CC BY
18
Вестник ДГТУ. Технические науки. №13, 2007 УДК 658
ФИКСИРУЮЩИЙ ИНДИКАТОР НАПРАВЛЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Г.Р. Гаджибабаев Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
В известном устройстве [1] генератор, установленный на высоковольтной опоре передает сигнал по фазе отключенной высоковольтной линии напряжением 10 кВ на подстанцию. Выходной переменный сигнал генератора попадает между фазой и землей линии через емкости высоковольтных изоляторов и, как показывает анализ, значительно ослабляется. Попытки усовершенствования данного устройства на переменном токе не дали положительных результатов с точки зрения достижения основного требования -минимальные размеры и дешевизна.
Анализ показывает, что более рациональным является использование постоянного напряжения, так как сопротивление фазы линии относительно земли значительно возрастает и согласно проведенным испытаниям на подстанции «Алмало» ОАО «Дагэнерго» в влажную погоду получено значение удельного сопротивления фазы относительно земли равное 8 мОм/км ( линия имеет длину 40 км и в данном случае сопротивление ее фазы относительно земли получается равным 200 кОм).
Рассматриваемая система передачи информации на постоянном напряжении требует использование омического сопротивления для связи генератора и приемника с высоковольтной линией. В данном случае использованы 4 параллельно соединенные резисторы типа КЭВ-5 с сопротивлением по 36 мОм с эквивалентным значением 9 мОм. При фазном напряжении, равном 5780 В, мощность, выделяемая на одном сопротивлении равна 0,93 Вт (при допустимой мощности одного сопротивления 5 Вт). Как известно, при однофазном замыкании фазы на землю, максимальное напряжение между другими фазами и землей может достигать 10 кВ и тогда мощность, выделяемая на одном сопротивлении равна 2,78 Вт, что тоже ниже допустимого значения 5 Вт. Учитывая, что в режиме замыкания на землю линия работает в среднем несколько часов указанный вариант исполнения элемента связи имеет достаточный запас по выделяемой мощности (по нагреву).
Для экспериментальной проверки прохождения сигнала по линии собрана электрическая схема в соответствии с рисунком 1, где узел 1 имитирует генератор с выходным постоянным напряжением, равным 350 В, поступающее через высокоомный резистор R1=9 мОм на фазу отключенной высоковольтной линии с эквивалентным сопротивлением R2. Далее с выхода делителя напряжения R1-R2 через высокоомное сопротивление (узел связи) R3=9 мОм напряжение поступает на вход усилителя 2 с высоким входным сопротивлением (здесь использован операционный усилитель типа КР140УД8). Учитывая, что в отключенной высоковольтной линии имеются наведенные напряжения в сотни вольт, то появляется необходимость установки режекторного фильтра 3 [2]. Такой фильтр, построенный с использованием операционного усилителя практически полностью подавляет напряжение промышленной частоты с одновременным усилением полезного постоянного напряжения. Согласно данным эксперимента при выходном постоянном напряжении блока1, равном 350 В при влажной погоде, на выходе фильтра получено напряжение 8 В и как показывает расчет, на сопротивлении R2 имеем напряжение 4 В ( при сухой погоде наблюдается значительное повышение напряжения на выходе устройства). Особенности усилителя 2 и режекторного фильтра 3 поясняется схемой, приведенной на рисунке 2, согласно которой высоковольтное напряжение с линии через узел связи поступает на диоды VD1, VD2, работающие при этом в насыщенном режиме и этим происходит защита усилителя от попадания высоковольтного напряжения. При отключенном напряжении линии усилитель работает в режиме ожидания информационного сигнала и в
связи его малого значения сопротивление указанных диодов на начальном участке их характеристик резко возрастает и усилитель работает в линейном режиме. Наведенное напряжение промышленной частоты в отключенной линии значительно подавляется на выходе усилителя из-за наличия в цепи обратной связи емкости С1 и
Рисунок 1
остаточный уровень этой помехи может быть соизмеримой с уровнем полезной постоянной составляющей. Поэтому далее используется режекторный фильтр. Цепочка К5-С2-С3-Я7 не пропускает на выход постоянную составляющую входного напряжения с одновременным сохранением значения фазы переменного напряжения промышленной частоты. Таким образом на инвертирующий и неинвертирующий входы ОУ2 поступают указанная переменная составляющая с одинаковыми фазами и подбором соответствующего уровня ее делителем Я8, Я10 можно достичь появления на выходе ОУ2 этих составляющих равными по уровню и противоположными по фазе и произойдет полная компенсация помехи. Полезный сигнал в виде постоянной составля-ющей на неинвертирующем входе усиливается и выделяется на выходе.
Я2
Рисунок 2
Макетный образец устройства передачи информации по высоковольтной линии напряжением 10 кВ для определения направления междуфазного короткого замыкания установлен в ОАО «Дагэнерго». На рисунке3 к фазе высоковольтной линии жестко закреплен высоковольтный резистор, от которого питается генератор, а на рисунке 4 приведен приемник, установленный в ячейке комплектного распределительного устройства наружной установки подстанции, соединенный к фазе через высоковольтный резистор. Искусственные короткие замыкания, проведенные в линии за генераторами, установленными на разных опорах подтвердили работоспособность устройства, что была зафиксирована загоранием соответствующего светодиода приемника.
Библиографический список:
1 Патент ЯИ 2092867 С1. Фиксирующий индикатор направления короткого замыкания/ Г.Р. Гаджибабаев. В.П. Осин, С.А. Саркаров. Опубл. в БИ, 1997, №28.,
2 А.с. №638899 (СССР). Статический преобразователь активной мощности/ А.С. Саидов, Г.Р. Гаджибабаев. Опубл. в БИ, 1978, №47.
Рисунок 4
