CC BY
27
УДК 521.316
ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ
Д.и. Ьатулько. Л.Б. Владимиров
Омский государственный технический университет, г. Омск: Россия
Лнимиаиия Проведен анализ и представлены результаты экспериментов по определению повре пленного присоединения в воздушных сетях с изолированной нейтралью. Предложен прибор, позволяющий повысить функциональность и достоверность определения поврежденного присоединения при ра^шчньи ыи;и шниф^иншо »мыклния н;« ¿е.«.1Н». Рассмшреыы осииеннисш жса1)а12ции ирииира в ьиишных с<*1мл и шо.шров.шний н**л хралыи.
Ключевого слова: сеть с изолированной нейтралью. однофазное пмыкдние на землю, определение поврежденной линии, распределительные сети.
I. Введение
Однофазные замыкания на землю (033) язлятстся оснозным видом повреждений в остях среднего напряжении И Hani) МКЛИНШ V причиной ЯКИрИИ. (<Ш]Х1КОЖ,Лг1КШ1ИХГ>1 ЧННЧИ1Г.1М4ММ ЧкСНИМИЧГГКИМ yiIl.rjt(»:iM ДпКГГНЬ-
ное ОЗЗ может прноестн к выхода' нз строя трансформаторов напряжения плн перерасти d двухфазное нлн ipexyaiKoe кирои-.ое замыкание. Таким образом. оирсдслснгкг поврежденною ирнеоглиненнм и месга iioapc-ждення при 033 является актуальной задачей.
D настоящее зремя нзвесгны различные способы и устройства для определения места повреждения [1.2.3] к поврежденного присоединения [4,5] в сетях среднего напряжения. Прк этом первичной задачей является определение поврежденного присоединения Несмотря не это. на практике наиболее часто применяется cnocob поочередного отключения отходящих линий [б], что приводит к увеличению времени поиска и ликвидации по-юреждензга. Для некоторых npoNOJO-ienixix объектов лаже кратковременные отключе:шя могут привести к
ОПЛНОККГ 1ГХНШЮ1 НЧГСКОШ 11]Х11(Л1'И И -(НИЧИ 1Г.1КНК1М МШГриМ
В сетях с изолированней нейтралью ОЗЗ не сопровождается появлением больших токов замыканпл [7] Особенно это относится к сетям с воздушными линиями, в которых токи замыкания на землю могут составлять сотые доли ампера прн малой протяженности отходящих линий [S] Данная особенность ограничивает применение трсхтрансформаторных фильтров для измерения тока замыкания на землю. Также следует отмстить, что большинство подстанций с воздушными отходящими линиями имеют воздушные выводы без специальных трансформаторов тока нулевой последовательности для измерения тока замыкания на землю
Таким ибрачом оиргдглгниг пок^гждкнной ктдушисш линии на иодпанциух с кхмушныкш кмкну^ин мри малой протяженности лш:ий является актуальной задачей.
п. посганоыка задачи
Для определения поврежденной линии с ОЗЗ в воздушных сетях с изолированней нейтралью было предложено устройство [9], которое подключается к специальной конструкции для установки в шкафы с отходящими воздушными линиями. Принцип действия устройства основан на сравнении сигналов тока н напряжения нулевой последовательности в поврежденной и неповреж.тенных линиях r нпрмяльчот.! режиме и прн ОЗЗ Игтттлтя-ипя н эксплуатация показали работоспособность устройства па реальных объектах и позво.-пеш обозначить пу ги унгличгнии функ1 .ис1нильно:-|и и покып rum декггонгрнех ти mipt-цглгния yriptJHri ка при [ншшчнмх ргжи-
мах ОЗЗ.
Анализ показал целесообразность добавления в устройство следующих функикй:
- измерение значении тока и напряжения нулевой последовательности и угла сдвига фаз между итог возможность запаси сигналов тока и напряжения нулевой последоватсльностн в нормальном и аварийном
режимах;
введение цифрового интерфейса для связи с автоматизированной системой;
—K04V(I».H(N IK И<МГНГНИИ yrnimik 11(1 It'Ky И НЯИ]]>.КГНИН> нулгкой 1КЧ-ЛГДОКа1ГЛКНСНГ|-И (к 111М ЧИГЛГ дипяи-ЦИОШЮК
- введение цифрового индикатора просмотра параметров на объекте.
Ш. Структурная схема и работа прибора
Предлагается прибор для определения места ОЗЗ, в котором реализованы перечисленные выше функции. Структурная схема прибора приведена на рис. 1.
R огнояр ттрипора микроконтроллер Я для выполнения необходимых действий и вь-ччглений Преобрачоиа-тели уровней 1—1 обеспечивают преобразовать сигналов ЗЕо от трансформаторов тока пулевой последователь HIK'I И, упанокпгннмх К 1П\-н]|ЛХ ОТХОДЯЩИХ ЛИНИИ Г. ПОМОЩЬЮ ГНГЦИНЛкНОН конпрукции [11] ,Ц> iprtiyrMhlX значении для подачи на измерительное устройство 5. Аналогичную функцию выполняет преобразователь уровня 5 для сигнала 3Uo. Измерительное устройство 6 преобразует аналоговые сигналы в цифровые значения, которые подаются на вход микроконтроллера S. Для индикации результатов измерения н вычислении используется дисплей ] 1. С помощью кнопок управления на дисплей 11 вызываются текущие показания и дополнительная информация.
1=0,95 км
1^1,5 км
1-1 АЛ км г
РЕЗЕРВ
1-й? км
ср
Ю $г
г &
■а
а
а
Р
I § * I
I §
5 °
г ' 1
II
и
2 а
I
I
с
i I
OlVhfkl ИМ1МТИНИИ ХЙ]МК1Г]1туГ1ГИ hHkMIHIIIHM К11ЛИЧГП WIM Н(МДу1 IHKIX (ПЛОДЯЩИХ линий г ггщии шин
при этом длина линия не превышает 10 км В ходе экспериментов производилось 033 на одной из отходящих лишен Записаны осциллограммы для анализа сигналов тока и напряжения пулевой последовательности при металлическом (рис. 3.4) и при дуговом 033 (рис. 5)
ТП-Р-|1М1|
СЬо
к : , ■ч1 ■ ■•-. I'
I 1 1 " I " I I |
, \
- - Ч;/
Л
V
.' V
I' " м
з m
/
/ )н..
.л А
/ \ ■ ■ \ у
л
Л
..МЛ
Ä
\
Л
- /
!■■■■!■ ■■■!■■" "I'
У
i,,/.Sj, ■ ■ ■ i ■ Л ■
/ \
v/ V/VJ
...........1
I'hc. 3. Сигналы 3Lo и 3_о в неповрежденной линии 1*нс. 4. Сигналы 3 Jo и 31о в поврежденной лннпн
IUI
I-fr
t
Рис. 5 Сигналы 3Uo и 31о при дуговом замыкании па земно v. обсуждение результатов
АнЯЛИЧ ИИЛуЧГННЫК и цминирмм ПИЧНОЛИП (VirJMIh |'ЛГу^К)ЩНГ КЫКО/1Ы
- сигналы гска и напряжения нулевой последовательности отличаются от синусоидальной и содержат высшие гармолша! (рис. 3,4).
- сдвиг фаз между напряжением и током нулевой последовательности может отливаться для различных присоединения и зависит от параметров тракефориатпров -ока нулгаоЯ погле^ояэтелкногти фиг 3 4);
- при дуговом 033 формы сигналов тока и напряжения нулевое последовательности сильно отличаются от синусоидальной н носят импульсный характер (рис. 5).
VI. ВЫНОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИИ
1. Предложенное устройство Ц2| позволяет достоверно определять поврежденную воздушную линию с 033 в во здушных сетях с изолированной нейтралью.
2. Дополнительные функции, реализованные в приборе (рие. 1) позволяют получить дополнительные воз-можпостп по анализу сигпалоо в различных режимах 033 и повысить достоверность определения поореждеп ной линии
Статья подготовлена в Омском государственном техническом университета при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14.577.21.0097 от 22 августа 2014 г. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI57714X0097.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Anderson P. М. Analysis of Faulted Power Systems И EEEAViley Press. 1995.
2. Kletsel M.Y.. Borodenko V A Goryunov V N., Nikitin К I. Batulko I) V _ Petrova E.V. The device for determining the distance to single phase fault oil tlie power line (2015) // International Siberian Conference oil Control and Communications, SEBCON2015: Proceedings. art. no. 7147098. DOI: 10.1109. SIBCON.2015.7147098.
3. Gale P. F. Cable Fault Location by Impulse Current Method /7 Proc. IEEE. 1975. Vol. 122, no 4 P. 403^408.
4. Hanninen S.. Lehtonen M. Method for detection and location of vers7 high resistive earth faults // Eur Trans Electr Power. 1999 9(5). P. 285-291
5. Baldwin T, Renovich F. Saunders L. F., Lubkeman D. (2001) Fault locating m ungrounded and high-resistance grounded systems П IEEE Trans Ind Appl. 2001. 37(4). P. 1152-1159.
6. Love D. J., Hashemi N. Considerations for ground fault protection in medium-voltage industrial and cogeneration systems II IEEE Trans bid Appl. 1988. 24(4). P. 548-553.
7. Гельфанд Я. С. Релейная защита распределительных сетей. 2-е изд.. перераб. н доп. М.: Энергоатомиздат, 1987.
8. Берковнч М. А.. Молчанов В. В.. Семенов В. А Основы техники релейной защиты. 6-е нзд , перераб. н доп. М.: Энергоатомиздат. 1984. 376 с.
9. Пат 2255404 Российская Федерация Устройство для определения однофазных замыканий на землю в воздушных сетях с изолированной нейтралью / Батулько Д. В. 2005.
