CC BY
14
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999 г Вып. №8
УДК 621.317.71.064.1
Бершадский И. А.1
ФЕРРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ТОКА ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ С БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ИНФОРМАЦИИ О ДОСТИЖЕНИИ ПОРОГОВОГО ЗНАЧЕНИЯ
Рассмотрены основные трудности, с которъши сталкивается персонал предприятий электрических сетей при определении поврежденного участка в сельских воздушных линиях напряжением 6-10 кВ. С целью совершенствования эксплуатации таких сетей предлагается использование феррогидродинамического указателя тока короткого замыкания. Предложен способ расширения функциональных возможностей указателей и его схемная реализация путем введения дополнительного электронного блока совмещающего органы дистанционной индикации и регулировки. Указаны пути дальнейшего развития режимов работы схемы.
Сложная разветвленная структура распределительных линий 6-10 кВ в сельских сетях создает трудности при восстановлении энергоснабжения пос ле их аварийного отключения. Существующие традиционные для стран СНГ методы определения поврежденного участка связаны с делением сети коммутационными аппаратами и отсоединением шлейфов. Дальнейшие действия состоят в проверке изоляции каждого участка мегаомметром или в использовании метода секционирования линии и пробных включений (Г1В), который сводится к следующему. При наличии на линии разъединителей поиск начинается с разделения линии на две части отключением одного из разъединителей, затем проводится ПВ линии на подстанции. По результатам ПВ судят о том, на какой из частей линии имеется повреждение. Аналогичные операции выполняются до тех пор, пока будет выявлен повреждённый участок. Недостатки таких методов состоят в следующем:
а) не полностью обеспечивается безопасность персонала в сложных условиях работы (чередование работ со снятием напряжения и без снятия);
б) значительна трудоемкость аварийно-восстановительных работ и длительность перерыва электроснабжения;
в) велики транспортные расходы при осмотре трассы В Л;
г) нерационально используется коммутационная аппаратура, что приводит к снижению её надёжности и срока службы.
Более совершенен способ определения поврежденного участка с использованием указателей короткого замыкания (УКЗ), фиксирующих прохождение тока КЗ через место их установки [1].
В сельских сетях указатели устанавливаются в местах разветвлений, а также по «стволу» воздушной линии (ВЛ). Двигаясь вдоль трассы ВЛ, работники оперативно-выездной бригады «опрашивают» указатели и правильно выбирают направление дальнейшего движения [2] Затем поврежденный участок локализуется, и питание подаётся на остальные присоединения.
В раде работ [3, 4] показано, что сочетание требований, предъявляемых к самовозврату., относительной простоте и невысокой стоимости может быть получено в УКЗ с самовозвратом по времени.
На кафедре «Электроснабжения промышленных предприятий и городов» Донецкого государственного технического университета разработан указатель такого типа - гидравлический * указатель тока короткого замыкания на основе ферросуспензии.
1 ДонГТУ, ассистент
Его преимущества объясняются малой вероятностью поломки из-за износа деталей, засорения, коррозии и пробоя изоляции, простотой эксплуатации.
В настоящее время спектр данных устройств включает указатели для кабельных сетей (устанавливаются в ячейках ТП на двух фазах за выключателем нагрузки) и для воздушных линий (устанавливаются на штыревом изоляторе ЬЫ-20, который закрепляется к траверсе опоры при помощи специального кронштейна). В обоих случаях токоведущая часть проходит в окне магнитопровода, изготавливаемого из конструкционной стали и имеющего полюсные наконечники с сужающимся кверху зазором. В межполюсном зазоре размещена прозрачная герметичная камера с прозрачной жидкостью. На дне камеры находится смесь двух типов порошков -ферромагнитного и немагнитного. Под действием магнитного поля, создаваемого током КЗ, ферропорошок поднимается до верха камеры, образуя непрозрачную суспензию. Самовозврат по времени происходит в течение нескольких часов в процессе осаждения порошка.
Поиск путей использования указателя для сетей с ВЛ привел к проблеме, связанной с тем. что при размещении в верхней части опоры непосредственное визуальное наблюдение индикаторной камеры становится практически невозможным Поэтому было необходимо найти техническое решение съема сигнала на расстоянии, исключив подъём оперативного персонал на опору и приближение к токоведущим частям. Было рассмотрено несколько вариантов такого рода систем для получения информации о состоянии индикаторной камеры (перископы, оптоволоконные световоды, переносные блоки с подачей питания на оптопару, находящуюся наверхз'). Однако наиболее перспективной представляется схема с автономным источником питания, основными функциональными элементами которой являются (рис.1): обмотка Ь1, служащая для отбора энергии от линии и располагаемая на том же рабочем маг нитопроводе гидравлического указателя, зарядное устройство, аккумуляторная батарея (АБ), стабилизаторы тока и напряжения, генератор тактовых импульсов (ГТИ), бесконтактный коммутатор (ключ) и элемент индикации (оповещатель звуковой пьезоэлектрический).
Работа схемы осуществляется в 3-х режимах, функциональные состояния линии, индикаторной камеры и элемента индикации (сирены) показаны в таблице,
В режиме I линия нагружена и на обмотке I Л (рис. 1) есть 11>2,5 В (при 1Х>10,7 В заря-
и» .ЛЕУт.
УТ
Рис. 1 - Схема дистанционной передачи информации показаний индикаторной камеры с автономным источником питания
жается аккумулятор). На выходе инвертора, образованного выводами 8, 9, 10 DD1.1 логический «О», светодиод VD10 не обтекается током. Низкий потенциал подаётся через VD11 на вход 1 элемента «И-НЕ» DDI.2. Фотодиод YD8 затемнён, и на выходе компаратора DD2 • «1», но генератор тактовых импульсов (ГТИ) не запустится, так как запирающее напряжение с VI) I i создаёт на входе 1 DDI.2 логический «0». Транзистор VT4 закрыт, элемент индикации (Эй) не работает.
Режим II характеризуется отсутствием напряжения на выходе моста VD1-VD4 и осветлённой индикаторной камерой. Инвертор DD1.1 выдает логическую «1», включается светодиод VD10 и засвечивает VD8. В то же время диод VD11 закрывает доступ запрещающего сигнала HaDD1.2. Однако, на выходе компаратора и входе 1 DDI.2 - «О»; на входе 2 DDI.2 может быть «1» или «0» в зависимости от режима работы ГТИ, выход 3 DIH.2 имссГ «1». Сигналы с I DDI.2 и с 3 DDI.2 поступают на входы 12, 13 элемента «И-НЕ» DDI.4. Также, как и в режиме I, на выходе 11 DDI.4 - «1», сирена не работает.
III режим приводит к затемнению индикаторной камеры и по аналогии с режимом II светодиод VD10 обтекается током. Но теперь компаратор выдаёт логическую «1», следовательно, ГТИ может работать и в случае, когда на 2, DDI.2 также «1», получим: входы 12 и 13 DDI.4 имеют высокий потенциал - «1», выход 11 DDI.4 - «0», открывае тся VT4 и ЭИ выдаёт информацию. После заряда конденсаторов С7, С8 насту пает пауза; скважность работы ГТИ составляет 1:10 (4 секунды работы, 50 секунд пауза).
Таблица - Режимы паботы оптоэлектоонной схемы
РЕЖИМ ЛИНИЯ КАМЕРА СИРЕНА
I. Под нагрузкой Прозрачная Не работает
II. XX, плановое отключение, отключена от КЗ, но
по этому участку ток не Прозрачная Не работает
проходил
III. КЗ Не прозрачная Работает в импульсном режиме
Таким образом, введение дополнительного электронного блока расширяет возможности указателя в следующих направлениях:
-возможность регулирования времени самовозвраза по времени за счет применения оп-тоэлектронной схемы контроля осветления камеры,
-подача звукового прерывистого сигнала (5 с - работа, 50 с - пауза), выдающего информацию о срабатывании указателя дистанционно. При использовании распространённого аккумулятора 7Д-0Д25 время разряда составляет не менее 8 часов;
-дополнительный самовозврат по току нагрузки (при I в линии >10 А) и, соответственно, отстройка от успешных автоматических повторных в ключе ний линии;
-автоматическая подзарядка аккумулятора во время нормальной работы линии независимо от суточного графика нагрузки.
По разработанной схеме был изготовлен макет, проведены лабораторные испытания, показавшие приемлемость такой системы дистанционной индикации. Предприятием «Кировские электрические сети» ГАЭК «Донецкоблэнерго» прибор пр инят к установке
Выводы
1. Разработана система дистанционного получения информации о состоянии индика-
торной камеры гидравлического УКЗ, в основу которой положена оптоэлектронная схема с автономным источником питания. В ней реализованы 2 вида еамовозврата - по времени и току нагрузки, автоматический стабилизированный лодзарад аккумуляторной батареи от рабочего тока линии, стабилизация температурного дрейфа порогового устройства.
2. Дальнейшее усовершенствование описанной схемы целесообразно направить по пути создания опросного устройства, позволяющего получать сигнал о срабатывании ФУТКЗ только при подаче управляющего импульса, что позволит более рационально использовать аккумуляторную батарею.
Перечень ссылок
1. Кутин В.М., Пискляров ПК. Поиск повреждений в распределительных электрических сетях. - К.: Техшка, 1994. - 138 с.
Мрцшиевскш Я.Л. Определение мест повреждений лини и электропередачи в сетях изолированной нейтралью. - М.: Высш. шк., 1989. - 87 с.
3. Труб И.И. Гидравлический указатель короткого замыкания // Энергетик. -1998. -№12. -С.12.
4. Указатели тока короткого замыкания УТКЗ-50-2000/200 - 0.6 / Белый М.В., Дробот В.К, Елиософ В.А. и др. // Энергетика и электрификация - 1996. - №1. - С.24-27.
Бершадский Илья Адольфович. Ассистент кафедры «Электр о снабжение промышленных предприятий и городов» Донецкого государственного технического университета, который окончил в 1995 году. Основные направления научных исследований - теоретический и экспериментальный анализ и синтез магнитных систем с использованием теории магнитных цепей, конформных отображений и вариационного исчисления, а также численное определение характеристик поля методом конечных элементов.
