Измерение сопротивлений постоянному току в силовом электрооборудовании

Голубев В. П., Крылов А. Д., Комаров В. И., Осотов В.Н.
(УТТУ, «Свердловэнерго», «Свердловэлектроремонт», Екатеринбург)

В соответствии с «Объемом и нормами испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97, издание шестое) измерение сопротивлений токоведущих частей оборудования постоянному току часто является обязательным при вводе в эксплуатацию или разных категориях проводимых ремонтных работ.
Измерение малых активных сопротивлений для разного вида электрооборудования и его частей имеет свои особенности. Общим является влияние электромагнитных полей в зоне измерений, высокочастотных помех, сезонных колебаний температуры и влажности при работе на открытых площадках.
При измерении сопротивлений обмоток постоянному току (трансформаторы, генераторы, электродвигатели и т.д.) имеется проблема быстрого установления тока в измерительной цепи, особенно возрастает время измерений обмоток силовых трансформаторов с большой индуктивностью и переключающими устройствами. По окончании измерений или при переключениях требуются меры защиты приборов и персонала от ЭДС самоиндукции при разрыве токовой цепи. Широко распространенный метод амперметра-вольтметра требует источник постоянного тока (аккумулятор), что также повышает трудоемкость выполнения измерений. Наконец, необходимо обеспечивать высокую точность измерений. Например, сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз не должны отличаться более чем на 2%, что затруднительно осуществить, пользуясь двумя приборами.
Обзор зарубежной информации по приборам, предназначенным специально для измерений сопротивлений обмоток постоянному току, не дал положительных результатов. Что касается отечественных разработок, то здесь имеется информация по ряду организаций. Например, «Измеритель сопротивлений обмоток ИСО-1» (НПК «Гамма» г. С.-Петербург), прибор ИПС-01 (инженерный центр «Энергопрогресс» г. Казань), цифровые миллиомметры ИТА-2, ПТФ-1 (УГТУ-Свердловэнерго, г. Екатеринбург) и др. С использованием этих и других, специально разработанных приборов для измерений сопротивлений обмоток постоянному току, отмеченные выше проблемы в значительной степени снимаются.
При измерениях переходных сопротивлений контактов высоковольтных выключателей, разъединителей, болтовых соединений и т.д. существует проблема достоверности измерений. Инструментальная составляющая погрешности указывается в паспортных данных на прибор и гарантируется на эталонах. Эта составляющая обычно достаточно низкая и, как правило, не создает проблем в эксплуатации. Проблема заключается в том, с каким объектом имеем дело, и каким прибором пользуемся. В некоторых случаях реальная ошибка измерения может на порядок и более превышать указанные в паспорте величины. Это касается тех ситуаций, когда, например, номинальные рабочие токи через контакты выключателя превышают в 200- 300 раз рабочие токи измерительных приборов. Причина завышения показаний - влияние пленки окислов и загрязнений в области контакта.
Проведенные в «Свердловэлектроремонте сопоставительные замеры различными приборами переходных сопротивлений контактов выключателей, работающих длительное время, показали весьма значительные завышения показаний ( таблица 1), что недопустимо, т. к. может приводить к необоснованному выводу оборудования в ремонт. В то же время замеры переходных сопротивлений новых выключателей на заводе «Уралэлектротяжмаш» дали меньшие разбросы при измерениях приборами на большие и малые токи, так как контакты менее загрязнены.
Опыты показали, что достоверность замера тем выше, чем больше рабочий ток измерительного средства приближается к номинальному току контролируемого оборудования. Очевидно, что приближение должно быть разумным, так как возрастает стоимость и весогабаритные характеристики прибора и масса соединительных кабелей, которая может превышать массу прибора. Сечение проводников для задания тока составляет 35-50 мм*, причем для некоторого оборудования желательно иметь сечение до 90 мм*, при их длине 15-20 м. Установлено, что достоверные результаты измерений и их стабильность достигаются при использовании измерительных средств имеющих рабочие токи составляющие 15-20% от номинальных токов в контролируемом оборудовании.
Таблица 1

Таблица 2

В этой связи желательно иметь некоторый ряд приборов, обеспечивающих разные токи и имеющих соответственно разную стоимость и весогабаритные характеристики. Например, предприятиям, не имеющим оборудования на токи более 1000- 1500А нет необходимости приобретать приборы, обеспечивающие токи 600-700А, здесь вполне устроят приборы на токи 150-200А.
В настоящее время на предприятиях энергосистем используются разнообразные микроомметры и контактомеры, появляется информация о новых разработках. За редким исключением рабочие токи в этих приборах превышают 1 ОА. Например, в устройстве «Омега», разработчик СКТБ ВКТ Мосэнерго (ж. «Энергетик» N8, 1997 г.) рабочий ток составляет 50- 80А. При спорных результатах измерений энергетики вынуждены обеспечивать большие измерительные токи от специальных источников, например, от сварочных трансформаторов, используя при этом амперметры и вольтметры.
Анализ зарубежной информации показал, что разработки приборов, обеспечивающих большие токи, ведутся многими фирмами. Не претендуя на глубокий анализ, что сложно в рамках статьи, ограничимся характеристиками некоторых микроомметров на рабочие токи 200А и более, приведенные в табл. 2. Здесь же приведены характеристики приборов разработанных авторами и используемые в энергосистемах России. Информация по зарубежным приборам получена через сеть Интернет и публикации в литературе, она может быть уточнена и расширена.
Рассмотренные выше миллиомметры и микроомметры могут использоваться для контроля сопротивлений постоянному току в различном оборудовании. Ниже на рис. 1 показаны возможные области применения приборов МКИ-600, МКИ-200 и ПТФ-1 (г. Екатеринбург).