания. Схема выполняется таким образом, что катушки реле * /ГУ, 2ТУ..., управляемые устройствами телемеханики пи- таются от ее источника, а контакты этих реле входят в цепи управления, присоединенные к другому источнику 45
питания (рис. 16). По- этому изоляция между контактами реле 1ТУ, 2ТУ и их катушками рассчитана и испыты- вается оо нормам для сильноточной аппара- I туры. Система маркиров- Рис. 16. Разделение цепей с разными уровнями изоляции. ки проводов, аппара- тов и цепей обычно выполняется таким об- разом, что перепутать слаботочные и сильно- точные цепи нельзя. Для этого в цепях те- лемеханики применя- ются явно отличные номера, никогда не встречающиеся в дру- гих цепях; бирки в це- пях телемеханики имеют другой цвет, скажем, желтый с черными цифрами, остальные бирки черные с белыми циф- рами; блок-контакты и другие элементы устройств, при- соединенные к источнику питания телемеханики, отмечены краской. При этом надо следить, чтобы краска не затекла на оси, поверхности магнитопроводов, контакты и т. п. 17. НАРУШЕНИЯ 1ИЗОЛЯЦИИ, НЕ ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЕЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ Для работников эксплуатации важно не только исклю- чить причины, приводящие к повреждениям изоляции (надрезы,вмятины,пробои и т.п.),но и не допустить нару- шений изоляции, которые не влекут за собой ее поврежде- ний, однако опасны по своим последствиям, так как могут • вызвать ложные действия. Ниже рассматриваются ти- пичные примеры механических нарушений (а не повреждений) изоляции, которые происходят в результате неаккуратности и поспешности в работе: * Часто пользуются времянками: надевают проводник на зажим, шпильку крючком (рис. 17,а). Такой проводник легко может упасть и замкнуться с чем угодно. Применяют для временного монтажа неизолированные провода или же обмоточные провода в одной хлопчато- 46
бумажной оплетке или эмалированные, изоляция которых механически непрочна. Не закрепляют временные проводники и не ограждают места, где они проложены. В результате, их легко зацепить и оборвать, т. е. создать условия для недопустимого за- мыкания оголенных концов на «землю» и т. п. Г Кладут металлические неизолированные инструменты на выводные шпильки аппаратов, на шинки и т. п. V Рис. 17. Нарушения изоляции в результате неаккурат- ного выполнения работ. (рис. 17,6), пользуются инструментами с неизолирован- ными ручками, а также инструментами с оголенными без необходимости металлическими деталями [Л. 26]. Роняют на заземленные конструкции оголенные концы провода, идущего от переносного прибора или лампы (рис. 17, в). Применяют для переносных приборов провода с недо- статочно хорошей изоляцией, жесткие вместо гибких, с плохо разделанными концами. Хорошо разделанный ко- нец должен быть оголен только на несколько миллиметров. Если провод гибкий, то отдельные жилки нужно туго скру- тить между собой. Пользуясь переносными измерительными приборами и не распрямляя предварительно длинные провода, иногда 47
ошибочно присоединяют оба конца одного провода к за- жимам прибора (что безопасно), а концы другого провода присоединяют к зажимам установки, на которой предпо- лагалось выполнить измерение. Это приводит к закорачи- ванию выводов, в результате чего нарушается изоляция между ними. Подтягивая болты, поворачивают наконечник, и он легко может коснуться наконечника соседнего провода (рис. 17,а). Плохо разделывают и непрочно присоединяют провода: не замечают отделившихся и торчащих в сторону отдель- Рис. 18. Нарушения изоляции в результате неправильного^ьыпоте- ния пайки. ных жилок гибких проводов, свивают кольцо в сторону, противоположную завинчиванию (рис. 17,д), в результате чего кольцо при завинчивании раздается в стороны и, выдавливаясь из-под головки винта, может коснуться со- седнего зажима. Механически нагружают недостаточно прочную пайку, (рис. 18,а), тогда как перед пайкой провода надо скрепить (рис. 18,6). Типичная ошибка при соединении выводов телефонных и кодовых реле — замена перемычки 1 (рис. 18,е) непосредственным спаиванием паяльных хво- стов 2. Через некоторое время пайка может разорваться и вывод, распрямляясь, может коснуться проводника, рас- положенного рядом.
Необходимо тщательно следить за тем, чтобы при пай- ке капельки расплавленного припоя не затекали между рядом расположенными выводами Это особенно важно в устройствах телемеханики, где очень тесно и рядом на- ходится много выводов. При этом возможно, что капля припоя 3 попадет в промежуток между выводами (рис. 18,г) и вызовет их замыкание. Расплавленный припой не должен капать на аппараты и провода, расположенные ниже. А когда крупинки за- стывшего припоя счищают, — их нельзя ронять, так как они могут попасть между токоведущими деталями и со- единить их. При пайке аппаратов, подверженных вибрации, у про- водов нужно давать слабину. Ошибочное изменение полярности. Катуш- ки аппаратов и корпуса электролитических конденсаторов следует присоединять к минусу, а контакты к плюсу. Особенное значение приобрела правильная полярность в настоящее время, когда в схемах автоматики и телеме- ханики стали широко применяться полупроводниковые диоды для создания односторонней изоляции цепей. Пере- путать полярность >в этих условиях, значит нарушить изоляцию и заставить схему работать неправильно. Так, например, в схеме, изображенной на рис. И (см.§ 10),реле времени защиты РВ своим контактом замыкает две цепи: 7—8 и 7—10. В этом случае реле АПВ производит авто- матическое повторное включение. Но при отключении со шита с помощью кнопки Ко должна работать только одна цепь 9 — 10, так как в противном случае (т. е. если бы замкнулась также цепь 9—8) ложно сработает АПВ. Од- носторонняя проводимость создается диодом Д, который включен между цепями 7 — 8 и 9 —10 таким образом, что пропускает ток при замыкании контакта реле РВ, но не пропускает тока, т. е. изолирует цепи при замыкании кноп- t ки Ко- Если же полярность выпрямителя Д перепутана, то при срабатывании защиты ток в отключающий электро- магнит ОЭ не попадет и выключатель не отключится. При попытке произвести отключение со щита сработает ► схема АПВ и произведет обратное включение. Ошибочная маркировка. К нарушениям изоля- ции могут привести неаккуратность и поспешность, когда <<) работа производится по памяти без исполнительных схем. При этом легко ошибочно нажать якорь не того реле, кото- рое 'следует, и замкнуть, таким образом, через его контак- 4 В. А. Каминский 4Q
ты цепи, которые в данном режиме должны 'быть разомкну- ты. Кроме того, проводником от испытательного прибора, контрольной лампы, временную перемычку можно ошибоч- но присоединить не туда, куда следует. Работа без испол- нительных схем или по устаревшим схемам является пря- мым нарушением § 793 «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей». Нередко «экономят время» на качественное выполнение маркировки: применяют сначала временные, а потом уже постоянные бирочки, нечетко выполняют надписи и т. д. Так, например, не ставят точек снизу у цифр 6 и 9, 2 и 7, в семерке пропускают среднюю черточку. Если бирка пе- ревернута, то ошибка неизбежна. К ошибкам приводит также недооценка того, что похожие, но не одинаковые символы, например 1С и С1, обозначают, как правило, раз- ные аппараты. Символы надписывают только на съемных кожухах, не делая надписей у самих аппаратов. Но крыш- ки легко перепутать, и тогда при ревизиях и наладочных работах можно принять один аппарат за другой. Висящие на нитках (а тем более на проволоке) бирки в эксплуатации недопустимы. Нитки могут отсыреть, за- грязниться и резко снизить изоляцию. Проволока может закоротить провода, зажимы, выводные шпильки ре- ле и т. и. Оборвавшиеся бирки нельзя навешивать на провода без достаточной проверки их принадлежности. Лучше провод вообще оставить без маркировки, чем неправильно промаркировать. Очень опасна массовая замена временных бирок посто- янными. Эту работу в организациях с недостаточной про- изводственной культурой выполняют после окончания монтажа и передоверяют вспомогательному персоналу, который не понимает, что заменять бирки можно только по одной: снял старую, сейчас же на ее место ставь новую. Кстати, лучше и быстрее заготовить постоянные бирки и вообще не применять временных. 18. ИСПЫТАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОПЕРАТИВНЫХ ЦЕПЕЙ Изоляция испытывается: а) при новом включении (при- емо-сдаточные испытания); б) периодически во время экс- плуатации; в) дополнительно после аварий и неполадок, если возникают сомнения в исправности изоляции. Необ- 5Q
ходимо также испытывать изоляцию после перекладки или переразделки проводов и кабелей, если прокладыва- лись новые провода и кабели, вновь устанавливались при- боры и аппараты, а также производились такие работы, при которых изоляция оперативных цепей могла быть по- вреждена (стиснута, поцарапана, ободрана, сдвину- та и т. п.). При испытаниях проверяются величина сопротивления изоляции и ее электрическая прочность. Сопротивление изоляции можно измерить при очень низком напряжении, например с помощью измери- тельного мостика. Сопротивление изоляции между двумя металлическими пластинками, разделенными слоем воз- духа толщиной 0,01 мм, измеренное таким способом, ока- жется очень высоким—десятки мегом. Но достаточно при- ложить к этим пластинкам сравнительно невысокое на- пряжение— несколько десятков вольт — и воздушный промежуток будет пробит. Поэтому сопротивление изме- ряют приборами, дающими сравнительно высокое напря- жение, с тем чтобы проверить до некоторой степени не только величину сопротивления изоляции, но и способ- ность ее противостоять повышениям напряжения. Сопротивление изоляции проверяется мегомметрами На 500 или 1 000 в, причем нужно иметь в виду следующее: 1. Диспетчерские щиты, пульты и шкафы телемеха- ники, а также установки, где применена слаботочная ап- F паратура, можно испытывать мегомметрами на напряже- ние не выше 500 в. 2. Если в установке содержатся элементы, которые мо- гут быть при испытаниях повреждены (см. § 13) как, на- пример, конденсаторы, выпрямители, элементы слаботоч- ной техники, то их на время испытания нужно отсоединять или закорачивать, смотря по тому, к чему прикладывается напряжение мегомметра. 3. Стрелка совершенно исправного мегомметра, пока он не присоединен и пока рукоятку не вращают, может за- нимать какое угодно положение. Это объясняется тем, что в качестве измерительных приборов в мегомметрах при- меняют так называемые логометры: у них нет пружин, возвращающих стрелку на нуль, зато правильность пока- заний очень мало зависит от скорости вращения рукоятки. ) Если же закоротить выводы мегомметра и рукоятку повер- нуть, — стрелка тотчас покажет нуль. Для проверки ме- гомметра перед испытаниями изоляции необходимо про- 4* 51
верить сам мегомметр раньше с разомкнутыми концами (должен показать «бесконечность»), затем с замкнутыми концами (должен показать «нуль»). 4. Рукоятку мегомметра нужно вращать не медленнее, чем указано на его табличке, иначе мегомметр не разовьет указанной на табличке электродвижущей силы (э. д. с.). Более быстрое вращение не приводит к повышению э. д. с., так как при превышении предельной скорости вращения сцепление между рукояткой и генератором мегомметра автоматически нарушается. 5. Измерение мегомметром можно произодить только на отключенных от источников электропитания установках. Если при присоединении мегомметра его стрелка сразу дает отклонения, значит напряжение осталось на уста- новке. 6. Если один из зажимов мегомметра назван «линия», а другой «земля», то при испытаниях изоляции относитель- но «земли» к ней во избежание недоразумений нужно при- соединить зажим «земля». 7. У некоторых мегомметров шкала прибора приспо- соблена для нескольких пределов измерения. В этом слу- чае на крышке есть переключатель, которым устанавли- вается предел измерений. У каждого положения переклю- чателя указано, на сколько нужно умножать показания прибора, чтобы получить правильную величину сопротив- ления. Надо иметь в виду, что чем ниже предел измерения, тем внутреннее сопротивление мегомметра меньше, так как переключение пределов в том и состоит, что изменяют- ся величины добавочных сопротивлений, включенных по- следовательно с рамкой логометра [Л. 3]. 8. Чем ниже сопротивление изоляции (чем изоляция хуже), тем ниже напряжение, которое к ней приклады- вается. Это объясняется большим внутренним сопротивле- нием мегомметров. Так, если сопротивление изоляции составляет тысячи мегом через 1 000-вольтовый мегомметр, присоединенный к столь большому сопротивлению, ток практически не протекает, и в ею внутреннем сопротивле- нии нет падения напряжения. При этом мегомметр разви- вает э. д. с. примерно 1 000 в, т. е. к очень хорошей изо- ляции практически прикладывается вся номинальная э. д. с. прибора. Если же сопротивление изоляции 1 Мом, то через мегомметр на 1 000 в проходит ток 0,001 а. Этот ток создает в нем падение напряжения 550 в и на изоля- 52
цию остается 1000—550=450 в. При проверке изоляции 1 Мом мегомметром на 500 в на изоляцию приходится 200 в. Рассмотренный пример относится к измерению на са- мом большом пределе, т. е. с наибольшим внутренним со- противлением мегомметра. При измерении на самом малом пределе (т. е. с наименьшим внутренним сопротивлением) и сопротивлении изоляции, лежащей в пределах допусти- мого, на зажимах мегомметра сохраняется значительно более высокое напряжение [Л. 22]. 9. Измерение сопротивления изоляции в морозную по- году может оказаться неверным, так как одна из основных причин ухудшения изоляции — увлажнение — не может быть обнаружена. 10. Загрязнение и увлажнение поверхности мегоммет- ра и проводов, которыми он присоединяется, может также создать неправильное представление о состоянии изоляции. И. При оценке результатов измерений, и в особенности при сравнении новых измерений с предыдущими, нужно обращать внимание на температуру. Это объясняется тем, что сопротивление изоляции в холодном и нагретом состо- яниях различны. Если, например, проводимость электро- картона при 20° С принять за единицу, то при температу- рах 30, 40 и 50° С проводимость соответственно повышается в 4, 13 и 37 раз [Л. 3]. Во столько же раз снижается сопро- тивление. Измерение сопротивления изоляции в процессе .монтажа. При проверке изоляции смой тированных устройств оперативного тока трудно выявить место, в котором она ослаблена. Поэтому в процессе мон- тажа до тех пор, пока аппаратура, жилы кабелей, зажимы и другие элементы между собой электрически еще не связаны, нужно произвести их испытания. На рис. 19,а изображена схема измерения изоляции всех токоведущих деталей реле, соединенных временными перемычками, относительно его металлического корпуса. Мегомметр обозначен буквой М. На рис. 19,6 показана схема измерения изоляции между всеми контактами и ка- тушкой, на рис. 19,в—между выводами разомкнутого изо- ляционной прокладкой размыкающего контакта. Необходимо подчеркнуть, что временные перемычки должны быть отчетливо видны, иначе их легко оставить и после испытания. В качестве изоляционных прокладок (рис. 19,в) нельзя применять материю, бумагу и другие 53
предметы, имеющие ворсинки. Лучше взять кусочек пласт- массы, кембрика и т. п. Очень удобно использовать целлу- лоидные воротнички: они дешевы, белого цвета и потому хорошо видны, их легко разрезать и перенумеровать. После установки проверенной аппаратуры на каркасы полезно произвести измерение изоляции всех токоведущих деталей аппарата относительно каркаса (рис. 19,г). Рис. 19. Испытания изоляции апптратоз и кабелей до начала монтажа. Кабели (пока они не присоединены) проверяются, как показано на рис. 19Д Мегомметр включается между про- веряемой жилой и всеми остальными жилами, соединенны- ми перемычкой между собой и оболочкой. Нормы испытания. При испытаниях аппаратуры и кабелей нельзя, как правило, превышать норм, которые указаны в каталогах. «Правила технической эксплуатации» и «Правила устройства электроустановок» устанавливают, в каких ме- стах следует измерять сопротивление изоляции и каково должно быть ее минимальное сопротивление. Если в Пра- вилах написано 1 Мом, это значит, что сопротивление изоляции должно быть не менее чем 1 Мом. Более высокое сопротивление изоляции не только допустимо, но и жела- тельно. 54
Для изоляции шинок постоянного тока при от- соединенных цепях отдельных присоединений 1 устанавли- вается норма не менее 10 Мом. Для измерения сопротивле- ния изоляции шинок необходимо вынуть предохранители со стороны питания или же отключить вводной рубильник; вынуть предохранители всех отходящих присоединений, присоединить мегомметр между «минусом» и «землей» и измерить сопротивление изоляции. Затем пересоединяют мегомметр и проверяют изоляцию «плюса». Рис. 20. Места присоединения мегомметра при испытании изоляции цепей трансформаторов тока и напряжения. Для измерения сопротивления изоляции шинок транс- форматора напряжения ШТН (рис. 20) вынимают предо- хранители 1П, 2П отдельных присоединений (предохрани- тели ЗП остаются включенными, так как Правила предпи- сывают измерение производить совместно с вторичными обмотками трансформатора напряжения TH), отсоединяют заземление II нулевой точки вторичной обмотки трансфор- матора напряжения, присоединяют мегомметр 3 и произ- водят измерение. Изоляция вторичных цепей трансформа- тора напряжения должна быть не менее 10 Мом. Нужно обратить внимание на то, что в цепях отдель- ных присоединений обычно достаточно измерить сопротив- ление изоляции одного плюса относительно «земли» (нор- 1 В Правилах выражение «первичное присоединение» (или просто «присоединение») обозначает: отходящая линия, питающий ввод, транс- форматор собственных нужд и т. п. Слова «шинки оперативного тока», «шинки трансформатора напря- жения» и т. п понимаются как магистрали, от которых питаются схе- мы отдельных присоединений. 55
ма 1 Мом), так как между полюсами имеются соединения через нагрузку (лампы, реле и т. д.). Для измерения сопротивления изоляции комплекта трансформаторов тока с включенными вторичными обмот- ками, катушками реле, проводами и кабелями (рис. 20) отсоединяют заземление I вторичных обмоток, присоединя- ют мегомметр в точке 1 и производят измерение. Для токовых цепей сопротивление изоляции каждо- го комплекта в полной схеме должно быть не менее 1 Мом. Для измерения сопротивления изоляции цепей напря- жения защиты вынимают предохранители 2П и подсоеди- няют мегомметр, как показано цифрой 2. Для этих цепей сопротивление изоляции также должно быть не менее 1 Мом. Измерение электрической прочности производится только специально обученным персона- лом с принятием мер безопасности, которые описаны в «Сборнике директивных материалов Технического отдела МЭС», изд. в 1950 г. (стр. 62). Измерения переменным то- ком повышенного напряжения особенно опасны. Разрешен- ные «Правилами технической эксплуатации» (§801) и «Правилами устройства электроустановок» испытания ме- гомметром на 2 500 в (вместо испытаний переменным то- ком 1 000 в) менее опасны, и организация их проще [Л. 20, 22 и 27]. В заключение следует подчеркнуть, что после измере- ний мегомметром установки нужно разрядить от энергии, накопленной емкостями кабелей. 19. ПОНЯТИЕ О СПОСОБАХ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ состояния ИЗОЛЯЦИИ Текущее наблюдение за состоянием изоляции состоит, во-первых, в том, чтобы при производстве работ не допус- кать причин, по которым изоляция может нарушиться; во- вторых, в периодических испытаниях изоляции и, в-третьих, в непрерывном контроле за величиной сопротивления изо- ляции. Одна из распространенных схем непрерывного контро- ля изоляции цепей оперативного постоянного тока показа- на на рис. 21. Два вольтметра IV и 2V заземлены в точ- ке О. При хорошей изоляции каждый из них показывает половину напряжения между «плюсом» и «минусом». 56
Рис. 21. Схема непрерывного кон- троля»3 сопротивления изоляции це- пей постоянного тока. It 1 Я При полном заземлении одного из полюсов, например «плюса», один вольтметр, в данном случае IV, покажет «нуль», а другой — полное напряжение. Если заземление неполное, то показания вольтметров изменятся и будут зависеть от степени ухудшения изоля- ции. Например, напряже- ние ПО в, сопротивление устройства контроля изо- ляции 10 тыс. ом на по- люс. «Ацинус» заземлил- ся через 40 тыс. ом. При этом 2V покажет 49 в, а • IV — 61 в. Чтобы обратить вни- мание персонала на силь- t ное снижение изоляции, применяют чувствигель- ное реле РК, включенное через сопротивления Г\ и г2. При исправной изоля- ции ток через реле не проходит, и сирена С (или звонок) не работа- ет, так как ее цепь 5—6 разомкнута замыкающим контактом реле РК. Не ♦’(‘горит также и лампа Л (цепь 9—8). При зазем- лении одного из полюсов в цепи реле РК (3—О или 4—О) появляется ток, реле срабатывает и включает сирену й лампу. Тогда переключатель П перево- дят в другое положение, отключая цепь 5—6 (сирена пе- » рестает гудеть). При этом подготавливается цепь 7—6, по которой сирена включится после того, как «земля» будет устранена и реле РК отпустит. Это служит для пер- сонала сигналом, что необходимо перевести переключа- тель П в первоначальное положение, т. е. подготовить цепь 5—6. Необходимо отметить следующее: << 1. Описанная схема не реагирует на одновременное и равное снижение сопротивления изоляции обоих полюсов, но такие явления наблюдаются редко. 57
2. Сопротивления л и г^, а также сопротивления вольт- метров должны быть достаточно велики. В противном слу- чае устройство контроля изоляции само может явиться за- землителем (см. § 10). 3. Пользоваться вместо вольтметров лампами (как ино- гда делают по неопытности) нельзя, так как сопротивле- ние ламп значительно меньше, чем допустимо. 4. Чем напряжение в цепях оперативного тока выше и чем чувствительнее реле, применяемые в схемах, тем со- Рис. 22. Схемы непрерывного контроля сопротивления изоляции це- пей переменного тока. а — с контролем пробивного предохранителя; б — без контроля пробивного предо- хранителя. противления вольтметров IV и 2V, а также и и г% должны быть больше. На рис. 22,а дан вариант схемы контроля изоляции пе- ременного оперативного тока [Л. 24]. Прибор включен на две фазы и срабатывает при заземлении фаз а и с через сопротивление 60 000 ом и ниже, а также при заземлении нулевой точки вторичной обмотки трансформатора напря- жения через сопротивление 15 000 ом и ниже. В качестве реле РП используется поляризованное реле типа РП-7, ко- торое включено через селеновые выпрямители В, соединен- ные по схеме двухполупериодного моста. Конденсатор, сглаживающий пульсацию (не показан), присоединен па- раллельно катушке реле. 58
С помощью кнопки К производится искусственное за- земление, через сопротивление г2 для периодической про- верки исправности прибора. Другой вариант схемы, использующий вентильные эле- менты для присоединения к контролируемым фазам, пока- р. зан на рис. 23,6 [Л. 23]. Миллиамперметр Q, отградуиро- ’ ‘ ванный в килоомах, и реле РП1 присоединены к трем фа- зам через выпрямители В последовательно с сопротивле- ниями и, которые служат для ограничения тока короткого замыкания в случае пробоя вентилей. Сопротивление г3 ограничивает величину тока в конт- • рольной цепи. ДИРЕКТИВНЫЕ, ИНСТРУКТИВНЫЕ И СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ v 1. Министерство электростанций СССР, Сбооник ди- рективных материалов технического отдела МЭС СССР, электротехническая часть, Госэнергоиздат, 1950: § 15.’ О введении испытания изоляции цепей вторичной коммутации повышенным напряжением (стр. 62). § 73. О применении и разделке контрольного кабеля с бумажной изоляцией для цепей вторичной коммутации (стр. 156). § 78. Защита резиновой изоляции кабелей вторичной коммутации от преждевременного старения (стр. 159). . § 82. О марках проводов и кабелей, применяемых в низ- У ковольтных сетях и в цепях вторичной коммутации элек- трических станций и распределительных устройств (стр. 166). 2. Пособие для изучения «Правил технической эксплуа- тации электрических станций и сетей», вып. IV, Госэнерго- издат, 1954: § 690 (присоединения к газовым реле и термометрам на трансформаторах). § 775, 777, 778 и 780 (выполнение проводок оператив- ных цепей и их защита от токов короткого замыкания). § 783, 784, 801 (испытания изоляции). § 785, 786, 787 (правила маркировки и приемка в экс- плуатацию). § 793, 794, 797, 798 (монтажные работы, периодичность проверок). 3. Министерство электростанций СССР. «Правила устройства электроустановок», Госэнергоиздат, 1957 и 1958 (ранее выпущенные Правила устарели). 59
1-1-1, 1-1-2, 1-1-29, 1-1-35, III-l-l (области применения Правил и общие указания) '. 1-1-7, 1-1-8, 1-1-9, 1-1-10, 1-1-11 (классификация помеще- ний по степени влажности и температуре). 1-3-8, 1-3-9 (допустимые токовые нагрузки на провода и кабели). Ш-1-17 (защита предохранителями). 1-6-20, 1-6-21, 1-6-22 (контроль изоляции). 1-7-20, Ш-4-16, Ш-4-17 (о заземлении корпусов аппара- тов, оболочек кабелей и т. п. оперативного тока, а также вторичных обмоток измерительных трансформаторов). 1-8-1, 1-8-3, 1-8-19, 1-8 20 (объем и нормы приемо-сда- точных испытаний). от Ш-4-1 до III-4-28 (глава специально посвящена устройству вторичных цепей). 4. Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства, «Технические условия на произ- водство и приемку строительных и монтажных работ», раз- дел XIII «Электромонтажные работы», ч 1 (утверждены 5 июля 1957 г.): § 2Г. Щиты и пульты. § 2Д. Вторичные цепи. 5. Министерство электростанций СССР, Техническое управление, противоаварийный циркуляр № 9/Э, июль 1952 г. «О повышении надежности работы сетей оператив- ного постоянного тока». 6. Министерство электростанций СССР, Техническсе управление, Разъяснение от 23 августа 1953 г. к циркуляру № 9/Э. 7. Министерство электростанций СССР, Техническое управление, Решение № 9/Э от 12 апреля 1954 г. «О рас- ширении области применения переменного оперативного тока для релейной защиты, автоматики, телемеханики и ди- станционного управления выключателями». 8. Министерство электростанций СССР, Техническое управление, Решение № 10/Э от 11 марта 1955 г. «О рабо- тах по внедрению переменного оперативного тока для ре- лейной защиты, автоматики, телемеханики и дистанционно- го управления выключателями». 9. Министерство электростанций СССР, Техническое управление и Главэлектромонтаж Министерства строитель- ства СССР, Решение № 23/Э от 16 сентября 1955 г. «О за- 1 В «Правилах устройства электроустановок» принята следующая нумерация параграфов: иомер раздела, главы, параграфа.
щите резиновой изоляции контрольных кабелей клеем икф». 10. Министерство электростанций СССР, Техническое управление, Решение № 20/Э от 29 июня 1952 г., «О введе- нии новых положений о видах, объеме и сроках проверок устройств релейной защиты и электроавтоматики в энерго- системах». 11. Министерство электростанций СССР, Техническое управление, Решение № 10/Э от 30 марта 1956 г. «Допол- нительные разъяснения к директивным материалам по ре- шению 20/Э 1952 г.». 12. Министерство электростанций СССР, Техническое , управление, Объем и нормы испытаний электрооборудова- ния, Госэнергоиздат, 1957. 13. АН СССР, Институт автоматики и телемеханики, Справочник по элементам автоматики и телемеханики, х электромагнитные реле, Госэнергоиздат, 1958. 14. Министерство электропромышленности СССР, Ка талог «Электрооборудование», т. 3, Низковольтная аппара- тура и реле защиты. 15. Министерство электропромышленности СССР, Ка- талог «Электрооборудование» т. 8, Кабельные изделия (Кабели, установочные и обмоточные провода). 16. Государственные стандарты СССР, Кабели, прово- да и шнуры электрические, часть 1, издание официальное, 1958. Условные обозначения величин и единицы их измерения Ток (сила тока) I, i Напряжение и падение напря- жения U, и Сопротивление 7?, г Мощность Р, р Время t Энергия 117 Индуктивность (коэффициент самоиндукции) L Электрическая емкость С Длина I а — ампер, 1 000 а=1 килоампер (ка) в—вольт, 1 000 е=1 киловольт (кв) ом—ом, 1 000 000 ом=1 мегом (Мом) вт—ватт, 1 000 вт—1 киловатт (кет) сек—секунда, 0,001 сек=\ милли- секунде (мсек) дж—джоуль или ет-сек=ватт-се- кунда; 3 600 00 ет-сек=1 кило- ватт-час (квт-ч) гн—генри ф—фарада 0,000001 ^5=1 микрофа- рада (мкф) м—метр, км—километр, см—санти- метр, мм—миллиметр
4 ЛИТЕРАТУРА 1. Ломоносов В. Ю. и Полив а нов К. М., Электротехника, Госэнергоиздат, 1952. 2. Та реев Б. М., Электрические материалы, Госэнергоиздат, 1958. 3. Попов В. С., Электротехнические измерения и приборы, Гос- эиергоиздат, 1956. 4. Г у м и н И. Я., Вторичные схемы электрических станций, Гос- энергоиздат, 1952. 5. Жуков А. К., Электрооборудование вторичной коммутации и ее монтаж, Госэнергоиздат, 1958. t 6. А п у х т и н Г. И., Технология пайки монтажных соединений в приборостроении, Госэнергоиздат, 1957. 7. С м о р ч ков А. Д., Применение переменного оперативного тока в энергосистемах, Госэнергоиздат, 1957. 8. Б о г и н а М. М., С о л о в ь е в И. И. и Ц а р е в М. И., Устрой- ства трехфазного автоматического повторного включения линий элек- тропередачи, «Электрические станции», 1951, № 5. 9. Воскресенский А. А. и К о р е л о в Т. И., Некоторые осо- бенности схемы АПВ с реле ЭВП-285, «Электрические станции», 1952 № 12. 10. А л е к с а и д р о в И. Н и Красно веки й А. В, Устрой- ство АВР—АПВ шин собственных нужд электростанций и понизи- тельных подстанций, «Электрические станции», 1957, № 9. А , 11. Беляков А. А. и Жуков А. А., Схемы защиты минималь- V кого напряжения с выдержкой времени на оперативном переменном то- ке, «Промышленная энергетика», 1958, № 8. 12. Геворкян НЕ., Замедление промежуточных реле па сраба- тывание, «Электрические станции», 1958, № 10. 13. 3 е й л и дз о н Е. Д , Применение переменного оперативного то- ка в электроустановках, «Энергетик», 1958, № 11. 14. К он да хч ан В. С., Ложная работа защиты при замыканиях в цепи оперативного тока, «Электрические станции», 1941, № 13—14. 15. Моги левки и Д. Л., Ложная работа газовой защиты, «Элек- трические станции», 1941, № 13—14. < 16. Каминский Е А и Комиссаров В. К-, Телеуправление и телесигнализация в энергосистемах, Госэнергоиздат, 1955. 17. Костанян Г. Г., Переходные процессы и резонансные явле- ния в оперативных цепях постоянного тока, «Электричество», 1947, №5. , 18. Костанян Г. Г., Опасные повышения напряжения в цепях оперативного (постоянного) тока, «Электрические станции», 1946, № 12. 19. Зевакин А. И., Об одном виде повреждений кабелей, «Про- мышленная энергетика», 1958. № 1. 20. Ляуэр С. Г., Испытание 'изоляции вторичной коммутации повышенных, .напряжением переменного тока, «Электрические стан- ции», 1949. № 4. 62
21. С м о р ч к о в А. Д., О насыщающихся трансформаторах в защи- тах на переменном оперативном токе, «Электрические станции», 1958 № 7. 22. Лопатин А. Б. и Томилин Д. С., Об испытании вторичных цепей повышенным напряжением, «Электрические станции», 1957, № 6. 23. Ц а п е и к о Е. Ф., Вентильные элементы контроля изоляции и защиты от замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью до 1 000 е, «Промышленная энергетика», 1958, № 10. 24. ВВС Мосэнерго, Техннко информационный материал. Сборник обмена эксплуатационным опытом и рационализаторских предложений, «Релейная защита, телемеханика и вторичная коммутация», 1958, вып. 15, Прибор контроля изоляции цепей переменного тока типа КИ-100. 25. Б а т х о н И. С., Выбор предохранителей в сети постоянного то- ка, питающей приводы выключателей, «Электрические станции», 1957, № 9. 26. Министерство электростанций СССР, ОРГРЭС, Рационализатор- ские предложения, вып. 115, Предложение т. Лысенко, Предохранитель- ные скобы в реле типов ЭТ и ЭВ, Госэнергоиздат, 1958. 27. То же, 1958, вып. 121, «Аппарат для испытания изоляции цепей вторичной коммутации напряжением переменного тока». 28. Успенский Ф. И., Защита концевых разделок контрольных кабелей с резиновой изоляцией клеем ИКФ, «Энергетик», 1958, № 8. 29. Соколов Д. В., Вторичная коммутация в распределительных устройствах, Госстройиздат, 1958 30 Александров А. А., Новые электромонтажные инструмен- ты, АН СССР, филиал ВИНИТИ, «Передовой научно-технический и производственный опыт», 1957, № С-57-61/4.
СОДЕРЖАНИЕ 1. Первичные и оперативные вторичные цепи.................. 3 2. Основные причины неполадок в оперативных цепях.......... 6 3. Ложные цепи при двух заземлениях........................ 9 4. Отказы и перегорание предохранителей при нарушениях изо- ляции ..................................................... 10 5. Повреждение контактов в результате нарушения изоляции . 11 6. Самоудерживание и изменение времени работы реле при на- рушениях изоляции.......................................... 12 7. Ложные цепи при одном заземлении в цепях оперативного постоянного тока........................................... 16 8. Ложные цепи при одном заземлении в цепях оперативного переменного тока........................................... 18 9. Чем опасно соединение цепей постоянного и переменного тока.................................................."... 20 10. Условия, определяющие возможность срабатывания реле при наличии ложных цепей....................................... 21 11. Механические повреждения изоляции..................... 30 12. Повреждения изоляции при перегревании и переохлаждении . 32 13. Перенапряжения в оперативных цепях, пробой и перекрытие изоляции................................................... 37 14. Влияние на изоляцию влаги, масла, света н флюсов...... 41 15. Свойства изоляции изделий, применяемых в оперативных це- пях ....................................................... 43 16. Разделение цепей, рассчитанных на разные уровни изоляции 45 17. Нарушения изоляции, не вызывающие ее повреждений ... 46 18. Испытания изоляции оперативных цепей.................. 50 19. Понятие о способах непрерывного контроля состояния изо- ляции ..................................................... 56 Директивные, инструктивные и справочные материалы ... 59 Условные обозначения величин и единицы их измерения ... 61 Литература............................................. 62
Нена 1 р. 90 к. „БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА" Вышли из печати КАРПОВ Ф. Ф — Как выбрать сечение проводов и кабелей НАИФЕЛЬД М. Р. — Что такое защитное заземление и как его устраивать. ХРОМЧЕНКО Г. Е. — Соединение и оконцевание медных и алюминиевых проводов и кабелей. ШАПИРО Е А. — Пружины электрических аппаратов. СЛАВЕНЧИНСКИИ И. С и ХРОМЧЕНКО Г. Е. — Пробивка отверстий и борозд в бетоне. ЛИВШИЦ Д. С.—Нагрев проводников и защита предохра- нителями в электросетях до 1 000 в. Готовятся к печати АМОСОВ Б. В. — Устройство и эксплуатация сварочных гене- раторов и трансформаторов. БОЯРЧЕНКОВ М. А. — Магнитные усилители и их работа в схемах автоматики. ИЛЬИНСКИИ Н. В. — Расчет и выбор пусковых сопротивле- ний для электродвигателей. КАМИНСКИП Е. А. — Как сделать проект простейшей элек- троустановки. КАМНЕВ В. С —Как работают подшипники электрических машин. КАРПОВ Ф. Ф — Как проверить допустимость подключения короткозамкнутого электродвигателя к сети. КОНСТАНТИНОВ Б. А. и ШУЛЯТЬЕВА Г. Н. — Коэффи- циент мощности (cos ср) и способы его повышения на про- мышленных предприятиях. ЛАРИОНОВ В. П. — Грозозащита сооружений и зданий ОБРАЗЦОВ В. А, —Уход за контактами низковольтных ап- паратов. ОСКОЛКОВ К Н. Электроизмерительные приборы и как ими пользоваться. РИВЛИН Л. Б. — Как определить неисправность асинхрон- ного электродвигатетя. РЯБИКИН Б П. — Скрытые виды проводок. ФЕДОТОВ Б Н. — Схемы включения электрических счетчи- ков. ХАРИТОНОВ М. Г. — Опыт обслуживания и ремонта КРУ Запорожского завода ЧЕРЕПЕНИН П. Г. — Монтаж асинхронных электродвигате- лей небольшой мощности.
им на ttifPir fit^ет.пи»ос1м1