Уреди за определяне на местоположението на повреди по въздушни електрически линии - Училище за електротехник
В електрическите мрежи широко се използват устройства за локализиране на повреди, предимно на въздушни електрически линии с напрежение 10 kV и по-високо, въз основа на измерване на параметрите на авариен режим. Тези устройства могат да бъдат разделени на две основни групи, предназначени за локализиране на повреди при късо съединение и земно съединение.
Определяне на местата на повреди при късо съединение
Определянето на мястото на късо съединение по линиите е особено важно, тъй като изключването на линията при стабилна повреда е свързано с недостиг на електроенергия и материални щети, причинени на потребителите. В тези случаи ускоряването на търсенето на щетите има голям икономически ефект.
Устройствата за ускоряване на търсенето и локализирането на къси съединения според принципа на действие могат да бъдат разделени на две подгрупи:
1) фиксиращи устройства за определяне на разстоянието до мястото на повреда, автоматично измерване и фиксиране на съответните електрически величини по време на аварийна работа;
2) устройства за определяне на повредени участъци от линии (мрежови сензори, индикатори за късо съединение, автоматично наблюдение и запис на промените в електрическите величини по време на авариен режим).
Разработени са различни видове фиксиращи устройства, някои от които се използват успешно. В селските разпределителни мрежи с напрежение 10 kV са намерили приложение устройства от типа FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP и др., Устройството тип FMK-10 също се използва широко.
Една от най-простите опции за фиксиране на устройства е устройство, което измерва (фиксира) ток на късо съединение. В същото време, за да се определи разстоянието до мястото на късо съединение, е възможно да се реши проблемът, противоположен на този, който се разглежда при изчисляване на тока на късо съединение, а именно, като се използват известните стойности на тока на късо съединение и напрежението, се определя съпротивлението на точката на късо съединение. Познавайки това съпротивление, е лесно да се намери разстоянието до точката на късо съединение, като се използват известните мрежови параметри.
Най-широко използваните фиксиращи устройства с така наречената електрическа памет. Те се основават на използването на кондензатор за съхранение. В този случай, по време на процеса на късо съединение, запаметяващият кондензатор бързо се зарежда до напрежение, пропорционално на стойността на открития ток на късо съединение (или напрежението, съответстващо на него). След това на следващия етап към запаметяващия кондензатор се свързва четец, който управлява елемента с дългосрочна памет. По този начин горните изисквания за бързо измерване доизключване на линията под действието на релейна защита и възможност за поддържане на фиксирана стойност за дълго време.
На този принцип са разработени изброените по-горе устройства от типа FIP, които се използват в 10 kV селски мрежи.
За да се улесни практическото приложение на устройства, които регистрират тока на късо съединение, така че да не се налага да се извършват изчисления всеки път в аварийна ситуация, се използват еквитокови криви. В същото време токовете на късо съединение се изчисляват предварително за достатъчно голям брой точки от всяка изходяща линия и въз основа на резултатите от изчислението се прилагат равнотокови криви на основната част на линията и клонове с еднакви стойности на токове на късо съединение към линейната диаграма. След като определена стойност на тока на късо съединение бъде фиксирана от устройството, зоната за търсене на повреда се определя директно според линейната диаграма с еквитокови криви.
Въпреки това, най-простите устройства от типа FIP, които записват тока на късо съединение, имат редица недостатъци, включително следното: за определяне на разстоянието до точката на късо съединение са необходими допълнителни изчисления или предварително изграждане на еквитокови криви, точността на измерване (грешка на инструмента) се влияе от преходното съпротивление на мястото на повреда (предимно съпротивлението на дъгата), нивото на напрежение в мрежата, стойността на тока на натоварване (устройството всъщност измерва общия ток на товара и късо съединение ) и т.н.
По-напреднали са фиксиращите омметри, особено тези, които измерват съпротивлението. При измерване на съпротивлението, т.е. съотношението напрежение към ток, е възможно значително да се намали ефектът от променящите се нива на напрежение върху точността на измерване. Измерването на реактивното съпротивление също намалява ефекта на съпротивлението на дъгата в точката на повреда, което еосновно активен и дава възможност за калибриране на мащаба на устройството в километри. Ако в допълнение устройствата измерват тока на натоварване, предхождащ режима на късо съединение, става възможно да се вземе предвид и съответно да се намали влиянието на тока на натоварване.
Омметърът, за разлика от фиксиращите амперметри и волтметри, измерва не една, а две величини (ток и напрежение), които се подават на неговия вход. За да се намали шунтиращият ефект на товара, токът на товара, предшестващ появата на късо съединение, може да бъде измерен отделно. Всички тези стойности са фиксирани (запомнени) съгласно принципа, обсъден по-горе (в този случай токовете първо се преобразуват в пропорционални на тях напрежения) и след това, с помощта на специални вериги (преобразувателни блокове), те се преобразуват в сигнали, пропорционални на съпротивлението (общо, реактивно, като се вземе предвид токът на предишния товар и т.н.). Като се има предвид, че реактивното (индуктивно) съпротивление на линиите зависи малко от площта на напречното сечение на използваните проводници, скалите на тези устройства са градуирани в километри. Тези устройства включват фиксиращи омметри като FMK-10, FIS и др.
Устройства за определяне на повредени участъци от въздушни линии
С помощта на такива устройства е възможно да се определи посоката на търсене на точки на късо съединение на въздушни линии с напрежение 10 - 35 kV. Устройствата, като правило, се монтират в точката на разклоняване на линията - на първите опори след точката на разклонение. Те фиксират появата на ток на късо съединение, когато се появи на клон или участък от главната линия извън точката на монтаж на устройството. При търсене на късо съединение на изключена линия тези устройства получават информация за наличието (устройството е работило) или отсъствието (не е работило) на късо съединение зад мястото на монтажа му. В електрическимрежи, индикатори за повредени участъци от типа UPU-1 и по-модерни и надеждни индикатори за късо съединение от типа UKZ станаха широко разпространени.
Показателят открива появата на късо съединение с помощта на магнитен (индуктивен) датчик за ток, инсталиран в зоната на проводника, но без пряка връзка с тях. Един указател предоставя информация за всички видове междуфазови къси съединения.
Индикаторът от типа UKZ е направен под формата на изпълнителен блок, съдържащ в допълнение към магнитния сензор електронна верига за управление и магнитен индикатор.
В случай на късо съединение зад мястото за инсталиране на показалеца, то се задейства от скок на тока на късо съединение, в резултат на което индикаторният флаг се обръща към наблюдателя със страна, боядисана в ярко оранжево, и остава в това положение, ако линията е изключена от защитата.
След подаване на напрежение към линията (с успешен AR или след отстраняване на повредата), флагът на индикатора автоматично се връща в първоначалното си положение. Флагът се връща поради капацитивния избор на линейното напрежение с помощта на антенен преобразувател.
Инсталирането на указатели дава възможност на персонала по поддръжката да заобиколи точките на разклонение в случай на повреда на линията и след като определи повредената секция, да заобиколи само повредената секция, а не цялата линия, за да намери мястото на късо съединение. Препоръчително е да инсталирате указатели както при липса, така и при наличие на фиксиращи устройства, за да определите разстоянието до точката на късо съединение. В последния случай указателите ускоряват търсенето поради факта, че поради разклоняването на 10 kV селски линии, показанията на фиксиращите устройства определят не една, а като правило няколко точки на късо съединение (на главния и различниклонове).
Устройства за определяне на местоположението на еднофазно земно съединение
Еднофазните земни повреди са най-често срещаният тип повреда. В селските разпределителни мрежи с напрежение 10 kV, работещи с изолирана неутрала, еднофазни земни повреди, придружени от относително малки токове, не са къси съединения. Следователно, когато възникнат, е разрешено да не се изключва линията през времето, необходимо за отстраняване на повредата.
Въпреки това е необходимо да се определи местоположението и да се отстрани повредата възможно най-бързо, тъй като еднофазното заземяване може да се превърне в двойно. Последният е късо съединение и ще бъде деактивиран от защитата, което ще доведе до прекъсване на захранването на консуматорите.
Освен това са възможни заземяване, например, когато проводник се счупи и падне на земята, което е много опасно за живота на хора и животни. В същото време, земните повреди могат да възникнат в резултат на скрити повреди, например с вътрешни пукнатини в изолаторите, когато няма външни признаци на повреда и е много трудно да се открие визуално. Поради това са разработени специални устройства - преносими устройства, които улесняват и ускоряват търсенето на мястото на повреда.
Принципът на действие на преносимите устройства, използвани в електрически мрежи с напрежение 10 kV, се основава на измерване на по-високите хармонични компоненти на тока на земно съединение. Значително по-високо ниво на хармоници в спектъра на токовете на земно съединение в сравнение с токовете на натоварване осигурява ефективната работа на тези устройства.
В селските електрически мрежи от 10 kV са широко разпространени устройства като "Poisk" (извън производството) и по-модерни "Volna" и "Zond". В устройствата "Поиск" и "Волна" основните елементи са магнитни(индуктивен) сензор, който регистрира появата (нарастването на амплитудата) на хармоничните компоненти на тока, филтър от висши хармоници, който пропуска тези от тях, към които е настроен устройството, усилвател, който осигурява необходимото усилване на сигнала и измервателно устройство, което произвежда резултантния сигнал.
Местоположението на земното съединение в линията се определя, както следва. Ако байпасът на линията започва от подстанцията, измерванията се правят на изхода на линията от подстанцията, като устройството се поставя под линията. Повредената линия се определя от максималното отклонение на стрелката на измервателния уред. Чрез извършване на измервания в точките на разклонение на повредения проводник по същия начин се определя повредения клон или участък от главния проводник. Зад точката на повреда на земята показанията на инструмента рязко намаляват, което определя точката на повреда.
Устройството Zond е насочено устройство, т.е. осигурява не само определяне на местоположението на земната повреда, но и посоката на търсене, което е от интерес, ако търсенето не започне от подстанцията, а от някаква точка на повредената линия. Действието му се основава на сравняване на фазите на напрежението и тока на 11-ия хармоник (550 Hz). Следователно, в допълнение към посочените основни елементи, "Сондата" има орган за сравнение на фазите, а устройството за измерване на изхода има скала с нула в средата.