CC BY
133
"ДК 621311 Л. В. ВЛАДИМИРОВ
В. А. ОЩЕПКОВ В. И. СУРИКОВ
Омский государственный технический университет
АЛГОРИТМ И МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ВОЛН________________________
В статье рассмотрено дистанционное определение места повреждения при однофазном замыкании на землю в сетях 6—35 кВ методом стоячих волн. Представлен алгоритм для устройства дистанционного поиска места повреждения. Представлена методика определения места повреждения методом стоячих волн. Ключевые слова: методика поиска методом стоячих волн, алгоритм поиска. Статья опубликована при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения Государственного контракта №16.516.11.6091 от 08 июля 2011 г.
В связи с массовым распространением сетей 10 — 35 кВ, а также в связи с повышением требований надёжности и бесперебойности работы таких сетей, очень остро стоит проблема борьбы с повреждениями распределительных сетей — в том числе с однофазными замыканиями на землю (033), которые составляют 75 % от общего числа повреждений. Линии электропередач высокого напряжения — довольно часто повреждаемые элементы электроэнергетической системы. Выход из работы линии всегда сопровождается такими негативными моментами, как недоотпуск электроэнергии, снижение надежности, себестоимости и качества электроснабжения. Поэтому одной из важнейших задач линейных ремонтных служб предприятий электросетей является быстрейший поиск места повреждения и организация ремонтно-восстановительных работ. До появления в энергосистемах приборов определения места повреждения поиск повреждения совершался путем непосредственного осмотра трассы линии, на что тратилось значительное время. К тому же место повреждения иногда плохо различимо даже с близкого расстояния [1].
Электрические сети состоят из отдельных элементов, работающих совместно. С точки зрения определения места повреждения, к отдельным элементам электрической сети целесообразно отнести части, которые можно выделить с помощью коммутационной аппаратуры.
В элементах электрической сети возникают как устойчивые, так и неустойчивые повреждения изоляции и токоведущих частей. Неустойчивые повреждения могут самоустраняться, оставаться неустойчивыми или переходить при определенных условиях в устойчивые.
Технические средства ОМП по назначению и принципу действия подразделяют на дистанционные и топографические [2]. Дистанционные средства ОМП устанавливаются непосредственно на подстанции и служат для определения поврежденного участка.
Топографические приборы поиска являются переносными и предназначены для точного определения МП на трассе линии и используются оперативновыездными бригадами.
Для определения расстояния до места повреждения может быть использован метод стоячих волн. Суть метода стоячих волн в том, что к отключенной поврежденной линии присоединяют источник периодического (синусоидального) сигнала высокой частоты. При достаточно высоких частотах линию электропередачи следует рассматривать как длинную линию, т.е. как линию с распределенными параметрами. При совпадении частоты источник испытательного напряжения и собственной резонансной частоты линии в начале линии амплитудное значение напряжения (тока) будет максимальным [3].
Метод стоячих волн применим для определения расстояния до места повреждения на отключенных воздушных линиях. Также он может быть использован в сетях различных классов напряжения.
Фактически при использовании метода стоячих волн происходит определение входного сопротивления линии. Измерять входное сопротивление легче всего измерением тока, текущего по линии, при поддержании напряжения на входе постоянным. Графическое изображение алгоритма дистанционного определения места повреждения представлено на рис. 1. Внешний вид устройства, основанного на использовании метода стоячих волн, представлен на рис. 2.
Методика определения места повреждения методом стоячих волн.
Рассмотрим методику определения расстояния до места повреждения. Определение места повреждения ЛЭП в общем случае включает в себя следующие последовательные операций:
— регистрация факта возникновения однофазного замыкания на землю. Для этого используется
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011
(^НачалсГ^)
Ввод длины линии і_„
Подключение прибора к неповрежденной линии
Ь = 0
Гэнерация частоты Т=300000/2*!- і
1 г
Измерение значения тока в линии а = 1 п
Ь = а
Подключение прибора к поврежденной линии
Гэнерация частоты Г=300000/2*і_ і
1 г
Измерение значения тока в линии а = 1 п
Ді.
*2 = Ґ,
1 Г
Вычисление расстояния до обрыва линии {-=300000/2*$2- ґ }
4 г
Конец
Рис. 1. Графическое изображение алгоритма
либо неселективная сигнализация, либо селективные защиты от однофазных замыканий на землю;
— определение поврежденного присоединения, в случае использования неселективной сигнализации замыканий на землю;
— отключение поврежденного присоединения согласно порядку выполнения оперативных переключений;
— после того как линия электропередач отключена, она разземляется со стороны подключения устройства ОМП. С противоположной стороны заземление не снимают. При этом необходимо полностью исключить возможность поражения электрическим током;
— выполняется подключение устройства для ОМП. Измерительный вывод устройства подключается к неповрежденной фазе линии электропередачи рис. 3. Второй вывод и корпус прибора надежно заземляется. Для работы устройства необходимо наличие источника питания напряжением 220 В;
— после того как все необходимые операции выполнены, приступают непосредственно к определению места повреждения. Включают питание устройства, при этом на дисплее появляется надпись «ВВЕДИТЕ ДЛИНУ ЛИНИИ». После этого с помощью клавиатуры вводится значение длины линии электропередачи, на которой выполняются измерения.
Рис. 2. Внешний вид устройства
Рис. 3. Подключение устройства к фазе линии электропередачи
— после того как длина линии задана, устройство запускается (с помощь кнопки «ПУСК»). При этом на дисплее отражается текущее значение частоты источника испытательного напряжения;
— когда измерения на неповрежденной фазе линии выполнены, на дисплей выводится надпись «ПОДКЛЮЧИТЕ К ДРУГОЙ ФАЗЕ». Измерительный вывод устройства переключается на поврежденную фазу линии электропередачи. После этого устройство вновь запускается с помощь кнопки «ПУСК»;
— после того как устройство запущено, выполняется определение расстояния до места повреждения. После того как устройство выполнит измерения, на дисплей выводится значение расстояния до места повреждения. Например, «РАССТОЯНИЕ ДО КЗ 6 КМ». На этом процесс дистанционного определения места повреждения считается завершенным.
Испытание прибора проводилось на действующих подстанциях, принадлежащих филиалу «Омскэнерго» г. Омска и «ЮНГ-Энергонефть» г. Нефтеюганска.
В г. Омске эксперимент проводился на подстанции «Солнечная долина» на отходящей линии 10 кВ, длина которой составляла 7,4 км.
Фаза «А» была искусственно заземлена на расстоянии 5,3 км от начала линии. С помощью изолирующей штанги прибор был подключен к фазе «А», рис. 2. После запуска прибора, расстояние от начала линии до замыкания на землю фазы «А» было определено равным 5,33 км, т.е. погрешность измерения составила 30 м, что соответствует заложенной
в алгоритм определения расстояния системной погрешности, равной 50 м.
Следующий эксперимент проводился в г. Нефтеюганске на подстанции № 133 на отходящем фидере № 16. В этом эксперименте определялось расстояние между местом заземления фазы «А» и фазы «В», которые искусственно были заземлены в двух разных точках на расстоянии 70 м (т.е. заземление проводилось на соседних опорах). В результате проведенных измерений прибором было определено расстояние между точками заземления, равное 70 м.
Заключение.
Проведенные эксперименты подтвердили правильный выбор методов и алгоритмов, используемых в разработанном приборе. Во всех экспериментах прибор надежно и достаточно точно определил место замыкания фазных проводов на землю.
Библиографический список
1. Шалыт, Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях / Г. М. Шалыт. — М. : Энергоатомиздат, 1982. - 312 с.
2. Гельфанд, Я. С. Релейная защита распределительных сетей / Я. С. Гельфанд. — М. : Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.
3. Шабанов, В. А. Определение места повреждения в распределительных сетях при однофазных замыканиях на землю : учеб. пособие / В. А. Шабанов. — Уфа : Изд-во УНГТУ, 2003. — 96 с.
ВЛАДИМИРОВ Леонид Вячеславович, ассистент кафедры электроснабжения промышленных предприятий.
ОЩЕПКОВ Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий.
СУРИКОВ Валерий Иванович, доктор технических наук, заведующий кафедрой физики.
Адрес для переписки: e-mail: energoowa@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 17.11.2011 г.
© Л. В. Владимиров, В. А. Ощепков, В. И. Суриков
УДК 621-316-9 В. Н. ГОРЮНОВ
К. И. НИКИТИН М. М. САРЫЧЕВ
Омский государственный технический университет
ОПЕРЕЖАЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ___________________________________________
Предложен способ опережающего АВР собственных нужд электрических станций. Последовательность работы АВР следующая: пусковой орган измеряет сопротивление изоляции питающего кабеля, когда сопротивления изоляции становится ниже уставки, АВР включает выключатель резервного питания, затем АВР отключает выключатель рабочего питания. Целью такого АВР является исключения перерыва питания собственных нужд электрических станций и подстанций.
Ключевые слова: прогнозирующая защита, срок службы изоляции, бестоковая пауза, перерыв питания, автоматическое включение резерва.
Введение. Для повышения надежности собственных нужд электрических станций широко используются [1] устройства автоматического включения резервного питания (АВР). При отключении выключателей рабочего источника 01 и (или) 02 (рис. 1) устройство АВР включает секционный выключатель ОВ (или выключатель, на котором осуществлялось в нормальном режиме деление системы). При исчезновении напряжения со стороны энергосистемы в устройстве АВР имеются специальные пусковые органы минимального напряжения (а также могут работать по другим параметрам — тока, частоты и др.), сраба-
тывающие при снижении напряжения до определенной величины и отключающие выключатели рабочего источника 01 и (или) 02. Одной из особенностей работы устройств АВР является необходимость включения резерва с обязательным условием отключения источника рабочего питания, из-за чего возникает небольшой перерыв питания. Это вызвано опасностью включения резервного источника на неуст-ранившееся короткое замыкание (К3) на шинах собственных нужд основного источника [1, 2]. После включения резервного питания происходит самоза-пуск двигательной нагрузки. Причем для синхронных
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА
