 |
Определение места повреждения на линиях
|
|
|
|
6-35 кВ
Воздушные (ВЛ) и кабельные (КЛ) линии 6−35 кВ составляют основу распределительных сетей и по данным
Специфика режимов нейтрали и конструктивного исполнения ЛЭП 6−35 кВ не позволяет средствам релейной з ащиты и автоматики (РЗиА) в полной мере обеспечивать выявление повреждений и особенно селективное определение замыканий на землю.
Существенной особенностью структуры распределительных сетей 6-35 кВ является их разветвленность. Расстояния до мест многофазных замыканий в этих сетях определяются средствами ОМП, установленными на питающих подстанциях (односторонние средства ОМП). Однако даже высокая точность этих средств не позволяет указать место повреждения вследствие разветвленности сетей.
После отключения повреждения выключателем Qи определения расстояния до места повреждения возникает задача определения аварийного участка разветвленной сети, поскольку повреждения в точках К1, К2 или КЗ являются равноудаленными от питающей подстанции.
Для ориентирования при поиске места повреждения в местах разветвления сети устанавливаются указатели поврежденного участка, фиксирующие факт протекания тока короткого замыкания. По положениям указателей 1, 2 и 3 эксплуатационный персонал правильно определяет направление поиска места повреждения. В частности, при замыкании в точке К1 факт протекания тока короткого замыкания будет зафиксирован только указателем 1.
В электрических сетях с изолированной нейтралью (6−35 кВ) ток однофазного замыкания на землю имеет емкостной характер, а по величине значительно (на один-два порядка) меньше тока нагрузки.
Малая величина токов замыкания на землю исключает возможность применения рассмотренных выше методов и средств ОМП.
|
|
|
В соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей допускается работа сети с заземленной фазой до устранения повреждения; при этом эксплуатационный персонал обязан отыскать и устранить повреждение в кратчайший срок. Отыскание места однофазных замыканий на землю осуществляется с помощью переносных приборов, измеряющих вблизи ВЛ уровень магнитного поля токов нулевой последовательности.
Принцип определения места замыкания на землю в разветвленной сети иллюстрируется схемой, состоящей из линий W 1, W 2, W 3 и W 4. При замыкании в точке К через место повреждения протекают емкостные токи нулевой последовательности, замыкающиеся через распределенные емкости линий, представленные на рис. 3 сосредоточенными емкостями С1, С2, С3, С4, и С5. Распределение этих токов в линиях сети показано эпюрами.
Наибольший уровень емкостных токов нулевой последовательности имеет место в поврежденной линии до места замыкания, после которого уровень этих токов резко уменьшается.
Применение переносных приборов, реагирующих на магнитные поля основной частоты (50 Гц), затруднено вследствие значительного влияния на измерения рабочих токов линий. Поэтому при поиске мест замыканий на землю используют приборы, реагирующие на высшие гармонические составляющие магнитного поля токов нулевой последовательности. В этом случае влияние токов нагрузки на результаты измерения существенно меньше.
Основные устройства
Применяемые в настоящее время устройства определения мест повреждения на линиях 6-10 кВ разделяются на две группы:
топографические, к которым относятся указатели поврежденных участков, 
и дистанционные, к которым относятся фиксирующие приборы. Топографические устройства определения мест междуфазных замыканий названы так потому, что их устанавливают непосредственно в сети на опорах линии, они являются наиболее простыми и в то же время весьма; эффективными. Это указатели поврежденных участков (УПУ), которые эксплуатируются достаточно длительное время. Наиболее широко распространены указатели с автоматическим самовозвратом, которые срабатывают при появлении в линии тока КЗ и имеют выходной орган, позволяющий фиксировать их срабатывание. После восстановления нормального режима работы линии устройства автоматически возвращаются в исходное состояние, что существенно облегчает эксплуатацию по сравнению с устройствами, не имеющими органов возврата. Указатели поврежденного участка серии УПУ. Указатель типа УПУ-1 состоит из двух блоков: стационарного и переносного (блока контроля).
|
|
|
Стационарный блок устанавливается на опоре вблизи проводов линии. Он срабатывает практически без выдержки времени при увеличении тока в линии выше его установки и возвращается в исходное состояние с выдержкой времени 2-3 с при восстановлении рабочего напряжения на линии. Выносную контактную вилку устанавливают на опоре на высоте 2,8-3 м и соединяют электрически со стационарным блоком.
Переносной блок контроля, состоящий из электрической батареи GB и контрольной лампы HL, служит для проверки состояния выходных контактов стационарного блока. Магнитный датчик стационарного блока представляет собой магнитопровод с двумя рабочими обмотками w1, w3 и двумя испытательными обмотками w 2 и w3, каждая из которых подключена к своему выпрямителю VD1--VD4 и VD5--VD8. Выходы этих выпрямителей соединены последовательно и питают обмотку 1 поляризованного реле К.
Две обмотки необходимы для обеспечения равной чувствительности датчика к токам КЗ на разных фазах.
Конденсаторы С1 и С2 служат для компенсации реактивного сопротивления обмоток датчика. Резисторы R3 и R4 предназначены для регулирования чувствительности указателя, резистор R5 -- для ступенчатого регулирования уставки по току срабатывания. Обмотка 2 поляризованного реле используется для возврата устройства в исходное состояние. Схема возврата состоит из выпрямителя VD9--VD12, конденсаторов СЗ, С4, триратрона VT. Схема возврата получает питание от устройства емкостного отбора мощности от линии электропередачи, в качестве которого используют либо антенну длиной в один пролет, располагаемую под проводами, либо подвесной изолятор. Указатель короткого замыкания типа УКЗ-3 предназначен для определения направления поиска места короткого замыкания на воздушных распределительных линиях 6--35 кВ, отключившихся в результате короткого замыкания. Направление поиска указывается индикатором. Состояние индикатора определяется визуально через смотровое окно в корпусе указателя, установленного на опоре в зоне проводов. В сработанном состоянии флажок индикатора повернут к наблюдателю стороной, окрашенной в яркий цвет. Обратная сторона флажка индикатора окрашена в черный цвет.
|
|
|
Наблюдение состояния индикатора может осуществляться с расстояния до 15 м от опоры, на которой установлен указатель. При восстановлении напряжения на линии сработанные указатели автоматически возвращаются в исходное состояние. Питание указателя обеспечивается емкостным отбором напряжения от контролируемой линии через дополнительные внешние изоляторы, подвешиваемые на двух: фазах линии. В части воздействия климатических факторов внешней среды указатель соответствует исполнению V категории размещения I (температурный диапазон от -45 до 50°С).
Срабатывание указателя обеспечивается при междуфазных коротких замыканиях в контролируемой линии, сопровождающихся скачкообразным увеличением тока в поврежденных фазах. Порог срабатывания указателя соответствует увеличению тока на 50 А при установке указателя на типовой железобетонной опоре линии 10 кВ на расстоянии 0,7 м от каждого провода. Допускается установка указателя при других расстояниях от проводов линии с учетом того, что порог срабатывания изменяется пропорционально расстоянию. Порог срабатывания указателя при увеличении тока вдвое (двойное замыкание на землю) ориентировочно в 2 раза выше 50 А.
Возврат указателя обеспечивается переменным током не менее 50 мкА. Время подготовки к поворотному срабатыванию не превышает 5 мин. Длительность регистрируемого тока при его двукратном значении не менее 0,1 с. Срабатывание указателя обеспечивается при предаварийном токе нагрузки линии до 100 А. Обеспечивается блокирование срабатывания указателя при входном воздействии, подаваемом одновременно с восстановлением напряжения на линии после паузы не менее 5 с. Площадь наблюдаемой поверхности флажка индикатора не менее 5 см2.
|
|
|
Указатель обеспечивает возможность контроля его исправности при включенной линии путем поднесения к нему постоянного магнита, создающего магнитный поток не менее 3,5−10~5 Вб. На корпусе указателя обозначено место, к которому подносится для контроля постоянный магнит. Указатель короткого замыкания типа УКЗ-2М. Устройство работает следующим образом. При включении линии в работу через элемент емкостного отбора напряжения питание схемы указателя через выпрямитель подается на накопитель, который заряжается за время примерно 1 мин и подготавливает схему к срабатыванию. Напряжение на накопителе ограничивается с помощью элемента стабилизации напряжения. С помощью преобразователей тока ИПТ1 и ИПТ2 производится изменение токов в фазах контролируемого участка линии в нормальном режиме и формирование
в блоке выделения переходной составляющей тока короткого замыкания.
Напряжение пропорционально току нагрузки. При возникновении короткого замыкания на контролируемом участке линии сигнал на выходе одного или обоих ИПТ возрастает и через макси селектор, выделяющий наибольший из сигналов, и выпрямитель поступает на вход блока выделения переходной составляющей тока КЗ. На выходе этого блока появляется напряжение, пропорциональное приращению тока при КЗ, которое через ограничитель сигнала и интегратор подается на вход порогового органа срабатывания.
В случае превышения поступившего напряжения уставки срабатывания порогового органа последний срабатывает и разряжает накопитель на обмотку срабатывания блока индикации. При этом визуальный индикатор сигнализирует о коротком замыкании на контролируемом участке сети. При включении линии в работу после устранения короткого замыкания или после успешного АПВ появляется напряжение на выходе элемента отбора, заряжается накопитель и срабатывает второй пороговый орган, который переводит блок индикации в исходное состояние. Для исключения излишних срабатываний указателя от тока нагрузки в указателе предусмотрены элемент контроля напряжения и разрядный элемент, которые при отключении линии разряжают накопитель и тем самым блокируют срабатывание указателя при повторных включениях на устойчивое короткое замыкание.
|
|
|
Ограничитель сигнала ограничивает приращение напряжения на выходе макси селектора до значения, соответствующего минимальному току КЗ, а интегратор имеет постоянную времени интегрирования, при которой выходной сигнал интегратора достигает максимального значения через 0,1 с. Ограничитель необходим для стабилизации времени интегрирования, которое выбрано с учетом отключения короткого замыкания от токовой отсечки. Источник опорного напряжения позволяет устанавливать стабильный порог срабатывания указателя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 |
Проведенный анализ методов и средств ОМП позволяет сделать следующие выводы:
- топографическое ОМП наиболее точное, но занимает значительное время;
- импульсное ОМП малоэффективно на неоднородных ЛЭП за счет появления «паразитных» отражений импульсов;
- двухстороннее ОМП по ПАР, хоть и обладает высокой точностью, однако требует значительных капитальных вложений и имеет невысокую надежность;
- одностороннему ОМП по ПАР присуща методическая погрешность за счет наличия неизвестной информации, к которой относится переходное сопротивление в месте повреждения и система с противоположного конца поврежденной линии.
На сегодняшний день ОМП ЛЭП имеет высокую погрешность. Принимая во внимание качественные изменения, произошедшие в области измерительных средств, а именно переход от аналоговых устройств к цифровым, выполненным на базе ЭВМ, появляется возможность усовершенствования методов и средств ОМП. При этом актуальным является усовершенствование наиболее дешевых и надежных методов и средств одностороннего ОМП по ПАР путем уменьшения влияния неизвестной информации на точность получаемых результатов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Азаров В. С. Передача и распределение электроэнергии [Текст]: учебное пособие для вузов / В. С. Азаров – М.: МГОУ, 2005. – 213 с.
2. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: учебное пособие для вузов / Б. И. Кудрин – М.: Интермет Инжиниринг, 2006. – 672 с.
3. Железко Ю. С. Потери электроэнергии в электрических сетях [Текст]: учебное пособие для вузов / Ю. С. Железко – М.: ЭНАС, 2009. – 456 с.
4. Андреев В. А. Релейная защита систем электроснабжения [Текст]: учебное пособие для вузов / В. А. Андреев – М.: Высшая школа, 2006. – 639 с.
5. Кабышев А. В. Расчёт и проектирование систем электроснабжения [Текст]: учебное пособие для вузов / А. В. Кабышев, С. Г. Обухов – Т.: ТПУ, 2005. – 168 с.
|
|
|
