Определение места повреждения в рудничных силовых сетях Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

© В.В. Корейский, А.С. Мыреев, 2003

YAK 621.316.176

В.В. Коренский, А.С. Мыреев

ОПРЕАЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖАЕНИЯ В Р"АНИЧНЫХ СИЛОВЫХ СЕТЯХ

ординаты повреждения (У), величины сопротивления утечки ^ [4].

Z

BX

= Z е

BX

JVbx

Эффективность эксплуатации систем электроснабжения зависит от времени бесперебойной ее работы. Значительные временные потери связаны с простоями силовых сетей вызванными определением места повреждения (ОМП) изоляции последних.

Точность ОМП различными методами и устройствами связана с рядом факторов, мешающих его проведению. Совершенствование устройств использующих старые методы ОМП не приводит к значительному снижению погрешности и времени поиска повреждения.

Ряд устройств ОМП черпает информацию о координате повреждения по изменению входных параметров сети. Основным мешающим фактором в этом случае становится неизвестное сопротивление утечки ^ в месте повреждения, которое добавляется к входным сопротивлениям Rвx или 7вх на постоянном или переменном токе соответственно. Использование дожигания изоляции до значения Rу = 0 экономически не выгодно, а в случае наличия пожаро-или взрывоопасной среды просто неприемлемо.

ОМП по изменению входных параметров силовых сетей на оперативной частоте был предложен коллективом авторов еще в 1980 году [1] и реализован в устройствах [2, 3].

Общеизвестно, что входное сопротивление 7вх линии с распределенными параметрами, к которым можно отнести силовые сети, является функцией многих переменных, первичных R0, Ь0, С0, и С0 и вторичных 7С и у параметров, длины линии (1) и ко-

= 2 %2сНГУ +

~В %2shyy + %Б°Ьуу

где 7В - волновое сопротивление; у - коэффициент распространения;

72 - сопротивление нагрузки.

Для исключения влияния участка силовой сети за местом повреждения (х) линия нагружена на сопротивление 7В. В результате сопротивление нагрузки линии длиной у определяется

R, ■(Rb + jXb )

Ry + RB + jXB

(2)

^у ' ^''В ^ В

Совместное решение уравнений (1) и (2) с учетом компенсации параметров линии до возникновения повреждения позволяет определить аргумент приращения входного сопротивления после возникновения в ней повреждения

Аф = а:--?- ХВк - «2)2(2аУ - с!г2аУ)|- _

Ф -ЯВ [( - [)2 (2ау - ^2ау)-

- 1)[ХБ созову - 5)- ЯВ $,т{2ву + 5)] (3)

- 0\ЯВ соз(2ву - 5)+ ХВ 8т(2ву + 5)

Коррекция выражения (3) и дает возможность уменьшить нелинейность зависимостей Аф = ^у), что значительно снизит методическую погрешность ОМП.

Основным недостатком рассмотренного способа ОМП и устройства его реализующего наличие семейства кривых Аф в функции величины тока утечки 1у через место повреждения.

Новым решение для ОМП для силовых сетей является использование метода сравнения с мерой, предложенного автором в устройстве нахождения поврежденного элемента в аккумуляторной батарее (АКБ) [5]. АКБ представлена как устройство с распределенными параметрами R и д, параллельно которому включается модель с теми же R и д. В точки С и О, средины модели и АКБ соответственно, включен нуль индикатор (НИ). Определение поврежденной батареи осуществляется путем перемещения регулируемого сопротивления Rк вдоль модели. При совпадении RK и Rу по величине и положению наступает равновесие, что и фиксируется НИ.

Устройство, использующее выше рассмотренные методы состоит из генератора синусоидального напряжения оперативной частоты

Устройство определения координаты повреждения в силовых сетях

(Г), измерительного трехобмоточного трансформатора (Тр), двухлучевого осциллографа (ЭЛО) в качестве индикатора равновесия, модели линии (М) с перемещающимся сопротивлением ^к) и линии (Л) с возникшим в ней повреждением изоляции ^у).

Дальнейшие шаги по реализации устройства ОМП в силовой сети (рисунок) являются слиянием, взятых выборочно, методов и приемов двух ранее рассмотренных устройств [2,5]. При этом выполняются следующие действия.

1. Определяются параметры различных силовых сетей и создаются их физические модели (М) [3].

2. Выбирается частота генератора оперативного напряжения (Г) из условия, длина линии 1 равна четверти длины волны генератора (Г), 1 = Х/4, а следовательно, частота генератора (Г) f = и/41. Это позволяет однозначно определять характер входных сопротивлений линии и модели в различных режимах.

3. Возникшее повреждение изменяет величину 7вх линии и уравновешивается 7вх модели за счет перемещения сопротивления Rк вдоль ее длины.

4. Индикатор равновесия ИР в предложенном устройстве позволяет контролировать отношения, как амплитуд, так и фаз входных величин.

Проанализируем возможные режимы работы линии при различных значениях, как Rу, так и ее координаты у.

1. Режим короткого замыкания линии четвертьволновой длины ^у = 0), во всем диапазоне координаты повреждения (у), описывает сопротивление активно-индуктивного характера ^Вх.кЗ = jZCthYy.

Это вызовет отставание на угол фкзл вектора тока 1КЗ.Ё от вектора Э.Д.С. генератора ЕГ и оно будет тем больше, чем ближе координата короткого замыкания к концу линии, т.е. при у приближающемся к 1.

Аналогичные изменения происходят в модели линии при перемещении сопротивления Rк =0 вдоль ее длины.

Так: а) при ум < ул имеем фм < фл, а Zвx.м < Zвx.л ; в) при ум = ул имеем фм = фл, т.о. Zвx.M =

^х.л;

с) при ум > ул имеем фм > фл Zвx.м > Zвx.л.

2. В режиме холостого хода линии ^у стремящееся к <ю) все значения входного сопротивления носят активно-емкостной характер 2вх.хх = - jZ

ССЛуу. Такое сопротивление вызовет опережение тока 1ххл по отношению к ЕГ и оно будет уменьшаться по мере приближения у к 1.

При этом отношения параметров модели к линии следующие:

а) есёи ум > Уть то фм < ^ т.к. ^х.м < ^х.л;

в) если ум = ул, то фм = фл, и Zвx.м = Zвx.л;

с) есёи ум < уть то фм > фл, а ^х.м > ^х.Л.

Направление вращения фазовых характеристик на экране осциллографа различно и зависит от знаков аргументов двух сигналов, это позволяет судить о направлении движения к точке повреждения на модели в зависимости от режима работы линии.

- К.З. вращение луча по часовой стрелке до повреждения, против - за повреждением;

- Х.Х. вращение луча по часовой стрелке за повреждением, против - до повреждения.

3. Режим работы линии на произвольную нагрузку интересен с точки зрения величины входного сопротивления линии ZВХ в функции сопротивления утечки Ry в месте повреждения изоляции. Характер изменения 7вх приближенно повторяет 2вх.кЗ при Ry < ^В и ^вх.хх при ^ > 2в.

Перемещение сопротивления Rк в модели приводит к изменению сопротивления ZBX.М по отношению к Zвx.л. Сопротивление RK включается параллельно сопротивлению участка модели линии, длиной хм, за местом повреждения работающей в режиме холостого хода на расстоянии Ум от начала линии.

Моментом отсчета координаты повреждения является равенство входных сопротивлений линии и модели по модулю ZBX.Л = ZBX.М, и аргументу фвх.Л = фвх.М, что возможно при равенстве расстояний ум = уЛ и сопротивлений калиброванного и утечки Rк = Ry.

Реальность создания устройства ОМП подтверждена испытаниями проведенными в лаборатории ТОЭ каф. ОПД ПТИ(ф)ЯГУ методами машинного и физического моделирования. В настоящее время ведутся работы по определению параметров силовых сетей различного типа на подземных горных работах по методике изложенной в [3]. Результатом этой работы будет библиотека параметров силовых сетей являющаяся отправной точкой для создания модели линии в ее машинном и физическом вариантах, как составной части устройства ОМП.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корейский В.В, Бунько В.А, Трач А.И. Способ определения расстояния до места повреждения в силовых сетях. А.с. № 759993, 1980.

2. Корейский В.В, Бунько В.А, Трач А.И. Устройство для определения места повреждения в силовых сетях. А.с. № 646275, 1978.

3. Коренский В.В, Белый М.М. Устройство измерения параметров

силовых сетей и определения места повреждения (ОМП) изоляции. V Мирнинская городская научно-практическая конференция. Образование. Общество. Технический прогресс. 1999.

4. Коренский В.В. Возможность применения частотного метода определения места повреждения в силовых сетях горных предприятий. Сб.

Образование и технический прогресс на рубеже хх1 века. 2001.

5. Коренский В.В. Способ определения места повреждения изоляции тяговой аккумуляторной батареи. Сб. «Наука и образование» № 2,. Якутск, 1999.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Коренский В.В, Мыреев А.С. - ПТИ (ф) ЯГУ.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Ш

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания:

Число сохранений:

Дата сохранения:

Сохранил:

Полное время правки: 7 мин.

Дата печати: 09.11.2008 0:42:00

При последней печати страниц: 2

слов: 1 210 (прибл.)

знаков: 6 901 (прибл.)

КОРЕНС~1

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB8_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do Коренский В

ART

30.06.2003 12:14:00 5

30.06.2003 12:19:00 Гитис Л.Х.