Monitorowanie izolacji w sieciach z izolowanym punktem neutralnym

W sieciach z izolowanym lub uziemionym punktem zerowym podczas normalnej pracy napięcia wszystkich trzech faz względem ziemi są równe napięciu fazowemu.

W jednofazowym zwarciu doziemnym napięcie między zwarciami międzyfazowymi będzie równe zeru, a napięcie między fazami bez zwarcia wzrośnie do międzyfazowego. W tym przypadku napięcia międzyfazowe nie zmieniają się. Takie sieci mogą pozostać w eksploatacji, ponieważ uszkodzenia są trudne do wykrycia. Długotrwała praca w tym trybie jest niedopuszczalna, gdyż w przypadku przypadkowego zniszczenia izolacji nienaruszonej fazy nastąpi zwarcie dwufazowe z niepożądanymi skutkami.

Do monitorowania stanu izolacji w sieciach o napięciu do 1 kV stosuje się trzy woltomierze połączone w gwiazdę, której punkt neutralny jest uziemiony (ryc. 1, a).

Ryż. 1.Zwarcie doziemne jednobiegunowe w dwóch miejscach: kontrola izolacji woltomierzami, a — połączenie linii z przekładnikiem prądowym, b — zabezpieczenie przekaźnikowe, c — kontrola izolacji woltomierzami, d — kontrola izolacji za pomocą przekaźnika alarmowego, Q — wyłącznik, KA — przekaźnik prąd, KL — przekaźnik pośredni, SQ — styk pomocniczy wyłącznika, YAT — elektromagnes zwalniający wyłącznik, KH — przekaźnik sygnalizacyjny, V — woltomierz, R — rezystor.

V sieci z izolowanym punktem neutralnym Kontrola izolacji jest łatwa dzięki trzem woltomierzom. Woltomierze są podłączone do zacisków głównego uzwojenia wtórnego trójfazowego trójuzwojeniowego przekładnika napięciowego. W tym samym celu można również zastosować jednofazowe przekładniki napięciowe.

W sieciach o napięciach powyżej 1 kV do monitorowania stosuje się przekładnik napięciowy NTMI, który posiada dwa uzwojenia wtórne. Jedna cewka połączona w gwiazdę służy do pomiaru napięcia, druga cewka połączona w otwarty trójkąt z zaciskami aΔ — HCΔ — do kontroli izolacji z włączeniem przekaźnika kontroli izolacji.

Przekaźnik napięciowy jest używany jako ten przekaźnik. KV działające na sygnał (ryc. 2).

Ryż. 2. Schematy kontroli izolacji w obwodach prądu przemiennego w sieci z izolowanym punktem zerowym: O, A, B, C — uzwojenia, V — woltomierz, T — transformator NTMI, KV — przekaźnik kontroli izolacji

W trybie normalnym napięcie na zaciskach tej cewki jest bliskie zeru. W przypadku doziemienia dowolnej fazy w sieci pierwotnej symetria napięć zostaje zerwana i na uzwojeniu połączonym w otwarty trójkąt pojawia się napięcie wystarczające do zadziałania przekaźnika napięciowego, co sygnalizuje awarię.

W przypadku uszkodzenia izolacji fazy (zwarcie do masy) odczyty woltomierza na tej fazie zmniejszą się, a odczyty woltomierza na pozostałych dwóch nienaruszonych fazach wzrosną. W przypadku zwarcia doziemnego metalu, woltomierz uszkodzonej fazy wskaże zero, a na pozostałych fazach napięcie wzrośnie 1,73 razy, a woltomierze wskażą napięcia sieciowe.

Personel obsługujący rozdzielnię może również dowiedzieć się o naruszeniu izolacji faz poprzez działanie sygnalizatorów. Jako sygnalizator zastosowano przekaźnik kontroli izolacji N, który jest podłączony do zacisków dodatkowego uzwojenia wtórnego przekładnika napięciowego NTMI połączonego w otwarty trójkąt. Gdy na zaciskach tej cewki występuje uziemienie, pojawia się napięcie składowej zerowej 3U0, przekaźnik H zostaje załączony i podaje sygnał (rys. 3).

W sieciach, w których kompensacja prądów pojemnościowych do ziemi realizowana jest za pomocą dławików gaszących, sygnalizatory doziemienia podłącza się do uzwojenia sygnałowego dławika łukowego lub do przekładnika prądowego zainstalowanego na uziemionym wyjściu dławika dławik Do tego uzwojenia można podłączyć lampkę sygnalizacyjną, która zapala się w przypadku wystąpienia zwarcia doziemnego w sieci. Lampka sygnalizacyjna montowana jest bezpośrednio w napędzie odłącznika dławika gaszącego.

Ryż. 3. Kontrola stanu izolacji w sieciach z izolowanym punktem neutralnym: 1 — transformator mocy; 2 — przekładnik do pomiaru napięcia; H — przekaźnik napięciowy

Wyszukiwanie zwarć doziemnych

W sieciach z izolowanym przewodem neutralnym iz kompensacją prądów pojemnościowych możliwa jest praca sieci w przypadku zwarcia doziemnego.Jednak długotrwała praca sieci z podwyższonym napięciem na nieuszkodzonych fazach zwiększa prawdopodobieństwo wypadku, a zerwanie przewodu i upadek na ziemię stwarza zagrożenie dla ludzi. Dlatego wykrywanie i eliminacja zwarcia doziemnego odbywa się tak szybko, jak to możliwe. Proste urządzenia sygnalizacji uziemienia w sieci nie mogą określić położenia fazy do ziemi, ponieważ wszystkie sekcje sieci są połączone elektrycznie za pomocą szyn zbiorczych podstacji.

Sygnalizatory selektywne USZ-2/2, USZ-ZM służą do wyznaczania obwodu elektrycznego z uziemieniem. Urządzenia te zwykle zawierają filtr wyższych harmonicznych i tarczę. Filtr harmonicznych pracuje przy częstotliwości 50 lub 150 Hz (50 Hz dla sieci bez kompensacji prądów pojemnościowych, 150 Hz dla sieci z kompensacją prądów pojemnościowych).

Sygnalizator instaluje się na pulpicie sterowniczym stacji lub w korytarzu rozdzielni b — 10 kV i do niego podłącza się obwody przekładników prądowych składowej zerowej (TTNP) linii kablowych (rys. 4).

Ustawianie urządzenia alarmowego (kontrola kontrolna) przeprowadza się podczas normalnej pracy sieci (bez uziemienia) poprzez pomiar poziomów wyższych harmonicznych prądów i prądów asymetrii przy częstotliwości 150 Hz. Odczyty urządzenia są porównywane z tymi wskaźnikami po znalezieniu przerwanego łącza.

Gdy w sieci wystąpi stabilne zwarcie doziemne, obsługa stacji dokonuje sukcesywnie pomiarów wyższych harmonicznych prądów we wszystkich łączach i wybiera łącze, w którym prąd jest najwyższy.

Ryż. 4.Schemat sygnalizacji zwarć doziemnych jednofazowych z wykorzystaniem USZ

Po ustaleniu uszkodzonego połączenia podejmowane są działania w celu znalezienia i usunięcia miejsca zwarcia doziemnego. Urządzenia HSS umożliwiają ręczną identyfikację uszkodzonego łącza. Ostatnio jednak opracowano urządzenia, które automatycznie ustalają stabilne połączenie ziemnozwarciowe i przesyłają informacje kanałami telemechanicznymi do dyspozytorni sieci elektroenergetycznych. Opracowany i szeroko stosowany jest zestaw sygnalizacji ziemnozwarciowej typu KSZT-1 (ostatnio KDZS).

Uproszczony schemat blokowy urządzenia KSZT-1 (KDZS) pokazano na ryc. 5.

Urządzenie konstrukcyjnie składa się z trzech głównych bloków:

— logika BL,

— komutacja K

— wskazanie UM.

Ten ostatni jest instalowany w punkcie dyspozytorskim sieci elektroenergetycznych. W podstacji zainstalowane są bloki BL i K.

Gdy w sieci wystąpi zwarcie doziemne, napięcie składowej zerowej 3U0 z uzwojenia przekładnika napięciowego jest podawane do bloku napięciowego składowej zerowej BNNP i jeśli wartość przekracza określoną nastawę, włącza blok logiczny BL. Blok logiczny steruje pracą przełącznika elektronicznego K, który sekwencyjnie prostuje składową zerową przekładników prądowych TTNP.

Na koniec zapytania TTNP w bloku logicznym ustalane jest połączenie z najwyższym poziomem wyższych harmonicznych, których numer jest przesyłany w kodzie binarno-dziesiętnym z urządzenia telemechanicznego KP-DP do centrum sterowania. W centrali sygnał ten jest przetwarzany w dekoderze na dwucyfrową liczbę wyświetlaną na wyświetlaczu UN, za pomocą której dyspozytor wizualnie określa numer połączenia z masą.Gdy zwarcie doziemne zniknie, całe urządzenie automatycznie powraca do swojej pierwotnej pozycji.

Ryż. 5. Schemat blokowy urządzenia KSZT-1 (KDZS)

Dyspozytor ma możliwość ponownego wywołania informacji o zerwanym łączu poprzez naciśnięcie przycisku „Reset”.Ponadto urządzenie umożliwia personelowi operacyjnemu stacji wyszukanie zerwanego łącza poprzez ręczne odpytanie TTNP. Zastosowanie tego urządzenia może znacznie skrócić czas poszukiwania uszkodzonego odcinka sieci oraz zmniejszyć prawdopodobieństwo powstania uszkodzeń.