|
Применение
приборов контроля сопротивления изоляции для цепей управления
приводами кранов
магистральных газопроводов
и других исполнительных механизмов
|
|
|
|
Режим работы изолированной
от земли электросети (режим изолированной нейтрали, IT-системы) часто
применяется в электроустановках, требующих повышенной надежности
энергоснабжения, и особо опасных по условиям электропоражения. К таким
электроустановкам относятся системы энергоснабжения железнодорожных
предприятий, медицинских учреждений, судов, горной и нефтедобывающей
промышленности, испытательного производства и другие.
В электрических сетях и
электроустановках, изолированных от земли, условия электробезопасности и
надежности энергоснабжения в основном определяются состоянием изоляции, ее
сопротивлением и емкостью относительно земли. Также, этот вопрос безусловно
является важным и для цепей измерения, управления и сигнализации средств
автоматизации объектов газотранспортной системы (ГТС). Для обеспечения
необходимого уровня сопротивления в цепях автоматизации и телемеханизации
требуется ведение постоянного мониторинга сопротивления изоляции,
осуществляемого эксплуатирующим персоналом при помощи различных устройств
контроля изоляции. В особенном внимании нуждаются протяжённые кабели КИП,
проложенные в сложных болотистых условиях, на водных переходах, а также
отремонтированные при помощи муфт кабели, ранее неосторожно повреждённые
нерадивыми подрядными организациями.
Функции устройства контроля
изоляции средств автоматизации, применяемых на магистральных газопроводах,
заключаются в измерении сопротивления изоляции цепей под рабочим напряжением,
оценке результатов измерения путём сравнения с величиной уставки и, в случае
необходимости, включении сигнализации оповещения эксплуатирующего персонала о неблагополучном
состоянии изоляции оборудования.
В связи с этим, можно
полноправно утверждать, что устройство контроля сопротивления изоляции
способствует стабильной работе средств автоматизации объектов магистральных
газопроводов путём ведения непрерывного измерения сопротивления изоляции цепей управления,
измерения и сигнализации с целью поддержания их значений, регламентированных соответствующими
нормативными документами.
Разработанный специалистами
компании АО «Хакель Рос» прибор контроля сопротивления изоляции ПКСИ-24М
представляет собой прибор непрерывного контроля сопротивления изоляции
положительной и отрицательной шин сетей постоянного тока (от 12 до 36 В) с
изолированной нейтралью относительно шины защитного заземления (PE) с высокой скоростью
оценки и сигнализации (рис.1).
Состояние сопротивления изоляции проверяемой
электросети и самого прибора отображается на дисплее. ПКСИ-24М обладает
возможностью оперативной перенастройки параметров прямо с лицевой панели или
через цифровой интерфейс RS-485 по типовому протоколу обмена PROFIBUS. Также,
он снабжен сигнальными реле для удаленного контроля и сигнализации любыми средствами
телемеханизации, эксплуатируемыми в ПАО «Газпром».
|
|
|
Рисунок 1 - Внешний вид ПКСИ-24М
|
Прибор ПКСИ-24М размещен в
пластмассовом корпусе двухмодульного размера 2M (36 мм) класса защиты
IP20. Устройство оснащено дисплеем для индикации числового значения
сопротивления изоляции, отображаемого для обеих шин системы (R+ и R-). Кроме
того, устройство имеет кнопки для настройки параметров, а также LED индикаторы,
информирующие о состоянии контролируемой системы электропитания и самого
устройства.
|
Для проведения натурного
тестирования ПКСИ-24М был выбран один из контролируемых пунктов телемеханики МГ
«Грязовец-Выборг-3,4н.» Волховского ЛПУ МГ (рис.2), где в рамках опытной
эксплуатации был установлен данный прибор. Он был выбран с учетом технических
параметров и особенностей эксплуатации оборудования телемеханики,
эксплуатируемого на подобных объектах. Установка оборудования проводилась
совместно со специалистами АО «Хакель Рос» с учетом их рекомендаций.
|
|
|
|
Рисунок 2 - Контролируемый пункт телемеханики
|
Прибор был подключен к двум жилам
кабеля КИП (протяжённостью более 500 м) узла управления ЭПУУ-5 производства ООО
Завод «Калининградгазавтоматика», который предназначен для дистанционного и
местного (ручного) управления операциями по открытию и закрытию шарового крана
с пневмогидравлическим приводом.
Для имитации утечек тока на землю через изоляцию
жил кабеля КИП узла управления к тестируемым жилам напрямую был подключён магазин
сопротивлений (рис.3). |
|
|
Рисунок 3 - Подключение магазина сопротивлений к кабелю КИП узла управления ЭПУУ-5
|
|
Внутри блок-бокса
контролируемого пункта телемеханики кранового узла находится шкаф телемеханики,
где при помощи DIN рейки был смонтирован прибор контроля сопротивления изоляции ПКСИ-24М
(рис.4). |
|
|
Рисунок 4 - Внешний вид шкафа телемеханики при раскрытых дверях
|
Прибор подключен согласно
принципиальной схеме к двум жилам контрольного кабеля, проложенного к крановому
узлу (рис.5). Также на схеме указаны резисторы временно подключаемого магазина
сопротивлений, которые имитируют утечку тока на землю через изоляцию кабеля. |
|
Рисунок 5 - Принципиальная схема подключения ПКСИ-24М
|
При включении дисплея
ПКСИ-24М видно, что замыканий или утечек на землю контролируемой линии нет –
сопротивление изоляции стремится к бесконечности (рис.6).
|
|
|
|
Рисунок 6 - Изначальные показания ПКСИ-24М
|
Сымитируем утечку изоляции
одного из проводов (плюс или минус) на землю, изменив параметры резистора из
магазина сопротивлений. Прибор немедленно покажет изменение сопротивления
изоляции одного из проводов (рис.7).
|
|
|
Рисунок 7 - Изменение показаний ПКСИ-24М при имитации утечки изоляции на первом проводе
|
|
Сделаем то же самое для
второго провода и убедимся в аналогичном отображении ситуации на дисплее
(рис.8). |
|
|
|
Рисунок 8 - Изменение показаний ПКСИ-24М при имитации утечки изоляции на втором проводе
|
|
Попробуем уменьшить
подключенное сопротивление из магазина сопротивлений приблизительно в два раза.
ПКСИ-24М отреагирует соответствующе (рис.9). Также сработало сигнальное реле,
запрограммированное на уставку 60 кОм. |
|
|
Рисунок 9 - Изменение показаний ПКСИ-24М при уменьшении сопротивлений в два раза
|
|
В реальной ситуации сигнал
об аварии сопротивления изоляции будет передан на пункт управления телемеханики
диспетчерского пункта ЛПУ МГ.
По итогам опытно-промышленной
эксплуатации в период с октября 2017 по июль 2018 года от эксплуатирующей
организации был получен отзыв об основных достоинствах оборудования:
1. Простота
монтажа и подключения проводов.
2. Малые
габариты и крепление на DIN-рейку.
3. Возможности
«гибкой» настройки, в том числе величины уставки срабатывания сигнала «авария
сопротивления изоляции».
4. Возможность
настройки прибора без использования дополнительных устройств (ноутбука, HART
коммуникатора и т.д.).
5. Возможность
самотестирования прибора.
6. Наличие
дисплея.
7. Широкий диапазон отображаемых значений
сопротивления (5-990 кОм).
8. Наличие
интерфейса RS-485.
9. Питание
прибора осуществляется непосредственно от контролируемой линии.
10. Простота
и надёжность в эксплуатации.
За время эксплуатации ПСКИ-24М
на объекте телемеханизации – отказов в работе, выхода из строя и ложных
срабатываний выявлено не было.
Таким образом, простейшие
тесты и успешный период эксплуатации на рабочем объекте показывают
работоспособность данного прибора ПКСИ-24М и свидетельствуют о возможности его
применения в дальнейшем на объектах автоматизации и телемеханизации
газотранспортной системы при необходимости мониторинга контроля сопротивления
изоляции смонтированных кабелей (в данном случае, кабелей КИП).
Балашов Н.Б. (АО «Хакель Рос»), Русин И.А.
|
|
|
Перечень
нормативных документов:
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 Менеджмент
риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы.
СО–153-34.21.122-2003 Инструкция по
устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.
ГОСТ IEC 61643-21-2014 Устройства защиты от
перенапряжений низковольтные. Устройства защиты от перенапряжений, подсоединённые
к телекоммуникационным и сигнализационным сетям. Требования к эксплуатационным
характеристикам и методы испытаний.
ГОСТ Р 50571-4-44 Электроустановки
низковольтные. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений
напряжения и электромагнитных помех.
СТО Газпром 2-1.11-290-2009 Положение
об обеспечении электромагнитной совместимости производственных объектов ОАО
“Газпром”.
Технические
материалы АО «Хакель Рос». |
|
|
