CC BY
5УДК 621.315.34:621.316.9:681.518.5:004.9
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 кВ, ОСНОВАННАЯ НА КОМПЛЕКСНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОСЕТЕВОЙ
ИНФРАСТРУКТУРЫ И СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
Чернышов В. А.
Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Печагин Е.А. ФГБОУ ВО ТГТУ, Тамбов, Россия
Аннотация. Рассматривается новый способ телемеханизации воздушной сети с изолированной нейтралью, обеспечивающий локализацию замыканий на землю, основанный на комплексном взаимодействии собственной инфраструктуры электрической сети и спутниковой системы позиционирования. Предложенный способ идентификации замыканий на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью позволит повысить надежность их функционирования и сделает их более безопасными для людей и животных.
Ключевые слова: локализация замыканий на землю, изолированная нейтраль, линия электропередачи, спутниковая навигация, телесигнализация.
Введение. Воздушные электрические сети с изолированной нейтралью функционировали бы значительно эффективнее, если бы диспетчеры ЦУС и дежурные на подстанциях могли оперативно получать достоверную информацию о месте возникновения аварийного повреждения и незамедлительно направляли оперативно-выездную бригаду для локализации аварийной ситуации. Особенно это касается случаев, связанных с возникновением однофазных замыканий на землю, вызывающих львиную долю всех аварийных отключений на линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью и не редко являющихся первопричиной возникновения серьезных аварий.
При этом необходимо напомнить, что при возникновении однофазного замыкания на землю вокруг него формируется зона растекания тока, которая представляет большую опасность для жизни людей и животных [1,2].
К сожалению, современные воздушные линии электропередачи с изолированной нейтралью характеризуются низким уровнем телемеханизации, а телемеханизация как известно обеспечивает следующие важные разновидности телеинформации: телесигнализацию, телеизмерение, телеуправление [3].
Повышение требований к безопасности и надежности электроснабжения потребителей агропромышленного комплекса, требует увеличения темпов развития телемеханизации распределительных сетей, в том числе и сельскохозяйственного назначения.
На сегодняшний день электросетевые организации для сбора данных телемеханики с удаленных или необслуживаемых объектов используют разрозненные каналы связи, используя сети локальных провайдеров или местных операторов, вместе с тем передача информации по проводам линий электропередачи вновь стала активно обсуждаемой темой, на различных научных уровнях и в производственной среде. Положительной стороной этой технологии является то, что для передачи информационных электрических сигналов может использоваться собственная инфраструктура воздушной электрической сети. При этом данная технология является не только весьма экономичной, т.к. отсутствуют текущие расходы на содержание беспроводных каналов связи [4], но и позволяет электросетевым организациям стать менее зависимыми от поставщиков услуг коммерческой беспроводной связи, что особенно важно в аварийных ситуациях, и даже предписывается на законодательном уровне многих стран.
Результаты и обсуждение. Для решения проблемы телемеханизации воздушных сетей с изолированной нейтралью, необходим такой способ приема-передачи аппаратной информации, который не потребует больших капитальных вложений на свою реализацию, а главное будет надежно и эффективно функционировать.
Одним из предполагаемых способов телемеханизации распределительной сети с изолированной нейтралью, позволяющим дистанционно получать информацию о местоположении опоры с замыканием на землю, может являться комбинированный способ, когда наряду с использованием глобальной спутниковой системы позиционирования, задействована собственная инфраструктура электрической сети [5].
Основная идея предлагаемого способа поясняется на рисунке 1, на котором представлена принципиальная схема локализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью посредством спутниковой системы позиционирования.
На рисунке 1 изображены следующие элементы: силовой трансформатор 1, шины низковольтного напряжения 2, устройство контроля изоляции 3, блок контроля и управления 4, отходящая ВЛЭП 5, каждая их опор 6 которой оснащена приемопередатчиком спутниковых радиосигналов 7, космические спутники глобальной системы позиционирования 8, трехфазный выключатель 9, однофазный выключатель 10, 11, токоограничивающее сопротивление 12, датчик тока 13, блок спутниковой системы навигации 14, дисплей идентификации 15.
Рисунок 1 - Принципиальная схема локализации замыкания ее землю в сети с изолированной нейтралью посредством спутниковой системы позиционирования Предлагаемый способ функционирует следующим образом. При повреждении фазной изоляции любой из опор 6, например изоляции фазы А, отходящей ВЛЭП 5, устройство контроля изоляции 3, подключенное к шинам низковольтного напряжения 2 силового трансформатора 1, регистрирует появление напряжения нулевой последовательности и формирует сигнал, который поступает на блок контроля и управления 4. Блок контроля и управления 4 посредством однофазных выключателей 10 и 11 обеспечивает такую коммутацию двух любых фаз (например, фаз А и С) шин низковольтного напряжения 2 на землю, при которой в одной из отходящих ВЛЭП (в нашем случае в ВЛЭП 5) появится увеличение тока, контролируемое датчиком тока 13. Увеличение тока в одной из фаз отходящей ВЛЭП обусловлено протеканием тока искусственного двойного ЗНЗ. При этом ток искусственного двойного ЗНЗ, протекая также через опору с дефектной изоляцией, активизирует в работу установленный на ней
приемопередатчик спутниковых радиосигналов 7. Приемопередатчик 7, потребляя ток искусственного двойного ЗНЗ, принимает радиосигналы от спутников 8 глобальной системы позиционирования и обеспечивает их передачу по проводам отходящей ВЛЭП 5 на питающую электростанцию, где посредством датчика тока 13 сигналы считываются и направляются на обработку в блок спутниковой системы навигации 14. Блок спутниковой системы навигации 14, вычисляя географические координаты места приема спутниковых радиосигналов и сопоставляя их с предварительно зафиксированными географическими координатами каждой из опор, выводит информацию на дисплей идентификации 15 персоналу оперативно-выездной бригады, о том, в какой из отходящих ВЛЭП, на какой из опор, а также на какой фазе произошло ЗНЗ. При этом блок спутниковой системы навигации 14 формирует сигнал блоку контроля и управления 4 на автоматическое отключение отходящей ВЛЭП 5 с ЗНЗ, а также включенной на землю одной из фаз шин низковольтного напряжения.
Заключение. Предлагаемый способ позволяет персоналу выездной бригады, не выполняя поисковых работ, сразу же выезжать на место аварии, что способствует существенному повышению надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Таким образом, авторами данной публикации предложен и обоснован простой и вместе с тем эффективный способ идентификации замыканий на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, который позволит решить проблему телемеханизации данных сетей, что в значительной степени повысит надежность их функционирования и сделает их более безопасными для людей и животных.
Список использованных источников:
1. Арцишевский Я.Л. Определение мест повреждения линий электропередачи в сетях с изолированной нейтралью/ Я.Л. Арцишевский. - М.: Высшая школа, 1989. - 87 с.
2. Чернышов В.А. Повышение электробезопасности сельских электрических сетей с изолированной нейтралью путем разработки методики прогнозирования и способов идентификации замыканий на землю: Дис.... канд. тех. наук: 05.26.01: защищена 12.11.07: утв. 04.04.08. - Орел, 2007. - 183 с.
3. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения/ В.А. Андреев, Е.В. Бондаренко. - М.: Высшая школа, 1975.
4. Ерошенко Г.П. Эксплуатация энергооборудования сельскохозяйственных предприятий [Текст] / Г.П. Ерошенко, Ю.А.
Медведько, М.А. Таранов // Учебник для вузов по специальности 31.14.00 и 10.16.00 «Электрификация и автоматизация с./х.». - Ростов-на-Дону: ООО «Терра»; НПК «Гефест». - 2001. - 592 с.
5. Патент № 2461109 Российская Федерация, МПК Н 02 Н 3/16. Способ дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации [Текст] / В.А. Чернышов, Л.А. Чернышова; заявитель и патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. - № 2010149823/07; заявл 03.12.2010; опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25.
Чернышов В.А. кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина. E-mail: blackseam78@mail.ru
Печагин Е.А. кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО ТГТУ, Тамбов, Россия. E-mail: pechagin_ea@mail.ru
IDENTIFICATION OF INSULATION DAMAGE IN ELEKTRIC NETWORKS 6-10 kV, BASED ON COMFORT INTERACTION OF ELECTRICAL NETWORK INFRASTRUCTURE AND SATELLITE SYSTEM OF POSITIONING
Abstract. We consider a new way to provide remote control of the air network c iso-isolated neutral, providing the localization of earth faults, based on a complex interaction of its own electricity network infrastructure and satellite positioning systems.
Keywords: localization; ground fault; isolated neutral; electrical network; power line; satellite navigation; telesignalization.
Vadim Chernyshov, Ph.D., assistant professor of Electrical supply department of the Orel State Agrarian University behalf of N.V. Parachin,
E-mail: blackseam78@mail.ru
Pechagin E. A. candidate of technical Sciences, associate professor
Federal state budgetary establishment of higher education Tambov State Technical University, Tambov, Russia
E-mail:pechagin ea@mail.ru
