Выбор прибора для измерения сопротивлений в электротехническом оборудовании

Статья опубликована в журнале "ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение" № 6(57), ноябрь-декабрь 2019 г.

Одним из самых распространенных и простых способов оценки состояния узлов высоковольтных выключателей, разъединителей и отделителей, короткозамыкателей, токопроводов, трансформаторов, электрических машин и аналогичного электрооборудования является измерение в них электрического сопротивления постоянному току.

ООО "СКБ электротехнического приборостроения" занимается разработкой и производством приборов для контроля и диагностики высоковольтного коммутационного оборудования. Одной из ассортиментных ниш компании "СКБ ЭП" являются высокоточные и мобильные приборы для измерения электрического сопротивления:

• микроомметры (МИКО-1, МИКО-10, МИКО-21) для измерения переходных сопротивлений контактов коммутационных аппаратов и контактных соединений токопроводов;
• миллиомметры (МИКО-7М(А), МИКО-8М(А), МИКО-9А) для измерения активных сопротивлений цепей с большой индуктивностью (трансформаторы, электродвигатели, электромагниты и т.п.);
• микромилликилоомметр (МИКО-2.3), который охватывает задачи предыдущих приборов, плюс измерение температуры разных сред.

Оборудование "СКБ ЭП" учитывает особенности протекания физических процессов в электрооборудовании и технические требования для обеспечения точности измерений и удобной работы своих пользователей, поэтому предлагаем рассмотреть критерии и параметры, которые учтены в приборах "СКБ ЭП", а также на что нужно обращать внимание при выборе того или иного типа прибора:

Для микроомметров (приборов для измерения переходных сопротивлений) основным требованием является обеспечение достаточно большого тока через переходное сопротивление. Окисная пленка и неметаллические включения контактов обуславливают нелинейную зависимость переходного сопротивления от протекающего тока. Поэтому для получения достоверных значений измерения рекомендуется проводить при достаточно больших токах через переходное сопротивление, что нашло свое отражение, например, в стандартах МЭК 56 (I≥50A) и ANSIC 37.09 (I≥100A).

Баковые высоковольтные выключатели в своей конструкции имеют встроенные трансформаторы тока и большинство приборов для измерения сопротивлений в таких объектах непригодны, т.к. измерительный ток микроомметра должен протекать по цепи стабильно и достаточное время, а сам микроомметр должен устойчиво работать в условиях мощных электромагнитных полей.

Для миллиомметров (приборов для измерения сопротивления постоянному току цепей с большой индуктивностью) основными требованиями являются обеспечение стабильного тока  в обмотке и ограничения ЭДС самоиндукции при его выключении либо разрыве цепи тока. Такие электрические цепи, как первичная обмотка мощного трансформатора, имеют значительную индуктивность. Поэтому ток в ней устанавливается достаточно медленно. А так как согласно РД 34.45-51.300-97 измерения сопротивления должны производиться для всех ответвлений, т.е. во всех положениях переключающих устройств, и для всех обмоток, то общие временные затраты получаются значительными.

Требования к точности миллиомметров можно определить исходя из допуска на отклонение сопротивления обмоток трансформатора как между собой, так и от паспортных значений. Так как этот допуск не должен превышать 2%, то максимальная основная погрешность измерения не должна превышать (0,5…1)%.

Приборы для измерений сопротивлений шунтирующих резисторов высоковольтных выключателей, по аналогии с предыдущими, могут быть названы килоомметрами, так как верхняя граница диапазона этих сопротивлений достигает 100 кОм (сопротивление шунта каждой камеры выключателя МКП-220). Особенностью этого вида измерений является наличие на измеряемых резисторах наведенного напряжения частотой 50Гц. Наведенное напряжение возникает при протекании емкостного тока от линий, находящихся под высоким напряжением, через резистор на землю. Величина наведенного напряжения определяется уровнем напряжения линии, конструкцией, расположением и величиной сопротивления резистора, атмосферными условиями и может достигать нескольких киловольт.

При измерении сопротивления ток помехи с частотой 50Гц может на несколько порядков превышать измерительный ток прибора. В связи с трудностями обеспечения требуемого уровня помехоподавления (около 120дБ) специальных приборов такого вида очень мало. В то же время применение килоомметров позволяет измерять сопротивление резисторов в условиях больших помех непосредственно на электрооборудовании без дополнительных трудозатрат.

Как следует из вышеизложенного, для измерения всех типов сопротивлений электрических цепей потребуется несколько различных узкоспециализированных приборов, что не всегда удобно. Обеспечение одним прибором всех указанных функций является наиболее предпочтительней, тем более, что стоимость набора приборов при одинаковых характеристиках будет выше, чем стоимость одного универсального прибора. Компания "СКБ ЭП" еще в 2008 году выпустила универсальный прибор МИКО-2.3, который с тех пор занимает устойчивое положение на рынке и помимо всех трех видов приборов указанных выше, включает в себя и четвёртый тип – термометр (погружного типа) для измерения температуры разных жидкостей, включая масло.

В МИКО-2.3 применено питание от внутреннего аккумулятора, а использование современных комплектующих, специальных алгоритмов измерения и продуманной оригинальной конструкции позволили увеличить ток в режиме микроомметра до 1000 А. Но для максимального использования ресурса аккумулятора в режиме микроомметра, когда расход энергии даже на одно измерение велик, величина измерительного тока сделана регулируемой. Благодаря такому режиму одной зарядки аккумулятора хватает на 40 измерений переходных сопротивлений. Автономное питание от встроенного аккумулятора и малый вес прибора (2,7 кг) позволяют легко подниматься с ним на выключатели и трансформаторы, благодаря чему длина и вес присоединительных кабелей могут быть значительно уменьшены.

В режиме миллиомметра диапазон измерительного тока МИКО-2.3 совпадает с диапазоном тока многих миллиомметров (0,5 ÷ 5А). А для определения дополнительной погрешности, вызванной отличной от нуля нестабильностью тока, в «СКБ ЭП» была разработана специальная методика. Испытания по методике выявили максимальную дополнительную погрешность не превышающую 0,1% в диапазоне индуктивности цепи (0,01…15)ГН.

После измерения активных сопротивлений обмоток к МИКО-2.3 может быть присоединен другой кабель с датчиком температуры и прибор автоматически перейдет в режим цифрового термометра. В этом режиме измеряются фактические температуры обмоток для пересчета их сопротивлений к номинальной температуре.

Обеспечение безопасности работ при измерении сопротивлений с большим наведенным напряжением в режиме килоомметра обеспечивается обычными организационными мероприятия и техническими, которые предусмотрены в конструкции и схемотехнике МИКО-2.3, а именно: струбцины в зажимах кабелей, ограничители напряжения во входной цепи и др.

Серьезный недостаток большинства универсальных приборов – это повышенная сложность пользования из-за того, что прибор должен иметь все органы управления и надписи, необходимые для выполнения всех предусмотренных функций. В МИКО-2.3 применены технические решения, позволившие избежать обратной стороны достоинств универсальности:

Во-первых, предусмотрено автоматическое включение определенного вида измерения при подсоединении входного кабеля, необходимого именно для этого измерения, а на дисплей – вывод соответствующей информации.

Во-вторых, полностью автоматизированы все процессы функционирования: компенсации начального уровня и термо-э.д.с., определение параметров объекта, выбор диапазона измерения и рабочего тока, оценка уровня помех и установление необходимой степени фильтрации, вычисление результата измерения, при гашении импульса самоиндукции в режиме миллиомметра определение момента его уменьшения до безопасного уровня, и многие другие.

В-третьих, специальная программа отслеживает на каком шаге находится выполнение каждого вида измерения и через сообщение на дисплее подсказывает следующий. А после подсоединения кабелей к объекту контролирует целостность контакта присоединения по потенциальным и токовым проводам и, в случае их нарушения, выдает предупреждение.

Универсальный МИКО-2.3 позволяет обойтись единственным прибором для всех рассматриваемых задач вместо трех-четырех приборов, как это нужно сейчас, при этом имеет рекордно большой ток в режиме микроомметра при рекордно малом весе, плюс предельную простоту пользования. Все эти достоинства особенно актуальны для монтажных и ремонтных организаций, по характеру своей работы вынужденных постоянно перемещать значительные массы приборов, приспособлений и инструментов на большие расстояния.

Представленный материал информационно-аналитический, не носит рекламный характер и не призывает к действию. Сведения предназначены для информирования пользователей сайта www.skbpribor.ru о продукте производителя.