CC BY
229
Библиографический список
1. H. S. Hippert, Neural networks for short-term load forecasting: a review and evaluation IEEE Trans, H. S. Hippert, C. E. Ped-reira, R. C. Souza, Power Systems, Athens, 2001, 16, pp. 44 — 55.
2. P. J. Brockwell, R. A. Davis, Introduction to Time Series and Forecasting, Springer, New York, 1996.
3. V. Kaminski, The challenge of pricing and risk managing electricity derivatives, The US Power Market, Risk Books, London, 1997.
4. J. F. Kreider, J.S. Haberl, Predicting Hourly Building Energy Use: The Great Energy Predictor Shootout — Overview and Discussion of Results, ASHRAE Transactions, 1994, 100, pp. 1104-1118.
5. S. Ruzic, Weather sensitive method for short-term load forecasting in electric power utility of Serbia, S. Ruzic, A. Vuckovic, N. Nikolic, IEEE Transactions on Power Systems, 2003, 18, pp. 1581-1586.
6. Aayush Goel, Agam Goel, Regression Based Forecast of Electricity Demand of New Delhi, International Journal of Scientific and Research Publications, Volume 4, 2014.
7. A Eisa, S. Hassan, A methodology for Electric Power Load Forecasting, Alexandria Engineering Journal, 2011, 50, pp. 137-144.
8. C. Saraswata, E. Zivot, A new method of projectcion-based inference in GMM with weakly identified nuisance parameters, Department of Economic, University of Washington, 2009, Issue 164 (2).
9. Четыркин, Е. М. Статистические методы прогнозирования / Е. М. Четыркин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Статистика, 1997. — 199 с.
10. Бучатская, В. В. Методика определения интервальных оценок при прогнозировании методами экстраполяции / В. В. Бучатская // Вестник Адыгейского гос. ун-та. Сер. 4. Естественно-математические и технические науки. — 2012. — № 3 (106). — C. 136-140.
КОСТИН Николай Сергеевич, ассистент кафедры информатики и вычислительной техники.
Адрес для переписки: [email protected] ГРИЦАИ Александр Сергеевич, старший преподаватель кафедры информатики и вычислительной техники.
Адрес для переписки: [email protected] Статья поступила в редакцию 18.03.2016 г. © Н. С. Костин, А. С. Грицай
УДК 621313 Т. А. НОВОЖИЛОВ
А. Н. НОВОЖИЛОВ А. А. ЛЯШКОВ Е. М. ВОЛГИНА
Омский государственный технический университет
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Республика Казахстан
ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПРОВОДНИКЕ ДЛЯ НУЖД РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ_
Современные трансформаторы тока широко используются в релейной защите. Они имеют значительные размеры и стоимость из-за обеспечения необходимого класса изоляции первичной обмотки относительно сердечника и вторичной обмотки. В предлагаемой работе сделан анализ известных методов измерения переменного тока в проводнике для нужд релейной защиты с целью выбора того метода, который поможет избавиться от этих недостатков. Окончательный выбор типа измерительного преобразователя для реализации того или иного устройства защиты электроустановок основывается на его возможности использования, точности измерений и стоимости. Ключевые слова: методы измерения, переменный ток, трансформатор тока, измерительные преобразователи.
Введение. Видов первичных измерительных преобразователей тока много. В настоящее время в релейной защите основным видом является трансформатор тока [1, 2]. Он имеет ферромагнитный сердечник и две обмотки. Его первичная обмотка подключается к цепи измеряемого тока, а вторичная — к токовым обмоткам реле защиты. В качестве вторичного преобразователя часто используют трансреакторы. Они состоят из ферромагнитного сердечника с воздушным зазором и двух обмоток. По его первичной обмотке протекает измеряемый ток, а во вторичной индуцируется пропорциональная ему ЭДС.
Известно, что современные высоковольтные трансформаторы тока и трансреакторы имеют значительные размеры и стоимость из-за обеспечения необходимого класса изоляции первичной обмотки относительно сердечника и вторичной обмотки. На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току А1 10 %, а по углу 5 — 7 % [1].
В то же время известно много других методов измерения токов в проводниках, которые позволяют
Рис. 1. Схематическое изображение использования магнитного трансформатора тока
использовать для этого более простые и дешевые устройства.
То есть вопрос о переходе с трансформаторов тока на другие датчики тока настолько значителен, что в 2001 году он рассматривался специально на 38-й сессии СИГРЭ в Париже на заседании, посвященном теме замены трансформаторов тока новыми датчиками тока и влиянию их на проектирование защит. Однако вопрос такого перехода невозможен без анализа достоинств и недостатков всех наиболее известных способов контроля тока в проводниках, что и осуществляется в этой работе.
Магнитные трансформаторы тока (МТТ) предназначены для питания токовых цепей релейной защиты в установках высокого напряжения [1, 3]. Схематическое изображение использования МТТ приведено на рис. 1, где по проводу 1 высокого напряжения протекает подлежащий контролю ток 1(1), который создает магнитное поле и индуктирует в обмотке 2 МТТ электродвижущую силу е(1).
Удобство такой системы состоит в том, что обмотку МТТ можно размещать на заземленных элементах конструкции электрического устройства на безопасном расстоянии от высоковольтного проводника с контролируемым током 1(1) [1]. По рис. 1 в соответствии с законом Био — Савара —Лапласа магнитная индукция от проводника с током
В = |10.1/2эт,
(1)
где I — амплитудное значение контролируемого тока в проводнике; г — расстояние.
Если в МТТ в качестве обмотки используется плоская катушка [3] с размерами <3 к.Ик, то амплитуда индуцированной в ней ЭДС
е =—М .(<1/<1).81Пф,
мтт мтт ^ ' т'
(2)
где ф — угол между вектором индукции 15 магнитного поля от проводника с током и плоскостью обмотки МТТ; Ммтт — взаимная индуктивность провода с током и обмоткой преобразователя, который зависит от размеров МТТ и расстояния между проводом с током и МТТ при ф = 90°
Из выражения (1) видно, что сокращение расстояния между проводником с контролируемым током и обмоткой МТТ вдвое приводит к увеличению индуцируемой в ней ЭДС в четыре раза. С целью повышения электромеханических характеристик МТТ это расстояние должно быть минимальным. Однако минимально возможное расстояние ограничено изоляционными свойствами среды. Сократить его в несколько раз можно, если обмотку МТТ поместить в полый опорный изолятор, как это показано на рис. 2а, где 1 — проводник с током, 2 — обмотка МТТ, 3 — полый опорный изолятор, являющийся защитой обмотки МТТ от электрических и механических повреждений [4, 5].
Если МТТ используется для контроля тока в проводе одной из фаз трехфазной линии, то для него помехами будут являться магнитные поля от токов в других фазах, от токов утечек на землю и токов в соседних линиях.
От влияния этих полей в значительной мере можно отстроиться по-разному. Так, в американской конструкции [5] датчик соленоидального типа расположен в головке полого опорного изолятора, поддерживающего провод с контролируемым током, как показано на рис. 2а. При этом коэффициент помехи не превышает 0,02.
В [4] для этого используется ферромагнитный сердечник П-образной формы и две обмотки с одинаковым числом витков, которые наматываются на полюса этого сердечника. Эти обмотки соединяют встречно последовательно или встречно параллельно, как это показано на рис. 2 б. Такая конструкция МТТ значительно лучше защищена от помех.
В [6] для компенсации помех от магнитных полей токов других фаз, кроме основной, используют дополнительные обмотки. При контроле тока в проводе одной из фаз обмотки всех трех датчиков соединяются последовательно. Защиту от помех со стороны токов в земле и в соседних линиях предложено осуществлять с помощью магнитных экранов.
Такие конструкции МТТ целесообразно использовать только при напряжении до 35 кВ включительно. Для более высоких напряжений стоимость устройства резко возрастает, так как для его реализации потребуется полый несоставной опорный изолятор специальной конструкции на это напряжение.
Принципиально новый эффект в смысле защиты от помех можно получить, применяя остронаправленные дифференциальные датчики МТТ, которые разработаны в ОРГРЭС [7]. Вид одного из них приведен на рис. 3.
В данном случае дифференциальный магнитный датчик встроен в сдвоенную гирлянду подвесных изоляторов 1, поддерживающую провод 2 с контролируемым током. Роль П-образного сердечника
Рис. 2. Конструктивные особенности простейших МТТ
Рис. 3. Магнитный трансформатор тока ОРГРЭС типа ТВМГ
выполняют коромысло 3 и серьги 4 и 5 гирлянд со стороны заземленной траверсы опоры. На серьги, как полюса сердечника, надеты катушки 6 и 7. В данной конструкции магнитная связь катушек с проводом улучшена благодаря тому, что магнитный поток, вызывающий ЭДС полезного сигнала, частично проходит по ферромагнитным элементам подвесных изоляторов гирлянды. МТТ типа ТВМГ устанавливают непосредственно на линии высоковольтного распределительного устройства. В открытом распределительном устройстве используют МТТ типа ТВМП. Его, как правило, устанавливают на стойке разъединителя контролируемого присоединения.
Очевидно, мощность, отдаваемая МТТ, в сравнении с мощностью ТТ невелика. В связи с этим практическое применение МТТ в схемах релейной защиты возможно лишь благодаря разработке специальных устройств релейной защиты с малым потреблением токовых цепей.
Рассмотренные особенности МТТ и определяют область их использования. Так, МТТ могут найти широкое применение для питания токовых защит понизительных трансформаторов подстанций без выключателей на стороне высшего напряжения. В связи с тем, что МТТ не имеют гальванического контакта с высоким напряжением, их установку и проверку можно осуществлять без снятия напряжения. Принципиально возможна реализация переносных защитных комплектов в виде МТТ и защитного устройства для вновь вводимого оборудования.
МТТ могут быть применены в некоторых устройствах системной и подстанционной автоматики, в частности для питания устройств, предназначенных для определения поврежденного участка на линиях высокого напряжения.
Катушка Роговского, а также ее достоинства и недостатки известны давно [8]. Однако при появлении недорогих цифровых микропроцессоров с памятью
и АЦП они обрели второе дыхание. В результате были разработаны промышленные датчики тока [9], в которых погрешность измерения тока в диапазоне от 70 мА до 70 А не превышает 0,1 %. Принцип работы этих датчиков основан на измерении напряжения на выводах нескольких прямоугольных катушек, размещенных рядом с проводником, как показано на рис. 4а. Плоскость каждой из соединенных последовательно катушек перпендикулярна силовым линиям поля.
Основной проблемой преобразователей на основе катушки Роговского является обеспечение надежной защиты от внешних магнитных полей, особенно низкочастотных. Поскольку экранирование здесь неэффективно, то эти поля могут существенно увеличить погрешность измерения. Однако по сравнению с МТТ эти катушки меньше, легче и дешевле. Так как ферромагнитный сердечник отсутствует, то они способны обеспечить широкую полосу частот без искажения сигнала.
На основе катушки Роговского ОЗАП Мосэнерго [10] разработал оригинальный МТТ нулевой последовательности в виде двух многовитковых спиралей. Влияние внешних полей уменьшается за счет использования двух спиралей, намотанных в разных направлениях. Схематическое изображение такого МТТ приведено на рис. 4б.
Точность измерения токового датчика на основе катушки Роговского невысока, т.к. коэффициент передачи, определяемый, в основном, значением индуктивности М, зависит от физических параметров, которые трудно контролировать при массовом производстве.
В настоящее время технологический разброс параметров катушки Роговского составляет 2 — 5 %.
Оптоволоконные преобразователи тока Их работа основана на эффекте Фарадея. Обычно эти преобразователи используются в высоковольтных оптических измерительных трансформаторах тока и преобразователях тока [11]. В качестве чувствительного элемента в них используется токовая головка из одного или нескольких витков оптического волокна, по которому проходит лазерный луч. Проводник с контролируемым током в центре пересекает плоскость этих витков. В результате, под действием магнитного поля тока, происходит поворот плоскости поляризации лазерного луча. Угол поворота пропорционален произведению длины пути светового луча в среде оптического волокна вдоль силовой линии магнитного поля на его напряженность.
Токовая головка устанавливается на вершине изоляционной колонны, как показано на рис. 5 а. Эта колонна выполняет функцию опоры токоведущей
Рис. 4. Схематическое изображение преобразователя тока в виде катушки Роговского
Рис. 5. Структурная схема оптоволоконного датчика тока с электронно-оптическим блоком
шины. Оптическое волокно проходит внутри этой колонны и соединяется с электронно-оптическим блоком, электрический сигнал на выходе которого пропорционален измеряемому току [12—14]. При этом первичный оптический преобразователь может быть удален от блока электроники на 450 — 900 м.
Упрощенная блок-схема одного из типов оптоволоконного датчика тока приведена на рис. 5б. Она имеет источник оптического сигнала, который с помощью разветвителя преобразуется в два право-и левополяризованных сигнала с противоположными направлениями вращения. В оптической петле из N витков, под действием магнитного поля проводника с током I, в соответствии с эффектом Фарадея, один из этих сигналов ускоряется, а другой замедляется. В следующем круговом поляризаторе эти сигналы преобразуются в линейно поляризованные световые потоки с плоскостями поляризации, сдвинутыми на угол
Aj = 4V-N-I,
(3)
где V — постоянная Верде, которая характеризует магнитное вращение плоскости поляризации в веществе и зависит от свойств вещества, длины волны и монохроматичности излучения.
Оптоволоконные преобразователи тока используются для измерения переменных или постоянных токов и имеют высокие потенциальные возможности. К ним следует отнести широкий диапазон измерений, линейность преобразования сигнала и устойчивость оптоволоконных информационных каналов к внешним электромагнитным помехам, широкий частотный диапазон и низкие массогаба-ритные показатели.
Так, например, выпускаемые канадской компанией N х! Phase Corporation оптоволоконные трансформаторы тока способны обеспечить класс точности измерений не хуже 0,25 и возможность измерения до 100 гармоник. При этом его вес для класса напряжения 220 кВ составляет порядка 65 кг при массе традиционных трансформаторов в пределах от 900 до 1100 кг.
Использование оптоволоконных преобразователей тока особенно эффективно в электрических сетях среднего и высокого напряжения в связи с тем, что такие сложные вопросы, как обеспечение изоляции, решаются автоматически, за счет физической природы преобразования.
Несомненным недостатком оптоволоконных трансформаторов тока является высокая сложность и стоимость по сравнению с традиционными ТТ [13, 14]. Другими существенными недостатками являются большие размеры электронно-оптического блока и его вес. При этом потребляемая мощность составляет не менее 100 Вт.
В то же время затраты на организацию точки учета электроэнергии с использованием ОТТ уже сейчас, при напряжениях 110 кВ, значительно ниже, чем с применением традиционных ТТ.
Учитывая указанные достоинства и недостатки оптоволоконных трансформаторов тока, можно утверждать, что в настоящее время развивать релейную защиту и автоматику на основе ОТТ, без одновременного использования получаемой от ОТТ информации в системах учета электроэнергии, нецелесообразно [15].
Гальваномагнитные преобразователи тока. Их принцип действия основан на эффекте Холла [16]. Эффект Холла заключается в появлении напряжения на концах полоски проводника или полупроводника, помещенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Конструкции гальваномагнитных преобразователей тока с использованием датчика Холла приведены на рис. 6, где 1 — проводник с измеряемым током; 2 — ячейка Холла; 3 — операционный усилитель; 4 — вторичная обмотка; 5 — термочувствительный резистор.
С учетом направления магнитного поля для медного проводника с током напряжение Холла составляет ±24 мкВ/кГс, а для полупроводника свыше ±110 мВ/кГс. Этого вполне достаточно для построения промышленных датчиков тока, главными преимуществами которых являются отсутствие вносимых потерь и «естественная» гальваническая развязка. В линейных датчиках Холла выходное напряжение пропорционально приложенному магнитному полю, за исключением режимов симметричного насыщения. На рис. 6а и 6 б схематически представлены преобразователи тока разомкнутого и замкнутого типов.
Преобразователи замкнутого типа имеют компенсирующую обмотку, что позволяет обеспечить высокую точность и более широкую полосу пропускания. Они не имеют выходного смещения при нулевом токе, а их чувствительность прямо пропорциональна числу витков компенсирующей обмотки. Однако по стоимости они приближаются к трансформаторам тока.
Рис. 6. Преобразователи тока на эффекте Холла разомкнутого и замкнутого типа
Рис. 7. Магниторезистивный преобразователь тока
По сравнению с резистивными датчиками тока, приборы на основе ячейки Холла имеют более узкий частотный диапазон, паразитное напряжение смещения (в некоторых конструкциях), низкую точность, высокую стоимость и требуют для работы внешний источник питания.
Достоинства [15]: высокая точность, возможность измерять постоянную составляющую, миниатюрность — присущи измерительным преобразователям тока (ИПТ) на основе эффекта Холла. Такие ИПТ находят широкое применение в силовой электронике и в системах управления электроприводами. Но применительно к высоковольтным цепям их основное достоинство — миниатюрность — исчезает: магнитный концентратор, в воздушный зазор которого помещается измерительный преобразователь напряженности магнитного поля, созданного измеряемым током, должен иметь большой диаметр, чтобы обеспечивать необходимое расстояние концентратора от высоковольтного проводника с измеряемым током. Второй недостаток ИПТ на основе эффекта Холла — это необходимость подключения указанного измерительного преобразователя к стабильному источнику постоянного тока [17 — 20].
Магниторезистивные преобразователи. Маг-ниторезистивный эффект Гаусса заключается в изменении удельного сопротивления полупроводниковых материалов в магнитном поле. Если прямоугольную пластину из проводника или полупроводника поместить в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, направление которого перпендикулярно вектору индукции магнитного поля, то омическое сопротивление пластины возрастает. Это явление называют поперечным эффектом Гаусса. Если магнитное поле направлено параллельно направлению тока, то наблюдается продольный эффект Гаусса. Следует отметить, что при продольном эффекте изменение сопротивления незначительно, поэтому он не получил большого применения.
Зависимость удельного сопротивления полупроводника под действием магнитного поля можно описать уравнением (4)
р.В = р0.(1+АВ2/1 + |12В),
(4)
где р0 — удельное сопротивление при В = 0; А — постоянная.
Из формулы (4) следует, что при малых В (цВ <<1) удельное сопротивление р квадратично зависит от индукции В, а при больших значениях индукции удельное сопротивление достигает насыщения. Приближенно изменение удельного сопротивления от магнитной индукции В можно определить по уравнению (5)
Р(В) = Р0 [1 + (ЦВ)П ^
(5)
где п=(1 —2) — в зависимости от величины (цВ).
Магниторезистивный эффект зависит также от направления магнитного поля и размеров образца. Эффект наиболее ярко выражен у пластин, имеющих форму диска Корбино, а также у некоторых сложных конфигураций.
Магниторезистивные преобразователи способны обеспечить точность и линейность до 0,1 ... 0,2 % при измерении постоянных и переменных токов до 200 А при частотах до 500 кГц и не вносят потерь [9]. Однако для их реализации требуется внешний источник, при этом они подвержены влиянию внешних магнитных полей. Последняя проблема в значительной мере снимается применением последовательно соединенных пар магниторезисторов, расположенных встречно по отношению к внешнему магнитному полю. Приемлемая температурная стабильность и помехоустойчивость достигается путем соединения магниторезисторов в преобразователе в мостовую схему, как показано на рис. 7.
Дополнительные преимущества магниторезистив-ных преобразователей тока заключаются в значи-
Рис. 8. Конструктивные особенности токовой защиты на герконе
тельно меньших размерах и весе, а также в существенно более высокой чувствительности по сравнению с преобразователями Холла и трансформаторами тока, отсутствие остаточной намагниченности после перегрузки, широкий частотный диапазон благодаря низкой индуктивности магниторезис-торов.
Следует также добавить, что магниторезисторы и магнитодиоды не нашли широкого применения для измерения токов, так как первые реагируют на модуль магнитного поля, а вторые имеют нелинейности, существенно ограничивающие область применения.
Магнитоуправляемые контакты, или герконы представляют собой особый вид преобразователей тока, так как выполняют функцию измерительного аналого-дискретного преобразователя. Обычно гер-коны выполняют в виде заполненного инертным газом стеклянного баллона с впаянными в него ферромагнитными контактами [11]. Принцип управления током, протекающим по шине, как показано на рис. 8, где представлена конструкция максимальной токовой защиты на герконе (МТЗГ), которая разработана на кафедре «Электроэнергетика» в Павлодарском государственном университете для установки ее в ячейке комплектного распределительного устройства (КРУ) на рабочее напряжение 6—10 кВ [21].
В этой защите преобразователь тока выполнен в виде геркона 1 с обмоткой 2, которые закреплены внутри опорного изолятора 3. Этим обеспечивается защита геркона 1 и обмотки от высокого напряжения в проводнике с контролируемым током 1(1). Использование опорного изолятора 3 позволяет располагать геркон в непосредственной близости от токоведу-щего провода и снизить нижний уровень тока срабатывания этого геркона.
Расширить область рабочих токов преобразователей тока на герконах можно за счет использования герконов с более низкой напряженностью магнитного поля срабатывания, а также путем подмагничи-вания геркона постоянным магнитом [22] или с помощью обмотки, подключаемой к источнику тока.
Недостатками герконов являются: получение информации в дискретной форме; изменение электромеханических характеристик в процессе эксплуатации в среде переменных магнитных полей; наличие нижнего порога срабатывания и значительный разброс характеристик, сопоставимый с разбросом характеристик с полупроводниковыми элементами.
Выводы. Окончательный выбор типа измерительного преобразователя для реализации того или иного устройства защиты электроустановок основывается на его возможности использования, точности измерений и стоимости.
Библиографический список
1. Федосеев, А. М. Релейная защита электрических систем /
A. М. Федосеев. - М. : Энергия, 1976. - 559 с.
2. Беркович, М. А. Основы техники релейных защит / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. А. Семенов. — М. : Энерго-атомиздат, 1984. — 232 с.
3. Юренков, В. Д. Трансформаторы тока антенного типа /
B. Д. Юренков // Труды ВНИИЭ. - 1965. - Вып. 20. - 152 с.
4. Казанский, В. Е. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты / В. Е. Казанский. — М. : Энергия, 1969. — 184 с.
5. Stein, L. В. Новое устройство для измерения тока / L. В. Stein // Энергетические системы и электротехническое оборудование. — М. : Госэнергоиздат, 1963. — № 65. — 356 с.
6. Сирота, И. М. Схемы индукционного измерения тока в трехфазных цепях высокого напряжения / И. М. Сирота // Электричество. - 1967. - № 4. - С. 22-24.
7. А. с. 186027 CCCH, МПК G01r. Дифференциальный датчик для измерения тока / В. Е. Казанский, А. П. Кузнецов. -№908295/24-7 ; заявл. 25.06.1964 ; опубл. 12.09.1966, Бюл. № 13.
8. Бинс, К. Анализ и расчет электрических и магнитных полей / К. Бинс, П. Лауренсон. - М. : Энергия. - 1970. -376 с.
9. Данилов, А. Современные промышленные датчики тока /
A. Данилов // Современная электроника. - 2004. - № 10. -
C. 26-35.
10. Силаев, Ю. М. Способы и средства поиска повреждений в электросетях 6-35 кВ / Ю. М. Силаев. - М. : Информ-энерго. - 1973. - 32 с.
11. Карабанов, С. М. Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе / С. М. Карабанов, Р. М. Май-зельс, В. Н. Шоффа. - Долгопрудный : Интеллект, 2011. -408 с.
12. Чекмарев, А. Датчики тока и напряжения АВВ. От печатной платы до преобразователей-гигантов / А. Чекмарев // Силовая электроника. - 2006. - № 3. - С. 56-57.
13. Гуртовцев, А. Л. Оптические трансформаторы и преобразователи тока. Принципы работы, устройство, характеристики / А. Л. Гуртовцев // Новости электротехники. - 2009. -№ 5. - С. 36-38.
14. Ричардс, С. (AREVA T&D, Великобритания), Д. Шатрефу (AREVA T&D, Франция), Д. Толомье (AREVA T&D, Канада), Ф. Жиль (AREVA T&D, Франция). Нетрадиционные решения по измерительным трансформаторам — практика применения шин обработки данных IEC 61850-9.2 // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем : сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф., Москва, 7-10 сентября 2009 г. - М. : Науч.-инж. информ. агентство, 2009. -С. 282-291.
15. Кувшинов, Г. Е. Современные направления развития измерительных преобразователей тока для релейной защиты и автоматики : моногр. / Г. Е. Кувшинов, Д. Б. Соловьев. -Владивосток : РИО Владивосток. фил. Рос. таможен. акад., 2012. - 316 с.
16. Лебедев, В. Д. Измерительные преобразователи тока для цифровых устройств релейной защиты и автоматики /
B. Д. Лебедев, Г. А. Филатова, А. Е. Нестерихин // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем : тез. докл. - Екатеринбург, 3-7 июня 2013 г. - М. : Изд-во РНК СИГРЭ, 2013. - С. 180-182.
17. Модули LEM для измерения токов : рекламный проспект // Радио. - 1997. - № 1. - С. 79.
18. Датчики измерения тока ДИТ-500, 750 и ДТХ-1000, 1500. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 46.ПИГН.411521.003 ТО. - Истра : НИИЭМ, 2000. - 4 с.
19. Кувшинов Г. Е. Современные направления развития измерительных преобразователей тока для релейной защиты и автоматики : моногр. / Г. Е. Кувшинов, Д. Б. Соловьев. -Владивосток : РИО Владивосток. фил. Рос. таможен. акад., 2012. - С. 316.
20. Официальный сайт компании Siemens. — Режим доступа : www.siemens.com (дата обращения: 17.03.2016).
21. Новожилов, Т. А. Максимальная токовая защита на герконе / Т. А. Новожилов, А. Н. Новожилов, А. П. Попов, Н. В. Малинин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины, технологии. — 2015. — № 3 (143). — С. 251 — 253.
22. Новожилов, Т. А. Чувствительная защита от замыканий ТТНП с герконом / К. И. Никитин, А. Н. Новожилов, Д. А. Ку-дабаев, Т. А. Новожилов, О. А. Сидоров // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины, технологии. — 2013. — №2 (120). - С. 210-213.
НОВОЖИЛОВ Тимофей Александрович, ассистент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
НОВОЖИЛОВ Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор (Республика Казахстан), профессор кафедры «Электроэнергетика» Павлодарского государственного университета им. С. То-райгырова (ПГУ), Республика Казахстан. ЛЯШКОВ Алексей Ануфриевич, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Инженерная геометрия и САПР» ОмГТУ. ВОЛГИНА Екатерина Михайловна, ассистент кафедры «Электроэнергетика» ПГУ.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 10.03.2016 г. © Т. А. Новожилов, А. Н. Новожилов, А. А. Ляшков, Е. М. Волгина
УДК 621382 Д. Н. ШЕЛКОВНИКОВ
Н. Д. ШЕЛКОВНИКОВ А. В. БУБНОВ
Омский государственный технический университет
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ СНЕЖНО-ЛЕДОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Предложен способ раннего обнаружения и удаления гололедных образований с проводов линий электропередачи, при котором после воздействия на них высокочастотного тока (1=0,15 МГц), в результате проявления скин-эффекта формируется талая прослойка между проводом и гололедной муфтой, а при последующем воздействии термодинамического удара ледяная муфта легко отслаивается от провода и удаляется. Ключевые слова: линия электропередачи (ЛЭП), плавление гололЛ дныхэбразований на ЛЭП, диагностика ЛЭП.
Энергетики рассматривают обледенение ЛЭП в качестве одного из опасных бедствий. В настоящее время все энергетические сетевые компании для защиты высоковольтных линий электропередачи от гололедных образований используют только метод плавки гололеда постоянным или переменным токами. Известно, что этот метод является одним из опасных мероприятий для исполнителей работ и случайных людей окружения. Этот технологический процесс плавки гололеда предусматривает предварительные отключения электроэнергии от всех ее потребителей. А это значит, что по причине вынужденного отключения электроэнергии от потребителей нарушается вся инфраструктура жизнеобеспечения населения, т.е. нарушаются условия обеспечения безопасности. Тем более именно сегодня назрела актуальная проблема создания автоматизированной системы защиты линий электропередач, в которой предупредительные меры по предотвращению гололедных образований на воздушных линиях становятся еще более актуальными. К таким мерам отно-
сится процедура раннего обнаружения гололедных образований на проводах линий электропередачи.
Целью данной научной работы является определение способа раннего обнаружения гололедных образований, который должен быть надежным, оперативным, дистанционным, не требовать наличия телемеханического канала для передачи данных на диспетчерский пункт и позволять автоматизировать процесс обнаружения появления гололеда на проводах электролинии и своевременного его удаления, не прерывая подачи электроэнергии потребителям. При этом процесс слежения за появлением гололеда на проводах электролинии и его удаления должен быть максимально автоматизированным с исключением аварийного состояния по вине «человеческого фактора».
Для удаления снежно-ледового образования с проводов предлагается устройство [1], в котором в результате скин-эффекта формируется талая прослойка между проводом и гололедной муфтой. Затем в линию автоматически подается мощный импульс
