CC BY
14УДК 621.316.011.719
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И КОММУТАЦИИ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОТЫСКАНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАЗВЕТВЛЕННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ 6(10) КВ
Беликов Р.П., Фомин И.Н.
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»
Аннотация. Современное высокомеханизированное и электрифицированное сельское хозяйство предъявляет повышенные требования к надежности и бесперебойности электроснабжения. Недоотпуск электроэнергии, перерывы в электроснабжении предприятий агропромышленного комплекса влекут за собой как прямой экономический ущерб, связанный с его восстановлением, так и технологический, обусловленный порчей сельхозпродукции. Электроснабжающие организации при этом также терпят убытки из-за неоплаты недоотпущенной электроэнергии. Следовательно, потребитель и производитель электроэнергии являются заинтересованными сторонами в повышении надежности электроснабжения. Повышение эффективности
сельскохозяйственного производства связано с бесперебойным электроснабжением сельскохозяйственных потребителей. Осуществление этой задачи предъявляет повышенные требования к надежности электроснабжения, уровень которой в настоящее время остаётся низким. Данные аварийной статистики свидетельствуют о том, что 70-80% всех перерывов в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей происходит из-за повреждений в сетях 6-10 кВ, причем 90% этих повреждений приходится на воздушные линии. В комплексе мероприятий, направленных на повышение надёжности электроснабжения важное место принадлежит разработке и совершенствованию средств, позволяющих ускорить поиск повреждений в воздушных электрических сетях 6-10 кВ. При использовании средств дистанционного поиска повреждений сократится время устранения аварийной ситуации и сократится недоотпуск электроэнергии.
Ключевые слова: воздушные линии, повреждение ВЛ, аварийные отключения, причины повреждений ВЛ, индикаторы короткого замыкания, средства дистанционного поиска повреждений.
Введение. Актуальность данной темы заключается в необходимости разработки новых способов применения средств дистанционного определения повреждений в сетях с изолированной нейтралью, позволяющих производить дистанционный поиск повреждений на линиях электропередачи с изолированной нейтралью с максимальной точностью, что позволит обслуживающему персоналу в максимально короткие сроки устранять неисправности, а также предупреждать их. Поиск мест повреждений связан с большими затратами времени, финансовых средств и недоотпуском электроэнергии потребителям [1]
В настоящее время разработаны и внедрены в практику эксплуатации средства для определения расстояния до места междуфазных коротких замыканий (КЗ) с шин подстанции, стационарно устанавливаемые на линиях указатели поврежденных (при КЗ) участков линии, а также устройства для поиска однофазных замыканий на землю на неотключенных линиях. Совместное их использование позволит ускорить поиск повреждений в ВЛ 6-10 кВ [2].
Основная часть. Для того, что бы обосновать необходимость внедрения средств контроля и коммутации для дистанционного определения мест повреждений, необходимо провести анализ аварийных ситуаций и причин их вызывавших. В качестве примера возьмем радиальную воздушную линию электропередач ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино».
Приведем краткую характеристику ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино». ПС «Шепино» введена в эксплуатацию ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» (рисунок 1) в 1971г., проходит по землям Карповского и Троицкого сельских поселений Орловского района Орловской области. Общая протяженность составляет 51,6км, питает 30 трансформаторных подстанций ТП-10/0,4кВ, обеспечивая электроэнергией следующие населенные пункты Орловского района: н.п. Троицкое, н.п. Карпово, н.п. Хутор Степь, н.п. Новая Слободка, н.п. Сомово, н.п. Репьевка, н.п. Франтихин, н.п. Дмитровка, н.п. Музалевка, н.п. Казначеево. Средняя нагрузка составляет 28А. Имеет кольцевые связи с ВЛ-10кВ №61 ПС 110/10кВ «Володарская» (Орловский район Орловской области) и с ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Алешня» (Залегощенский район Орловской области).
Оперативная схема, представленная на рисунке 1, наглядно показывает всю сложность выбранной схемы, ее значительную разветвленность и протяженность [3,4].
Рисунок 1 - Оперативная схема ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино»
В таблице 1 представлена оперативная справка аварийных отключений ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» за 2016г. Общая продолжительность простоя потребителей без электроэнергии за 2016г. составила 21 час 26 минут, максимальный перерыв в электроснабжении составил 8 часов 36 минут, минимальный простой 1 час 7 минут, среднее время восстановления электроснабжения 4 часа 17 минут [5,6].
Проанализировав таблицу 1 и рисунок 1 приходим к выводу, что время восстановления электроснабжения после аварийного отключения значительно увеличивается из-за продолжительного поиска места повреждения.
Определить место замыкания удается только после оперативных переключений, направленных на поиск поврежденного участка, а затем произведя обход-осмотр отключенной воздушной линии. Для такого способа поиска места повреждения требуется задействовать минимум две оперативные бригады, а также увеличить нагрузку на оперативного руководителя [7,8].
Для ускорения отыскания мест повреждений, сокращения простоя потребителей без электроэнергии и освобождения людских ресурсов необходимо использовать новые средства контроля и коммутации для дистанционного отыскания и устранения повреждений [9].
Таблица 1 - Оперативная справка об аварийных отключениях ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино»
Наименование присоединени я Дата и время отключения Дата включения Время простоя Причина отключения
ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ "Шепино" 01.06.2016 17:01 01.06.2016 22:30 5:29:00 17:01 по звонкам потребителей определено: отключен В-10кВ Ф9, направлена бригада на ПС "Шепино"; 18:19 осмотрено оборудование ПС. От МТЗ отключился В-10кВ Ф9 АПВ неуспешное; 18:25 РПВ В-10кВ неуспешно, отключился от МТЗ, направлена бригада для производства оперативных переключений; 19:58 после проведения оперативных переключений отключен ЛР-10-Ш-9-4. В пролете опор №6\35-6\36 упало дерево, обрыв проводов. 22:30 После проведения аварийно восстановитель ных работ восстановлена нормальная схема ВЛ-10кВ №9.
ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ "Шепино" 17.07.2016 9:17 17.07.2016 14:05 4:48:00 07:50 на пульт пришел предупредительный сигнал с ПС "Шепино"; 08:40 осмотрено оборудование ПС "Шепино", осмотром выявлено замыкание на землю в сети 10кВ; 09:17 после проведения оперативных переключений, выявлено, что замыкание на землю на ВЛ-10кВ №9 направлена бригада для производства оперативных переключений; 10:47 после проведенных оперативных переключений, выявлено, что повреждение за ЛР Ш-9-2 , ЛР Ш-9-2 отключен, включен В-10кВ Ф9; 12:23 произведен внеочередной обход ВЛ-10кв №9, на опоре №4/36 обнаружен обрыв шлейфа фазы "А"; 14:05 после проведения аварийно-восстановительных работ восстановлена нормальная схема ВЛ-10кВ №9.
ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ "Шепино" 07.09.20166: 02 07.09.20167: 09 1:07:00 6:02 на пульт пришел аварийный сигнал с ПС "Шепино", на ПС "Шепино" направлена бригада; 6:55 после осмотра КРУН-10кВ ПС "Шепино" обнаружено: от МТЗ отключился В-10кВ №9, АПВ неуспешное; 7:09 РПВ В-10кВ №9 успешное; 9:15 бригада приступила к внеочередному осмотру ВЛ-10кВ №9;16:36 в пролете опор №345-346 обнаружена обгоревшая ветка дерева под проводами.
ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ "Шепино" 13.10.2016 9:15 13.10.2016 17:51 8:36:00 9:15 на пульт пришел аварийный сигнал с ПС "Шепино", направлена бригада на ПС "Шепино"; 10:30 при осмотре КРУН-10кВ ПС "Шепино" обнаружен отключенным от МТЗ В-10кВ №9, АВП неуспешное; 10:52 РПВ В-10кВ №9 неуспешное, бригада направлена на ВЛ-10кВ №9 для производства оперативных переключений; 13:27 в ходе оперативных переключений выявлено, что повреждение на участке от ПС "Шепино" до ЛР Ш-9-2, бригада направлена на внеочередной осмотр ВЛ- 10кВ; 15:31 обнаружено в пролете опор №40-41 упало сухое дерево обрыв проводов фаз "А" и "В"; 17:51 после проведенных аварийно-восстановительных работ восстановлена нормальная схема ВЛ-10кВ №9.
ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ "Шепино" 17.11.2016 20:11 17.11.2016 21:37 1:26:00 17.11.16 20:11 на пульт пришел аварийный сигнал с ПС "Шепино", направлена бригада на ПС "Шепино"; 21:21 после осмотра КРУН-10кВ ПС "Шепино" обнаружено: от МТЗ отключился В-10кВ №9, АПВ неуспешное; 21:37 РПВ успешное. 18.11.17 10:01 бригада приступила к внеочередному осмотру ВЛ-10кВ №9; 15:26 в пролете опор №6/8-6/9 обнаружена мертвая птица со следами воздействия электрической дуги.
Исходя из опыта эксплуатации и обслуживания ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» наиболее целесообразно установить реклоузеры в пролетах опор №161 - 162, в пролетах опор №245 - 246, в пролетах опор №30-60 - 30-61. Такая компоновка позволит эффективно производить оперативные переключения, поиск места повреждения, выполнять текущий ремонт.
На рисунке 2 наглядно представлена организация телемеханизации реклоузеров, а также их функкциональная схема [10.11].
Телемеханизация реклоузеров
¡В7 винэ (№1 вингь)
Мв^Ьи; ^
Функциональная схема и ¡¡¡лишим ижага-^п.
ТчПИГ''
¡1С К
I р^
И* ЯТ6-5-1Й
I
Внешний Р I йг ВИВ Ыкш родтер) эЗрес
ИЖ В /П-Ь-Ш С это опералтаро сСтэи
3
ШШПИЗЕ
ПО 1Й7
- МсЗсад твадтияшчрз
Рисунок 2 - Телемеханизация реклоузеров. Функциональная
схема
В шкаф управления каждого монтируемого реклоузера необходимо установить Сириус-2-ОМП для определения точного расстояния до места повреждения. Также Сириус-2-ОМП необходимо вмонтировать в ячейку ВЛ-10кВ №9 на ПС 35/10кВ «Шепино». Для дистанционного управления выключателем В-10кВ на ПС 35/10кВ «Шепино» необходимо заменить его на вакуумный (в настоящее время установлен масляный серии ВМП-10 с приводом III1-67). а также заменить существующую аналоговую релейную защиту на микропроцессорную типа «Сириус» [12,13].
Для организации системы дистанционного поиска повреждений на ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» выбираем индикаторы коротких замыканий типа ИКЗ-ЗЗМР.
Рекомендуется устанавливать индикаторы до и после труднодоступных участков (река, лес, болото) и рядом с опорами с секционными выключателями, чтобы быстро определить и изолировать поврежденный участок [14]. Возможны следующие варианты установки комплектов индикаторов в зависимости от характера линии:
- на линии с короткими ответвлениями комплекты, как правило, устанавливаются по стволу линии за местом разветвления (отпайки), на ближайших к месту разветвления промежуточных опорах;
- на линии с коротким стволом и длинными ответвлениями комплекты устанавливаются на ответвлениях вблизи мест разветвления, на ближайших к месту разветвления промежуточных опорах;
- на линии с длинным стволом и длинными ответвлениями комплекты устанавливаются в начале контролируемых ответвлений и за местом разветвления, на ближайших промежуточных опорах.
Рекомендуется устанавливать комплекты индикаторов на тех ответвлениях, суммарная протяженность которых превышает 3 км. Устанавливать индикаторы на ответвительных опорах не рекомендуется. Желательно индикаторы устанавливать на третьей и далее опоре от начала ответвления [15]. Комплекты индикаторов на стволе линии целесообразно размещать таким образом, чтобы на один комплект приходилось порядка 5 км суммарной протяженности линии, включая те ответвления, на которых установка комплектов не предусматривается. Рекомендуется выбирать места установки комплектов индикаторов так, чтобы расстояние между соседними комплектами было более 250-300 м [6,11].
Исходя из вышеперечисленных условий установки ИКЗ и анализа аварийных отключений определим монтаж четырех ИКЗ на ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» (рисунок 3):
- ИКЗ 1 на опоре №70;
- ИКЗ 2 на опоре №150;
- ИКЗ 3 на опоре №6/5;
- ИКЗ 4 на опоре №296;
Рисунок 3 - Схема ВЛ-10кВ №9 ПС 35/10кВ «Шепино» после монтажа реклоузеров и индикаторов короткого замыкания Указанная на рисунках компоновка индикаторов короткого замыкания совместно с использованием реклоузеров позволяет поделить воздушную линию на восемь электрически связанных частей, каждая из которых защищена одним из перечисленных устройств.
Выводы. При использовании средств дистанционного поиска повреждений сократится время устранения аварийной ситуации, так как после отключения коммутационного аппарата будет известно ориентировочное место и характер повреждения [16,17].
Это приведёт к повышению надёжности электроснабжения потребителей за счет принятия оперативным персоналом необходимых решений. Сократит затраты на устранение аварийных ситуаций, уменьшение недоотпуска электроэнергии потребителям.
Проведенные усредненные расчеты, показали, что экономия финансовых затрат при использовании средств дистанционного поиска повреждений составит примерно 36,39%.
Список использованных источников:
1. Виноградов, А.В. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей / Виноградов, А.В. Перьков Р.А.// ВЕСТНИК НГИЭИ. -2015. - №12(55). - С. 12-20.
2. Астахов С.М., Беликов Р.П. Состояние и пути повышения
Анализ
эффективности функционирования распределительных сетей в агропромышленном комплексе. Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2011. Т. 29. № 2. С. 106-108.
3. Фомин И.Н. Запрет включения выключателя АВР при дистанционном контроле аварийных отключений в линии электропередачи // Науковий вюник Нацюнального ушверситету бюресурав i природокористування Украши. Серiя "Техшка та енергетика АПК". К.: ВЦ НУБШ Украни, 2015. Вип. 209. ч.2. стр.111117.
4. Комарова А.А. Анализ динамики состояния линий электропередачи 6-20 кВ/ А. А. Комарова, А.В. Виноградов //В сборнике: Энергосбережение и эффективность в технических системах Материалы IV Международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Тамбовский государственный технический университет . - 2017. -С. 293-294.
5. Регистратор протекания тока замыкания на землю для опор линии электропередачи: пат. 2335053 Рос. Федерация: МПК H 02 H 3/16/ В.А. Чернышов, А.И. Гавриченко, Л.А. Чернышова; заявитель и патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. - № 2007134938/09; заявл. 19.09.2007; опубл. 27.09.2008, Бюл. № 27. - 4 с.
6. Способ идентификации опоры с замыканием на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью: пат. 2317624 Рос. Федерация: МПК H 02 H 3/16/ В.А. Чернышов, А.И. Гавриченко; заявитель и патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. - № 2006136746; заявл. 16.10.2006; опубл. 20.02.2008, Бюл. № 5. - 4 с.
7. Способ предотвращения повреждений на воздушных линиях электропередачи проходящих по лесным труднодоступным просекам: пат. 2441365 Рос. Федерация: МПК A01G23/00/ В.А. Чернышов, А.Ию Гавриченко, Е.А. Печагин, Л.А. Чернышова; заявитель и патентообладатель Орловский государственный аграрный университет. - № 2010131306; заявл. 26.07.2010; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 13. - 4 с.
8. Фомин И.Н., Беликов Р.П. Алгоритм дистанционного контроля головного выключателя линии электропередачи // Вестник ОрелГАУ, №4(61), 2016 г. С. 72-77.
9. Астахов С.М., Беликов Р.П. Разработка устройства для измерения сопротивления изоляции постоянному току электрооборудования. / Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2013. № 3. С. 55-60.
10. Фомин И.Н., Суров Л.Д. Дистанционный контроль над
действиями выключателей в кольцевой сети // Вестник ОрелГАУ. 2012. №5(38). С.163-166.
11. Способ дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации: пат. 2461109 Рос. Федерация: Н02Н3/16 G01R31/08/ 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. - 4 с.
12. Способ мониторинга технического состояния изоляции элементов воздушной линии электропередачи Виноградов А.В., Чернышов В.А., Семенов А.Е., Мороз А.О.- Агротехника и энергообеспечение. 2014. № 3 (3). С. 64-68.
13. Фомин И.Н., Беликов Р.П. Запрет включения АВР выключателя в кольцевой сети // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (67). С. 93-99.
14. Глыбина Ю.Н. Анализ видов и количества повреждений в электрических сетях класса напряжения 6-10 кВ /Глыбина Ю.Н., Беликов Р.П., Фомин И.Н. //Агротехника и энергообеспечение.- 2017.-№ 3 (16).- С. 43-49.
15. Гавриченко А.И., Беликов Р.П. Разработка автоматизированной информационно-измерительной системы контроля и прогнозирования профессиональных рисков на электросетевых предприятиях агропромышленного комплекса / Науковий вюник НУБШ Украши. Серiя: Техшка та енергетика АПК. 2015. № 209-2. С. 80-86.
16. Виноградов А.В., Бородин М.В., Волченков Ю.А., Пешехонова Ж.В. Совершенствование деятельности по энергосбережению и по осуществлению технологических присоединений филиала ОАО "МРСК Центра" - "Орелэнерго": Монография. Орел: Орел ГАУ, 2015. с.195
17. Бородин М.В., Виноградов А.В., Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии Монография / Орёл: Изд-во Орёл ГАУ, 2014. - 185 с.
Беликов Р.П., кандидат технических наук, доцент;
Фомин И.Н., старший преподаватель ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»
USE OF MONITORING AIDS AND SWITCHING FOR DISTANT SEARCHING AND RECTIFICATION OF FAULTS IN RELATION TO EXTENSIVE ELECTRICAL NETWORKS OF 6 (10) KV
Belikov R.P., Fomin I.N.
Abstract. The modern high-mechanized and electrified agriculture imposes increased requirements to reliability and uninterrupted operation of power supply. Nedootpusk the electric power, breaks in power supply of the enterprises of agro-industrial complex involve as the direct economic loss connected with his restoration, and technological, caused by damage of agricultural products. The electrosupplying organizations at the same time also sustain losses because of a non-payment of the nedootpushchenny electric power. Therefore, the consumer and the producer of the electric power are interested parties in increase in reliability of power supply. Increase in efficiency of agricultural production is connected with uninterrupted power supply of agricultural consumers. Implementation of this task imposes increased requirements to reliability of power supply which level remains low now. Data of emergency statistics demonstrate that 70-80% of all breaks in power supply of agricultural consumers happen because of damages to networks of 6-10 kV, and 90% of these damages are the share of air-lines. In a complex of the actions directed to increase in reliability of power supply the important place belongs to development and improvement of the means allowing to accelerate search of damages to air electrical networks of 6-10 kV. When using means of remote search of damages time of elimination of an emergency will be reduced and will be reduced undersupply of electric power.
Keywords: air-tracks, damage B., emergency disconnecting, reasons of damages B., indicators short circuit, controlled from distance query of damages facilities.
Belikov R.P., candidate of technical sciences, associate professor
Fomin I.N., Senior Lecturer Russia, Orel, FSBEI HE Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin
