Urządzenia do lokalizacji uszkodzeń na napowietrznych liniach elektroenergetycznych

W sieciach elektrycznych szeroko rozpowszechnione są urządzenia do określania miejsc awarii, głównie na napowietrzne linie energetyczne napięcia 10 kV i więcej, na podstawie pomiaru parametrów trybu awaryjnego. Urządzenia te można podzielić na dwie główne grupy, przeznaczone do lokalizowania miejsc uszkodzeń w przypadku zwarcia i doziemienia.

Określenie miejsca zwarcia w przypadku zwarcia

Określenie miejsca zwarcia na liniach jest szczególnie istotne, gdyż przerwanie linii w przypadku trwałego uszkodzenia wiąże się z niedoborami energii elektrycznej i szkodami materialnymi odbiorców. W takich przypadkach przyspieszenie dochodzenia odszkodowania ma duży skutek ekonomiczny.

Urządzenia przyspieszające wyszukiwanie i określanie lokalizacji zwarć zgodnie z zasadą działania można podzielić na dwie podgrupy:

1) mocowanie urządzeń do określania odległości do miejsca uszkodzenia, automatycznego pomiaru i ustalania odpowiednich wielkości elektrycznych podczas pracy awaryjnej;

2) urządzenia do określania uszkodzonych odcinków linii (czujniki sieciowe, wskaźniki zwarć, automatyczne monitorowanie i ustalanie zmian wartości elektrycznych podczas pracy awaryjnej).

Opracowano różne typy urządzeń mocujących, z których wiele działa z powodzeniem. W wiejskich sieciach dystrybucyjnych o napięciu 10 kV stosuje się urządzenia typu FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP itp. Szeroko stosowane jest również urządzenie typu FMK-10.

Ze względu na to, że przyrządy mocujące zapewniają automatyczny pomiar i ustalanie wielkości elektrycznych w czasie zwarcia, muszą spełniać określone wymagania, a w szczególności: pomiar musi być zakończony przed odłączeniem uszkodzonych odcinków linii od zabezpieczenia przekaźnikowego, tj. w ciągu około 0,1 s urządzenie musi utrzymywać wartość ustalonej wielkości elektrycznej przez czas wystarczający na dotarcie do podstacji (bez stałego dyżuru) zespołu operacyjnego tj. nie mniej niż 4 godziny, należy zapewnić automatyczny selektywny start urządzeń, tak aby obserwowana wartość była ustalana tylko w przypadku awaryjnego zatrzymania linii, urządzenie powinno zapewniać pewną dokładność pomiaru (zwykle względny błąd pomiaru nie powinien przekraczać 5%) itp.

Jedna z najprostszych opcji mocowania urządzeń — urządzenie do pomiaru prądu zwarciowego... Co więcej, aby określić odległość do miejsca zwarcia, możesz rozwiązać problem, odwrotny do tego, co jest brane pod uwagę przy obliczaniu prądu zwarcia, a znane wartości prądu i napięcia rezystancji zwarciowej do punktu zwarcia muszą być dokładnie określone. Znając tę ​​rezystancję nietrudno przy znanych parametrach sieci znaleźć odległość do miejsca zwarcia.

Najczęstsze są mocowania urządzeń z tak zwana pamięć elektryczna... Opierają się na zastosowaniu kondensatora magazynującego. Ponadto podczas procesu zwarciowego kondensator akumulacyjny jest szybko ładowany do napięcia proporcjonalnego do wartości wykrytego prądu zwarciowego (lub odpowiadającego mu napięcia). Następnie w kolejnym kroku czytnik jest podłączany do kondensatora magazynującego, który steruje elementem pamięci długotrwałej. W ten sposób spełnione są powyższe wymagania dotyczące szybkiego pomiaru przed wyłączeniem linii pod działaniem zabezpieczenia przekaźnikowego oraz możliwość utrzymania stałej wartości przez długi czas.

Na tej zasadzie opracowano powyższe urządzenia typu FIP, które znalazły zastosowanie w wiejskich sieciach 10 kV.

Ułatwienie praktycznego wykorzystania urządzeń, które mają stały prąd zwarciowy, tak aby nie było konieczności wykonywania każdorazowych obliczeń na awaryjnych, równowagowych krzywych prądu.Jednocześnie prądy zwarciowe są obliczane z wyprzedzeniem dla odpowiednio dużej liczby punktów na każdej linii wyjściowej i zgodnie z wynikami obliczeń do obwodu liniowego jest doprowadzany prąd równoważny. krzywe głównej części linii i gałęzi o równych wartościach prądów zwarciowych. Po ustaleniu przez urządzenie określonej wartości prądu zwarciowego, zgodnie ze schematem liniowym z krzywymi prądu równonocy, bezpośrednio określa obszar wyszukiwania usterek.

Najprostsze urządzenia typu FIP rejestrujące prąd zwarć mają jednak szereg wad, między innymi: określenie odległości do miejsca zwarcia, dodatkowe obliczenia lub wstępne skonstruowanie krzywych równoprądowych, dokładność na pomiar (błąd przyrządu) wpływa rezystancja zestyku w miejscu zwarcia (przede wszystkim rezystancja łuku), poziom napięcia sieci, wartość prądu obciążenia (urządzenie faktycznie mierzy całkowite obciążenie i prąd zwarcia) itp. .

Bardziej doskonałe są omomierze cęgowe, zwłaszcza te, które mierzą reaktancję. Podczas pomiaru rezystancji, czyli stosunku napięcia do prądu, można znacznie ograniczyć wpływ zmiany poziomów napięcia na dokładność pomiaru. Pomiar reaktancji zmniejsza również wpływ rezystancji łuku w punkcie zwarcia, który jest w większości aktywny i umożliwia uzupełnienie skali oprzyrządowania w kilometrach. Jeżeli dodatkowo przyrządy mierzą prąd obciążenia poprzedzający stan zwarcia, możliwe staje się uwzględnienie i odpowiednie zmniejszenie wpływu prądu obciążenia.

Omomierz, w przeciwieństwie do amperomierzy cęgowych i woltomierzy, mierzy nie jedną, ale dwie wielkości (prąd i napięcie), które są podawane na jego wejście. Aby zmniejszyć efekt bocznikowania obciążenia, można go mierzyć osobno prąd obciążenia poprzedzający wystąpienie zwarcia. Wszystkie te wartości są ustalane (zapamiętywane) zgodnie z omówioną powyżej zasadą (w tym przypadku prądy są wstępnie przetwarzane na proporcjonalne do nich napięcia), a następnie za pomocą specjalnych obwodów (bloków konwersji) są przetwarzane na sygnały proporcjonalna do rezystancji (całkowita, bierna, uwzględniająca prąd poprzedniego obciążenia) itp.). Biorąc pod uwagę, że rezystancja reaktywna (indukcyjna) linii w niewielkim stopniu zależy od pola przekroju zastosowanych przewodów, skale tych urządzeń są wyskalowane w kilometrach. Do takich urządzeń należą omomierze mocujące, takie jak FMK-10, FIS itp.

Urządzenia do wykrywania uszkodzonych linii napowietrznych

Za pomocą takich urządzeń można określić kierunek poszukiwania punktów zwarcia na liniach napowietrznych o napięciu 10 — 35 kV. Urządzenia z reguły są instalowane w odgałęzieniu linii — na pierwszej podporze po punkcie przyłączenia. Rejestrują wystąpienie zwarcia w przypadku jego wystąpienia na odgałęzieniu lub odcinku linii głównej dla miejsca zainstalowania urządzenia. Szukając zwarcia na linii przerywanej otrzymują od tych urządzeń informację o obecności (urządzenie zadziałało) lub braku (nie działa) zwarcia za miejscem jego zainstalowania.W sieciach elektrycznych szeroko rozpowszechnione są wskaźniki uszkodzonych obszarów typu UPU-1 oraz bardziej zaawansowane i niezawodne wskaźniki zwarć typu UKZ.

Wskaźnik naprawia wystąpienie zwarcia przy zastosowaniu magnetycznego (indukcyjnego) czujnika prądu zainstalowanego w obszarze przewodów, ale bez bezpośredniego połączenia z nimi. Jeden wskaźnik dostarcza informacji o wszystkich rodzajach zwarć międzyfazowych.

Wskaźnik typu UKZ wykonany jest w postaci zespołu wykonawczego zawierającego oprócz czujnika magnetycznego elektroniczny układ sterujący oraz wskaźnik magnetyczny.

W przypadku wystąpienia zwarcia za miejscem instalacji Jest ono wyzwalane przez prąd rozruchowy zwarcia, w wyniku czego chorągiewka indykatora zwraca się do obserwatora stroną pomalowaną na jasnopomarańczowy kolor i pozostaje w tej pozycji, jeżeli linia zostanie przerwana przez ochrona.

Po zadziałaniu linii (po pomyślnym zamknięciu automatycznym lub po usunięciu usterki) chorągiewka indykatora samoczynnie powraca do pierwotnego położenia. Powrót flagi jest spowodowany pojemnościowym doborem napięcia sieci za pomocą konwertera antenowego.

Zainstalowanie znaków umożliwia serwisantom w przypadku uszkodzenia linii omijanie punktów rozgałęźnych, a po ustaleniu uszkodzonego obszaru omijanie tylko uszkodzonego obszaru zwarcia, a nie całej linii. Zaleca się ustawienie wskaźników zarówno w przypadku braku, jak iw obecności urządzeń mocujących w celu określenia odległości do punktu zwarcia.W drugim przypadku wskaźniki są przyspieszone, ponieważ ze względu na rozgałęzienie linii wiejskich odczyty 10 kV urządzenia ustalające określają nie jeden, ale z reguły kilka punktów zwarcia (na pniu i różnych gałęziach).

Urządzenia do określania miejsca zwarcia jednofazowego z ziemią

Jednofazowe zwarcia doziemne są najczęstszym rodzajem zwarć. W wiejskich sieciach rozdzielczych 10 kV pracujących z izolowanym punktem neutralnym jednofazowe zwarcia doziemne, którym towarzyszą stosunkowo niskie prądy, nie są zwarciami. Dlatego w przypadku ich wystąpienia dopuszcza się niewyłączanie linii na czas niezbędny do usunięcia usterki.

Konieczne jest jednak jak najszybsze zlokalizowanie i usunięcie usterek, ponieważ jednofazowe zwarcie doziemne może stać się zwarciem dwufazowym. To ostatnie jest zwarciem i zostanie wyłączone przez ochronę, co spowoduje odcięcie zasilania dla użytkowników.

Ponadto możliwe jest uszkodzenie gruntu, na przykład w przypadku zerwania drutu i upadku na ziemię, co jest bardzo niebezpieczne dla życia ludzi i zwierząt. Jednocześnie zwarcia doziemne mogą wystąpić w wyniku uszkodzeń ukrytych, na przykład wewnętrznych pęknięte izolatorygdy nie ma zewnętrznych oznak zwarcia i jest ono bardzo trudne do wykrycia wzrokowego. Dlatego opracowano specjalne urządzenia – przenośne urządzenia, które ułatwiają i przyspieszają odnalezienie miejsca uszkodzenia.

Zasada działania urządzeń przenośnych stosowanych w sieciach elektrycznych o napięciu 10 kV, oparta na pomiarze składowych wyższych harmonicznych prądu ziemnozwarciowego.Znacznie wyższy poziom harmonicznych w widmie prądów ziemnozwarciowych w porównaniu z prądami obciążenia zapewnia wydajną pracę tych urządzeń.

W wiejskich sieciach elektrycznych 10 kV urządzenia typu „Szukaj” (wycofane) oraz bardziej zaawansowane „Fala” i „Sonda”. W urządzeniach „Search” i „Wave” głównymi elementami są czujnik magnetyczny (indukcyjny) wykrywający pojawienie się (wzrost amplitudy) składowych harmonicznych prądu, filtr z wyższymi harmonicznymi, który przepuszcza te z nich, dla których urządzenie jest skonfigurowany, wzmacniacz zapewnia niezbędne wzmocnienie sygnału oraz urządzenie pomiarowe, które wytwarza sygnał wynikowy.

Położenie zwarcia doziemnego w linii określa się w następujący sposób. Jeżeli obejście liniowe zaczyna się w rozdzielni, pomiary wykonuje się na wyjściu liniowym z rozdzielni, umieszczając urządzenie pod linią. Linia przerywana jest określona przez maksymalne odchylenie igły urządzenia pomiarowego. Wykonując pomiary w punktach rozgałęzienia uszkodzonej linii, w ten sam sposób określa się uszkodzoną gałąź lub odcinek pnia. Za lokalizacją zwarcia doziemnego odczyty urządzenia gwałtownie spadają, co określa punkt awarii.

Urządzenie „Sonda” jest urządzeniem kierunkowym, to znaczy zapewnia nie tylko określenie lokalizacji zwarcia doziemnego, ale także kierunek poszukiwań, co jest istotne, jeśli poszukiwania rozpoczynają się nie od podstacji, ale od jakiegoś punkt uszkodzonej linii. Jego działanie opiera się na porównaniu faz napięcia i prądu 11. harmonicznej (550 Hz).Dlatego oprócz wskazanych podstawowych elementów „Sonda” posiada organ porównujący fazy, a wyjściowe urządzenie pomiarowe posiada podziałkę z zerem pośrodku.