Задачей определения
места повреждения (ОМП) ВЛЭП
является быстрое и точное обнаружение
места повреждения для организации
аварийно-восстановительных работ. Как
правило, ОМП сводится к обнаружению
мест КЗ,
так как обрывы проводов без замыканий
происходят редко и определить их место
по соотношению электрических величин
довольно сложно.
Согласно
ПУЭ, устройства для ОМП должно
устанавливаться на ВЛЭП 110 кВ и выше
длиной более 20 км. Согласно СТО ОАО “ФСК
ЕЭС” устройства для ОМП на ВЛЭП 110 кВ
и выше должны устанавливаться на
подстанциях и на электростанциях (для
отходящих от распределительных устройств
ВЛЭП напряжением 110 кВ и выше) всех
ведомств независимо от формы собственности:
на объектах электроэнергетики генерирующих
компаний, сетевых организаций и
потребителей электрической энергии
напряжением 110 кВ и выше.
В настоящее время для определения мест повреждения на воздушных лэп применяются следующие методы:
–
импульсные;
–
по параметрам аварийного режима;
–
волновые;
–
индикация направления короткого
замыкания (указатели повреждений).
Импульсные
методы ОМП
На
практике наиболее полно представлены
методы поиска отказов, основанные на
измерении временных интервалов
распространения ЭВМ по кабельным и
воздушным ЛЭП. Указанные методы
реализованы приборами Р5-13, РИ-10М, Р105,
Р205 отечественного производства и KAB
3E,
KABELLUX
2000, TELEFLEX
M,
MINIFLEX
HV,
EASYFLEX
и др. зарубежного производства, которые
позволяют определять зону расположения
повреждения практически при любом
характере отказов в ЛЭП.
Принцип
метода импульсной рефлектометрии линий
электропередачи основан на измерении
времени между моментами посылки в линию
зондирующего импульса и возвращения
отраженного импульса от места повреждения
линии с их воспроизведением на экране
ЭЛТ с временной разверткой луча (рис.
4.53).
Рисунок
4.53 – Изображение зондирующего и
отраженных импульсов на экране
Более
подробно принцип действия импульсных
искателей и их применение будет рассмотрен
в Лекции №9.
В
настоящее время для ОМП на воздушных
ЛЭП применяются автоматические импульсные
искатели повреждений типа Р5-7, Р5-7/Г,
ЛИДА, произведенные еще в СССР, а также
зарубежные искатели [50].
Искатель
Р5-7 (Р5-7/Г) размещается на подстанции и
обслуживает шесть воздушных линий
напряжением 110-500 кВ разной длины в
соответствующем диапазоне. Для
обеспечения этого в устройстве имеется
специальный блок «входных цепей». При
замыкании выходных контактов релейной
защиты одной поврежденной линии блок
управления искателя подключает искатель
к трем трактам системы присоединения
этой линии (ВЧ кабель, фильтр присоединении,
конденсатор связи), после этого искатель
выдает серию из 8-24 зондирующих
радиоимпульсов, вырабатывает масштабные
метки, пилообразные токи развертки
электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), высокое
(20 кВ) импульсное напряжение питание
анода скиатрона, обрабатывает принимаемую
смесь «сигнал-помеха» и фиксирует на
экране ЭЛТ изображение посылаемого и
отраженных импульсов вместе с масштабными
метками. Изображение на экране сохраняется
более 8 часов. Дальность действия прибора
200 км. Имеются три диапазона развертки:
70, 140 и 200 км. Зондирующие радиоимпульсы
имеют частоту наполнения 70-300 кГц при
длительности импульса 15 мкс и частоте
повторения до 1,5 кГц. Мощность в импульсе
порядка 10 кВт.
С
1977 года в СССР налажен выпуск автоматического
искателя дискретного действия с
интегральным накопителем типа ЛИДА
(локационный искатель, дискретный,
автоматический). При возникновении
повреждения на линии выходные контакты
селективной релейной защиты или пусковой
орган через блок управления запускает
искатель в работу. Искатель имеет две
системы индикации. Система индикации
№1 при срабатывании искателя, запускаемого
селективно от выходных контактов
релейной защиты, помимо места повреждения
показывает места резких неоднородностей
линий, например транспозиции, переходы
ВЛЭП через реки, конец линии. Поэтому
для облегчения ориентировки дежурного
персонала устройство снабжено еще одной
системой индикации №2 которая фиксирует
наибольший отраженный импульс, который
в большинстве случаев соответствует
месту повреждения.
Искатели
типа ЛИДА устанавливаются на ВЛЭП
330-1150 кВ. Они также могут использоваться
на дальних передачах постоянного тока.
Диапазон дальности равен 75, 150, 200 и 300
км. Собственное время измерения 30 мс,
мощность зондирующего импульса 25 кВт,
частота зондирования 3 кГц, число
одновременно обслуживаемых линий – 5.
Способ фиксации результата измерений
– дискретный цифровой счетчик.
Методы
ОМП по параметрам аварийных режимов
(ПАР)
Параметрами
аварийного режима (ПАР) называются токи
и напряжения или их составляющие,
измеренные в период КЗ, а также
сопротивления и проводимости элементов
сети для этих составляющих. Параметры
аварийного режима измеряются и
запоминаются с помощью фиксирующих
приборов ФИП. Эти приборы измеряют
модули составляющих нулевой или обратной
последовательности токов и напряжений.
Чаще всего используются в качестве ПАР
токи и напряжения нулевой и обратной
последовательности по концам поврежденной
ВЛЭП. В настоящее время методы ОМП по
ПАР используются на ВЛЭП в сетях с
глухозаземленной нейтралью напряжением
110 кВ и выше для всех видов КЗ в одной
точке сети. В сетях с изолированной
нейтралью или с компенсацией емкостных
токов напряжением 6-35 кВ эти методы
используются при междуфазных КЗ. При
наличии обрывов проводов однозначность
результатов не обеспечивается.
Определение
мест повреждения при устойчивых и
неустойчивых КЗ с помощью устройств
ОМП, производится для ВЛЭП напряжением
110 кВ и выше протяженностью 20 км и более.
Устройства для определения мест
повреждений на ВЛЭП 110 кВ и выше должны
устанавливаться на подстанциях и на
электростанциях.
Методы
ОМП по параметрам аварийных
режимов разделяютсяна::
-
Односторонние
– обеспечивают фиксацию полного
(индуктивного) сопротивления участка
линии, пропорционального расстоянию
до места КЗ и симметричных составляющих
токов и напряжений на одном конце
линии. -
Двусторонние
– обеспечивает фиксацию токов, напряжений
и других параметров по обоим концам
линии с последующим расчётом расстояния
до места повреждения.
Определение
мест повреждения на основе двусторонних
измерений выполняется расчетным путем
либо графически.
Классификация
методов ОМП показана на рис.4.54.
Рисунок
4.54 – Классификация методов ОМП
Расчет
производится вручную с использованием
простейших вычислительных средств либо
на базе ЭВМ. В последнем случае применяются
специальные или универсальные программы.
Возможно также определение мест КЗ с
помощью таблиц, составленных на основе
предварительно выполненных расчетов
для отдельных ВЛЭП.
Методы
с односторонним измерением обеспечивают
фиксацию: сопротивления участка ВЛЭП,
пропорционального расстоянию до места
КЗ, параметров аварийного режима: токов,
напряжений и других параметров. При
одностороннем измерении параметров
наиболее эффективным является
использование фиксирующих омметров,
показания которых соответствуют
расстоянию до места КЗ. Они измеряют
расстояние при всех видах КЗ в километрах.
Использование односторонних измерений
тока (напряжения) возможно в качестве
дополнительного метода на линиях с
двусторонним питанием при отсутствии
данных измерений на одном из концов, а
также на тупиковых ВЛЭП при отсутствии
фиксирующих омметров.
В
энергосистемах широко применяются
методы ОМП с использованием составляющих
тока и напряжения нулевой последовательности.
Реже используются токи и напряжения
обратной последовательности.
Кроме
того, при усреднении параметров в общем
случае несимметричной ВЛЭП погрешность
ОМП на основе составляющих нулевой
последовательности не превышает 1,5-2%
длины линии.
Методы
ОМП, основанные на измерении параметров
обратной последовательности, несмотря
на более высокую погрешность расчета,
4-6% длины ВЛЭП, следует применять в
оптимальном сочетании с другими методами.
Они позволяют определять место повреждения
как при однофазных, так и при двухфазных
коротких замыканиях.
Для
измерения и запоминания токов и напряжений
используются полупроводниковые и
микропроцессорные фиксирующие приборы.
Опыт эксплуатации микропроцессорных
приборов ОМП показал, что погрешность
определения расстояния до места
повреждения не превышает 5 %.
Рассмотренная
структура измерений параметров аварийного
режима обеспечивается, в частности,
фиксирующими индикаторами ФИП, ЛИФМ,
ФПТ и ФПН. На ВЛЭП, оборудованных
быстродействующими защитами на
микроэлектронной элементной базе, время
фиксации индикаторов должно быть t=50
мс.
Расчетные
методы ОМП с использованием параметров
нулевой последовательности могут
использоваться и применительно к
параметрам обратной последовательности.
При
повреждении на контролируемой линии
средства ОМП осуществляют в темпе
процесса лишь функции измерения и
запоминания токов и напряжений аварийного
режима. Обработка результатов измерения
выполняется уже после отключения линии
релейной защитой. Например, в некоторой
точке линии, соединяющей подстанции 1
и 2, (рис. 4.55), происходит однофазное
короткое замыкание. Индикаторы,
установленные по концам линии, фиксируют
в аварийном режиме токи и напряжения.
Рисунок
4.55 – Напряжения и токи в линии в момент
повреждения
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места обрыва провода на воздушных линиях электропередачи на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии. Технический результат: снижение трудоемкости и повышение точности при определении места обрыва за счет более полного учета параметров линий. Сущность: на предварительной стадии формируют полную модель линии в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий. При возникновении обрыва провода измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии. Далее разбивают модель линии на равные участки, например, от опоры до опоры, формируют напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули токов в каждом участке в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям токов строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей токов от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке обрыва.
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места обрыва провода на воздушных линиях электропередачи на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии.
Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. – М.: ПАТЕНТ, 2008. – С. 97], так как решает проблему уменьшения времени задержек при транспортировке электроэнергии потребителям в случае повреждения электрических сетей.
Известен способ определения места обрыва одной фазы воздушной линии электропередачи [Ластовкин В.Д. Диагностика ВЛ 110-220 кВ под рабочим напряжением. Определение мест обрыва фазы // Новости ЭлектроТехники: Информ. – справ. изд. – 2010. – №2(62). – С. 28-32], заключающийся в том, что сначала выявляют признаки обрыва одной фазы, приведшего к отключению воздушной линии, затем включают ненагруженную воздушную линию под напряжение и измеряют в фазах емкостные токи, используя приборы, например, РЕТОМЕТР, ПАРМА-ВАФ или ВАФ-85, подключая их во вторичные цепи (с одного конца линии). По результатам измерений определяют расстояние до места обрыва фазы – сравнивают измеренный емкостной ток с расчетным емкостным током линии.
Недостатками способа являются его многоэтапность, неучет распределенности параметров линии электропередачи и низкая точность определения места обрыва фазы воздушной линии, необходимость отключения линии.
Известен способ определения места обрыва одной фазы воздушной линии электропередачи [патент RU 2455654], заключающийся в том, что производят мониторинг электрической сети расположенным на питающей сеть подстанции ведущим устройством, осуществляющим сканированием сети предварительный сбор информации о целостности сегментов сети путем опроса ведомых устройств. Ведомые устройства, расположенные на границах сети на каждом конце линии разветвленной сети, подают высокочастотные напряжения прямой последовательности на все три фазных провода линии электропередачи, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120°, а ведущее устройство принимает и записывает трехфазное высокочастотное напряжение, получаемое ведущим устройством от каждого ведомого устройства в отдельности, при этом при совместной обработке всех записанных трехфазных высокочастотных сигналов со всех ведомых устройств определяют место обрыва фазы воздушной линии электропередачи.
Недостатком способа является то, что определяется не точное место обрыва одной фазы, а лишь сегмент сети, где произошел обрыв фазы, а также неучет распределенности параметров линии электропередачи.
Известен способ определения места обрыва одной фазы воздушной линии электропередачи [патент RU 2508555], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что производят мониторинг электрической сети. При этом измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале линии для одних и тех же моментов времени, передают сигналы с конца линии в ее начало по каналу связи, сохраняют пары цифровых отсчетов как текущие, осуществляют сдвиг одноименных сигналов фаз В и С соответственно на углы 120° и 240°, далее одновременно определяют массивы мгновенных значений симметричных составляющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей фазы А в начале и конце линии и соответствующие им векторные значения напряжений и токов, затем по результатам измерений рассчитывают расстояние до места обрыва фазы.
Предложенный способ является более точным за счет учета распределенности параметров воздушной линии электропередачи и использования в качестве исходных данных массивов мгновенных значений токов и напряжений, измеренных на обоих концах линии.
Недостатком способа является то, что не учитывается пофазное различие продольных и поперечных параметров линии, а также то, что для его реализации необходимо использовать специальное устройство, которое промышленно не производится.
Указанные недостатки могут приводить к погрешности в определении места повреждения из-за усреднения величин сопротивлений линии и значительным затратам при реализации.
Изобретение направлено на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности определении места обрыва провода линии за счет учета величин полных фазных и междуфазных сопротивлений линии при использовании измеренных аварийных величин фазных токов и напряжений.
Технический результат достигается за счет того, что в способе определения места обрыва провода воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексные сопротивления проводов фаз ZAA, ZBB, ZCC, междуфазные комплексные сопротивления ZAB, ZAC, ZBA, ZBC, ZCA, ZCB, емкостные проводимости проводов фаз линии на землю YAA, YBB, YCC, емкостные междуфазные проводимости линии YAB, YAC, YBA, YBC, YCA, YCB, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (′ – один конец линии, ′′ – второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
(
I
˙
‘
A
,
I
˙
‘
B
,
I
˙
‘
C
)
,
(
I
˙
‘
‘
A
,
I
˙
‘
‘
B
,
I
˙
‘
‘
C
)
и напряжения
(
U
˙
‘
A
,
U
˙
‘
B
,
U
˙
‘
C
)
,
(
U
˙
‘
‘
A
,
U
˙
‘
‘
B
,
U
˙
‘
‘
C
)
основной частоты в момент обрыва, расчетным путем определяют значение расстояния до места обрыва, согласно изобретению предварительно формируют модель линии, как значения продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде:
;
,
где ZAAij, ZBBij, ZCCij – значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);
ZABij, ZACij, ZBAij, ZBCij, ZCAij, ZCBij – значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);
YAAij, YBBij, YCCij – значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом);
YABij, YACij, YBAij, YBCij, YCAij, YCBij – значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом).
Значения собственных и взаимных сопротивлений определяются по общеизвестным выражениям (например, Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в энергетических системах. Изд-во «Энергия», 1970 г., с. 293, 294).
Значения емкостных проводимостей фаз на «землю» и взаимных емкостных проводимостей между фаз определяются по общеизвестным выражениям (например, Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи. Учебное пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001 г., с. 27-29).
Далее после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии (′ – обозначение одного конца, ′′ – обозначение другого конца) задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке по выражениям:
;
,
где:
– значения комплексных фазных напряжений в каждой i-ой точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);
– значения комплексных фазных напряжений в каждой i-ой точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В), где:
– значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке линии с одного конца линии (В);
– значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке линии с другого конца линии (В);
– значения комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1; значения комплексных фазных токов, измеренных с одного конца линии (А);
– значения комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с другого конца линии (А);
– значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);
– значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом).
Далее формируют значения фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в i-ой и j-ой точках участка линии по выражениям:
;
;
;
.
Если в j-ом узле включена отпайка, то формируют значения фазных токов в поперечных емкостных проводимостях и в отпайке в j-ой точке линии по выражениям:
;
.
Формируют и сохраняют значения фазных токов в продольных сопротивлениях в каждом (ij+1)-ом участке линии по выражениям:
;
,
где:
– значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Сим);
– значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Сим);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-ого участка линии с одного конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-ого участка линии с другого конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-ого участка линии с одного конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-ого участка линии с другого конца линии (А);
– значения фазных проводимостей отпайки, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки (Сим).
Далее из сохраненных значений комплексных фазных токов 
и 
выделяются модули, по которым строятся графики с двумя осями зависимости модулей токов от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков соответствует точке обрыва провода.
Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие общие признаки с прототипом:
– Предварительно формируют расчетную модель линии.
– Измеряют фазные токи и напряжения в момент обрыва на линии на обоих концах линии.
– Передают информацию с одного конца линии на другой.
– Формируют промежуточные параметры.
– Определяют расчетным путем место обрыва провода.
Предлагаемое изобретение имеет следующие отличия от прототипа, что обуславливает соответствие технического решения критерию новизна:
– Схемы замещения линий составляют в трехфазном виде, что позволяет наиболее полно учесть физические параметры линии (взаимоиндукцию между проводами фаз линии, междуфазную емкость и емкость на землю).
– Схему замещения линий составляется из участков линии, что позволяет учесть различие в параметрах линий (транспозиция, различный тип опор, грозозащитный трос и т.п.) на каждом участке.
– По измеренным токам и напряжениям и параметрам схемы замещения линии рассчитывают контролируемый параметр – значения комплексных фазных токов 
и 
, из которых выделяются модули, по которым строятся графики с двумя осями зависимости модулей токов от расстояния. Точка пересечения графиков соответствует точке обрыва провода.
Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в формуле изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Способ реализуют следующим образом.
На предварительной стадии формируют полную модель линии, в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линии и землей.
При возникновении обрыва провода измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии.
Далее разбивают модель линии на равные участки, например от опоры до опоры, формируют напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, сохраняют модули фазных токов в каждом участке в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям токов строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей токов от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке обрыва.
Предложенный способ также позволяет определять место обрыва двух проводов, позволяет при этом учесть транспозицию линии. При этом не нужно выполнять синхронизацию замеров по концам линии.
Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике, показало также полное отсутствие методической погрешности при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах.
Таким образом, использование полной модели линий в трехфазном виде и измеренных значений фазных токов и напряжений позволяет получить более точную модель, чем достигается более точное определение расстояния до места повреждения.
Способ определения места обрыва на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексные сопротивления проводов фаз ZAA, ZBB, ZCC, междуфазные комплексные сопротивления ZAB, ZAC, ZBA, ZBC, ZCA, ZCB, емкостные проводимости проводов фаз линии на землю YAA, YBB, YCC, емкостные междуфазные проводимости линии YAB, YAC, YBA, YBC, YCA, YCB, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (′ – один конец линии, ′′ – второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи (
, 
, 
), (
, 
, 
) и напряжения (
, 
, 
), (
, 
, 
) основной частоты в момент обрыва, расчетным путем определяют значение расстояния до места обрыва, отличающийся тем, что предварительно формируют модель линии в виде значений продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде:
где: ZAAij, ZBBij, ZCCij – значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);
ZABij, ZACij, ZBAij, ZBCij, ZCAij, ZCBij – значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);
YAAij, YBBij, YCCij – значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом);
YABij, YACij, YBAij, YBCij, YCAij, YCBij – значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом), после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов в проводах линии при обрыве провода линии с двух концов линии (′ и ′′) задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке по выражениям:
;
,
где:
– значения комплексных фазных напряжений в каждой i-ой точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);
– значения комплексных фазных напряжений в каждой i-ой точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В); где:
– значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке линии с одного конца линии (В);
– значения комплексных фазных напряжений в каждой j-ой точке линии с другого конца линии (В);
– значения комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с одного конца линии (А);
– значения комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с другого конца линии (А);
– значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);
– значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом),
формируют значения фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в i-той точке участка линии по выражениям:
;
;
формируют значения фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в j-той точке участка линии по выражениям:
;
,
или по выражениям:
;
,
если в j-том узле включена отпайка,
где:
– фазные значения проводимостей отпайки, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки (Сим),
формируют и сохраняют значения комплексных фазных токов в продольных сопротивлениях в каждом (ij+1)-ом участке линии по выражениям:
;
,
которые используют при формировании напряжений на следующем участке линии,
где:
– значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Сим);
– значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Сим);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-ого участка линии с одного конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-ого участка линии с другого конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-ого участка линии с одного конца линии (А);
– значения сформированных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-ого участка линии с другого конца линии (А), далее из сохраненных значений комплексных фазных токов 
и 
всех N участков выделяют модули, по которым строят графики с двух сторон линии с двумя осями зависимости модулей токов от номера участка, характеризующего расстояние, на которых точка пересечения графиков соответствует точке обрыва провода.
Как правило, соединения потребителей с источниками электроэнергии (трансформаторными и распределительными подстанциями) осуществляется при помощи кабельных линий (КЛ). Это связано с тем, что у данного способа есть масса преимуществ перед воздушными линиями (ВЛ). Но, если случилась авария на КЛ, то поиск места повреждения кабеля без специальных приборов, практически невозможен. Сегодня мы рассмотрим несколько способов, позволяющих локализовать аварийный участок кабельной трассы, проложенной в земле.
Причины и виды повреждений кабельных линий
Существует много факторов, негативно влияющих на целостность силовых кабелей, к наиболее распространенным из них можно отнести следующие:
- Подвижка грунта, может быть вызвана аварией водопроводных, канализационных или тепловых сетей, а также сезонными явлениями, например, весенним оттаиванием.
- Превышение допустимых норм эксплуатации КЛ, что может привести к термической перегрузки линии, вызванной увеличением токовой нагрузки.
- Образование в КЛ высокого уровня электрического тока от транзитного КЗ.
- Механическое повреждение при земляных работах без учета прохождения подземных коммуникаций и глубины трассы.
- Ошибки при прокладке КЛ. В качестве примера можно привести нарушения технологии соединения жил кабельными муфтами.
- Заводской брак.
Заметим, что при открытой прокладке кабельных трасс некоторые перечисленные выше причины повреждений встречаются крайне редко. В частности, снижается вероятность влияния подвижки грунта и механические воздействия вследствие земляных работ. Помимо этого зоны повреждения открытых КЛ, в большинстве случаев, можно обнаружить при визуальном осмотре, без задействования спецметодов.
Разобравшись с причинами, перейдем к видам повреждений, поскольку от этого напрямую зависит, каким методом будет локализирован аварийный участок КЛ.
Чаще всего ремонтным бригадам приходится сталкиваться со следующими видами неисправностей:
- Дефект, вызванный полным или частичным обрывом КЛ. Чаще всего причиной аварии является проведение земляных работ без определения прохождения кабельных трасс. Несколько реже причиной данного повреждения может стать КЗ в соединительных муфтах.
- В силовых кабелях (более 1кВ), часто встречается пробой одной из жил на землю (однофазное замыкание). Ток утечки, как правило, это вызвано снижением качества изоляции в процессе эксплуатации КЛ.
- Межфазные повреждения, а также виды металлических замыканий, могут возникнуть в любых линиях, причина повреждений такая же, как и в предыдущем пункте.
- Плановое испытание кабеля, при котором задействуется высокий уровень напряжения, показывают низкую надежность изоляции, и приводит к возникновению пробоя. При определенных обстоятельствах такая линия может продолжать эксплуатироваться, но из-за низкого уровня ее надежности, авария может проявиться в любое время.
Кратко о ремонте кабельной линии
Ремонтные работы на кабельных линиях принято классифицировать на плановые и аварийные. Что касается объема таких работ, то у первых он, как правило, капитальный, у вторых – текущий.
При капитальных работах производится плановая замена КЛ, прокладка новых трасс и т.д. При необходимости также выполняется ремонт и/или модернизация сопутствующего оборудования. К последним относятся вентиляционные системы и освещение кабельных туннелей, а также насосы для откачки грунтовых вод. Учитывая специфику плановых работ, при их проведении не требуется локализация дефектных участков.
Совсем иначе обстоит дело при аварийном ремонте. Чтобы не раскапывать всю трассу, следует точно определить место обрыва провода, пробоя изоляции и т.д. Для этой цели применяются различные способы, для которых задействуется спецоборудование. Подробно об этом будет рассказано ниже.
Методики определения повреждения кабеля в земле
Как правило, дефектоскопия кабеля осуществляется в два этапа:
- Устанавливаются границы зоны, в пределах которой находится аварийный участок.
- Производится поиск точного места повреждения в определенной зоне.
Соответственно на первом этапе применяются относительные способы, а на втором широко используются технологии с повышенной точностью поиска повреждений. Перечислим основные методики дефектоскопии и особенности их применения.
Индукционный метод
Эта технология позволяет определить локацию, где произошел пробой изоляционного слоя токопроводящих элементов кабеля. Для этого при помощи специального генератора в КЛ подается переменный ток с силой до 20,0 ампер и частотой от 800,0 до 1200,0 герц. В результате, вокруг КЛ формируется электромагнитное поле определенной интенсивности. Если поместить в него антенную рамку подключенную к наушникам через усилитель, то можно услышать звук определенной частоты над неповрежденными токопроводящими элементами.
По характеру звукового сигнала можно определить не локацию дефекта, позиции муфт для соединения, топографию трассы (трассировку), включая наличие защитных труб. Ниже представлен рисунок, где показан уровень изменения сигнала над различными участками КЛ.
Обозначения:
- Задающий генератор.
- Расположение соединительных элементов.
- Защита кабеля.
- Дефектное место.
Импульсный метод
Как уже упоминалось выше, данный способ относится к относительным, то есть, позволяющим установить дефектную зону повреждения (как правило, межфазное КЗ). Принцип работы заключается в подаче специальным прибором эталонного высоковольтного импульса в КЛ и последующим определением удаленности аварийного участка по отраженному сигналу импульсных токов.
В приведенном на рисунке примере расстояние до дефектного участка определяется следующим образом:
tx – интервал времени между посланным и отраженным электрическим сигналом, измеряется в микросекундах. Как видно из рисунка, он равен 3,5 мкс. Учитывая, что скорость распространения импульса (v) примерно равна 160,0 м/мкс, то для решения необходимо применить следующую формулу: lx = ( tx*v ) / 2, где lx – расстояние от генератора импульсов до поврежденного участка кабеля. В результате мы получим ( 3.5 * 160 ) / 2, то есть, 280,0 метров.
Обратим внимание, что в некоторых приборах по форме отраженного сигнала можно судить о характере дефекта.
Акустический метод
Технология основана на формировании в дефектном участке искровых разрядов, сопровождающимися звуковыми импульсами. Зафиксировать их можно используя обычный стетоскоп, прикладывая акустическую головку к земле, либо применяя специальный акустический приемник. Над дефектным участком разряды звуковых частот будут максимально громкими.
Обозначения:
- Поиск устойчивого короткого замыкания между токоведущей жилой и оболочкой кабеля.
- Схема для поиска заплывающих пробоев.
- Применение работоспособных токопроводящих элементов (задействована емкость жил).
- Схема для поиска обрыва.
Видео по теме:
Емкостной метод
Технология данного метода позволяет проводить поиск повреждения, в частности обрыва токоведущих элементов кабеля, путем измерения емкости жил. Как известно данный параметр напрямую зависит от длины кабеля. С упрощенной схемой высоковольтных колебаний для такого устройства можно ознакомиться ниже.
Обозначения:
- R1, R2, R3 – регулируемые резисторы.
- Cэ – эталонный высоковольтный конденсатор.
- L – расстояние до места обрыва.
- Lк – общая длина КЛ.
- 1 – токоведущие элементы кабеля.
- 2 – защитная оболочка.
- 3 – место обрыва.
Подбирая сопротивление переменных резисторов, добиваются минимального отклонения стрелки прибора Г, что указывает на равновесие между плечами моста, что говорит о следующем соотношении R1 / R2 = Сx / Сэ , это позволяет установить емкость поврежденной жилы Сx = Сэ* (R1 / R2) .
Подобным способом производим определение емкости на другом конце КЛ, то есть, подключаем к нему генератор и повторяем измерения. В результате, вычисляем расстояние до поврежденной зоны: L = Lk * С1 / ( C1 + C2 ), где С1 и С2 – емкости поврежденных токоведущих элементов кабеля, измеренные в начале и конце КЛ.
Метод колебательного разряда
Данный способ позволяет более эффективно определить расстояние до дефекта кабеля, известного, как заплывающий пробой. Для этой цели в поврежденную линию подаются импульсные колебательные разряды, после чего на экран спецприбора (например, ЭМКС58) выводятся данные о расстоянии до дефектного места.
Принципа работы данного метода во многом напоминает импульсный способ дефектоскопии.
Метод петли
Данный способ хорошо работает в тех случаях, когда в месте нарушения изоляции нет обрыва токоведущих элементов кабеля, а переходное сопротивление в месте дефекта не более 5,0 кОм. При несоответствии последнего условия может быть выполнен прожиг кабеля (прожигание изоляции для уменьшения переходного сопротивления). Упрощенный пример электрической схемы для метода петли показан ниже.
Обозначения:
- Г – гальванометр.
- R1 и R2 – переменные резисторы, измерение сопротивления которых осуществляется после уравновешивания моста.
- Lk – длина КЛ.
- L – расстояние до дефектного участка.
- 1 – токопроводящие элементы кабеля.
- 2 – перемычка между целой и дефектной жилой.
После уравновешивания моста, расстояние до обрыва вычисляется по формуле: .
Метод накладной рамки
Данный вариант поиска повреждения в КЛ можно рассматривать в качестве одной из разновидностей индукционного способа, когда необходимо найти пробой между токоведущим элементом кабеля и его металлической оболочкой (броней). Данная технология рассчитана на поиск дефектных мест при открытой прокладке кабельных трасс, но ее можно успешно использовать и КЛ уложенных в грунт. В последнем случае требуется выкопать шурфы в зоне локализации дефекта.
Обозначения:
- Накладные рамки.
- Место пробоя изоляции.
Поиск обрыва кабеля в бетонной стене и под гипсокартоном с помощью трассоискателя
В быту также найдется применение для методик дефектоскопии кабеля, особенно когда необходимо определить точное место повреждения скрытой проводки. Вскрытие трассы, особенно, когда речь идет о бетонных стенах, допустимо только при общем ремонте. Поэтому наиболее щадящим способом в данном случае будет применение специальных приборов — трассоискателей. Чтобы не повторятся, рекомендуем к прочтению статью https://www.asutpp.ru/iskatel-skrytoj-provodki.html, где подробно рассматривается данная тема.
Поиск повреждения кабеля приносит результат при правильном использовании методик поиска повреждений и грамотном выборе приборов для поиска повреждений. Начинать поиск дефекта стоит с выяснения базовых параметров кабельной линии: марка кабеля, длина кабеля, способ прокладки кабеля. Отталкиваясь от этих знаний можно переходить к измерениям.
Порядок выполнения измерений
Для начала стоит измерить длину кабеля с помощью импульсного рефлектометра. Импульсные рефлектометры “ЭРСТЕД” различного ценового диапазона способны облегчить задачу поиска повреждения кабеля. Определение места повреждения кабеля осуществляется с точностью до 12,5 см для топ-моделей класса РИ-307, а также для нижнего ценового диапазона – модели РИ-303Т.
Надёжные приборы, проверенные временем и заслужившие положительные отзывы – рефлектометры РИ-10М1 и РИ-10М2 – находятся в среднем ценовом диапазоне, позволяя проводить поиск повреждения кабеля с точностью до 1 м.
С помощью рефлектометра можно определить следующие типы повреждений:
- обрыв кабеля;
- межфазный пробой;
- короткое замыкание.
Кроме этого, импульсный рефлектометр используется для определения длины кабеля на барабане. Так же с его помощью удаётся вычислить место несанкционированной врезки в кабель. Импульсный рефлектометр — современный прибор, используемый для диагностики состояния систем ОДК.
Измерение сопротивления изоляции
Измерение сопротивления изоляции кабеля – следующий этап в поиске повреждения кабеля. В качестве прибора для измерения сопротивления изоляции можно использовать мегомметр либо кабельный мост. Современный кабельный мост может не только заменить мегомметр, но и значительно расширить возможности поиска повреждения кабеля за счёт использования методики мостового измерения.
Кабельный мост позволяет не только оценить качество изоляции кабеля, но и рассчитать расстояние до места утечки, оценить ёмкость кабеля, измерить сопротивление шлейфа и омическую асимметрию. Именно поиск утечки, наряду с поиском обрыва кабеля, являются наиболее частыми повреждениями кабельной линии. Таким образом, импульсный рефлектометр и кабельный мост, объединённые в единый прибор, значительно повышают шансы найти место повреждения кабеля. РИ-10М2 – лёгкий, портативный и простой в использовании прибор сочетает в себе методики мостовых измерений и импульсного локатора неоднородностей. Сочетание цены и функциональности делает этот прибор для поиска повреждений кабеля популярным у потребителей.
Определение участка повреждения
После того, как дистанционными методами удалось выяснить тип повреждения кабеля и оценить расстояние до места повреждения, наступает следующий этап — указать место повреждения кабеля на местности. Эта задача разбивается на два этапа: поиск трассы и поиск дефекта на кабеле.
Задача поиска трассы решается с помощью трассоискателя. Трассоискатель — прибор для обнаружения проложенной в земле трассы. К трассам относятся:
- силовой кабель;
- связной кабель;
- трубопровод;
- оптический бронированный кабель.
Кабелеискатель фиксирует электромагнитное поле, исходящее от тока, протекающего в кабельной линии. Трассоискатель кабельных линий позволяет не только указать местоположения кабеля, но и оценить глубину его залегания.
Поиск повреждения кабеля на местности выполняется трассодефектоискателем. Определение места повреждения кабеля с помощью трассодефектоискателя выполняется индукционным методом или контактным методом. Индукционный метод кабелеискателя позволяет найти обрыв кабеля и межфазный пробой типа жила — жила, либо жила — броня. Контактный метод трассодефектоискателя позволяет найти утечку в кабеле. Таким образом на местности решается задача поиска повреждения кабеля.
Технические параметры трассоискателей и трассодефектоискателей
Трассоискатель и трассодефектоискатель может иметь различную форму, вес и стоимость. Погоня за миниатюризацией трассоискателя приводит к существенным проблемам в чувствительности и помехозащищённости прибора. Поэтому трассоискатели и трассодефектоискатели фирмы “ЭРСТЕД” сбалансированы по форме, весу и стоимости. Трассоискатель ТИ-05-3 и трассодефектоискатель ТДИ-05М3 нижнего ценового диапазона заслужили положительные отзывы на протяжении всего периода выпуска их серии. Однако наибольшей популярностью пользуется трассодефектоискатель ТДИ-МА среднего ценового диапазона, который осуществляет поиск повреждения кабеля даже в условиях аномальных помех от ЛЭП или железной дороги.
И конечно, поиск повреждения кабеля с помощью трассодефектоискателя затруднён без использования генератора. Генераторы подают в кабель ток согласованной с трассоискателем частоты. Именно поэтому, кабелеискатель может отличать свой кабель от другой трассы. По своей структуре, генераторы делятся на два типа, что удобно показать на примере генераторов фирмы «ЭРСТЕД»:
- портативные генераторы ИЗИ;
- условно портативные генераторы ИЗИ-100.
Преимущества генераторов ИЗИ
Генератор ИЗИ является переносным прибором, которым легко автономно работать в полевых условиях. Генератор развивает мощность до 6 Вт, что является достаточным условием для поиска повреждения кабеля на расстоянии до 5 км. Генератор ИЗИ-100 является также переносным прибором, но он предназначен для работы только от сети 220 В. Развивая мощность до 100 Вт, этот генератор прекрасно подходит для определения места межфазного пробоя и короткого замыкания. Стоит упомянуть, что эти генераторы представлены в нижнем и среднем ценовом сегменте.
В заключении хочется пожелать удачи в поиске повреждения кабеля, поскольку грамотно подобранные приборы способны только облегчить эту задачу, в которой основную роль играет опыт.
98
Эффективные методы поиска мест
повреждений в сетях 0,4–20 кВ
По материалам
VI Всероссийской конференции
«
РАЗВИТИЕ
И
ПОВЫШЕНИЕ
НАДЕЖНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ
»
В
статье
подробно
рассмотрены
наиболее
эффективные
методы
определения
места
по
–
вреждения
(
ОМП
)
на
ВЛ
0,4–6–20
кВ
,
позволяющие
минимизировать
временные
затраты
оперативно
–
ремонтного
персонала
на
поиск
места
повреждения
и
тем
самым
снизить
экономический
ущерб
.
Рубцов
М
.
Л
.,
заместитель главного инженера по эксплуатации «Россети Томск» (ПАО «ТРК»)
Никулин
К
.
М
.,
заместитель начальника Богашевского РЭС «Россети Томск» (ПАО «ТРК»)
М
аксимальную
протя-
женность практически
любой
распредели-
тельной сетевой ком-
пании составляют воздушные
линии низкого (0,4 кВ) и среднего
класса напряжения (6–20 кВ), ос-
новными причинами повреждения
которых является низкая устойчи-
вость к воздействиям природных
факторов (штормовые ветра, ле-
дяные дожди, грозовые фронты),
а также к механическим воздей-
ствиям (повреждения сторонними
лицами).
И если определение места по-
вреждения (ОМП) на ВЛ 0,4 кВ, ко-
торые расположены в населенной
местности, не представляет тру-
да, то для ВЛ 6–20 кВ, основная
часть которых проходит по нена-
селенной местности, локализация
места повреждения и его устра-
нение значительно осложняются
следующими факторами:
– большой протяженностью;
– разветвленной структурой;
– неоднородностью линии (нали-
чие кабельных участков);
– прохождением по труднодо-
ступной местности;
– низкой автоматизацией и осна-
щенностью средствами мони-
торинга.
Кроме того, подавляющее чис-
ло ВЛ 6–20 кВ работают в режиме
изолированной или компенсиро-
ванной через дугогасящий реак-
тор нейтрали и при возникнове-
нии ОЗЗ, которые по статистике
составляют 70–80% от общего
числа повреждений, значительно
повышается риск поражения сто-
ронних лиц электрическим током.
При этом ОЗЗ зачастую перехо-
дят в двойные замыкания на зем-
лю (междуфазные КЗ с «землей»)
и, как следствие, отключению ВЛ,
что влечет за собой перерыв элек-
троснабжения потребителей и не-
доотпуск электроэнергии.
Существующие в настоящее
время методы ОМП на ВЛ можно
разделить на две основные груп-
пы: дистанционные методы и то-
пографические методы.
Дистанционный
метод
.
ОМП осуществляется c помощью
специальных устройств, установ-
ленных на ПС, которые автомати-
чески определяют расстояние до
места повреждения на основании
предварительно составленной мо-
дели ВЛ и параметров аварийного
режима. Примером таких устройств
являются микропроцессорные
терминалы (Бреслер-0107.090,
Сириус-2-ОМП и т.п.). Данный ме-
тод имеет следующие достоинства
и недостатки:
– минимальные временные за-
траты;
– высокую точность ОМП (3% от
протяженности ВЛ при односто-
роннем измерении при условии,
что ВЛ имеет неразветвленную
структуру, а модель ВЛ подроб-
но описана; 1% — при двусто-
роннем измерении, что в сетях
6–20 кВ можно реализовать
только на линиях связи между
ПС, но экономически нецелесо-
образно);
– невозможность ОМП при ОЗЗ;
– значительные материальные
затраты на оборудование ПС
соответствующими
устрой-
ствами.
Топографический
метод
.
ОМП осуществляется путем об-
хода ВЛ оперативно-ремонтным
персоналом (в том числе с деле-
нием ВЛ на участки разъедините-
лями) и применением переносных
приборов, указывающих направ-
ление места ОЗЗ (Квант, Вектор
и т.д., основанных на принципе
измерения
электромагнитного
поля).
Данный метод имеет следую-
щие достоинства и недостатки:
– высокую точность;
– сравнительно
небольшие
материальные затраты;
– значительные
временные
затраты на ОМП;
– сравнительно небольшую зону
обнаружения;
– опасность поражения персона-
ла электрическим током в про-
цессе поиска ОЗЗ.
Учитывая все достоинства и не-
достатки обоих методов, а также
особенности сетей 6–20 кВ, полу-
чаем необходимость в симбиозе
дистанционного и топографиче-
ского методов, который при не-
больших материальных затратах
на автоматизацию ВЛ позволит
дистанционно определять по-
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
99
врежденный участок воздушной
линии, сокращая тем самым вре-
мя на поиск и ликвидацию по-
вреждения. Таким эффективным
способом является определение
места повреждения посредством
индикаторов короткого замыка-
ния.
В компании «Россети Томск»
с 2015 года эксплуатируются ин-
дикаторы короткого замыкания
(ИКЗ), разработанные компани-
ей «АНТРАКС». Индикаторы ИКЗ
в качестве метода определения
аварийной ситуации работают не
только по броску тока или исчез-
новению напряжения в линии, но
используют совокупность разных
методов фиксации аварийного
процесса, что позволяет опре-
делять даже быстрые аварий-
ные события с малыми токами.
Их применение в сетях среднего
класса напряжения не требует вы-
бора воздушных линий со специ-
альным конструктивом, поскольку
они устанавливаются на изолиро-
ванные и неизолированные фаз-
ные провода ВЛ диаметром от
7 до 40 мм. Индикаторы работают
на воздушных линиях любой топо-
логии вне зависимости от конфи-
гурации подвеса проводов и ко-
личества цепей. За счет высокой
чувствительности индикаторов их
использование возможно как на
линиях с односторонней запиткой,
так и на кольцевых линиях с двух-
сторонней запиткой.
ваются по стволу линии за
местом разветвления;
– на линии с коротким стволом
и длинными «отпайками» ком-
плекты устанавливаются на
3-й или 4-й промежуточной
опоре «отпайки» (для исключе-
ния ошибочного срабатывания
при повреждении на маги-
стральной линии);
– на линии с длинным стволом
и длинными «отпайками» ком-
плекты устанавливаются на
контролируемых
«отпайках»
и на магистрали за местом раз-
ветвления;
– до и после труднодоступных
участков (река, лес, болото);
– участки ВЛ, проходящие по
населенной местности (для
обеспечения электробезопас-
ности при ОЗЗ).
Для питания устройств ИКЗ ис-
пользуется внутренняя батарея.
ИКЗ постоянно работает в режи-
ме пониженного энергопотребле-
ния (режиме ожидания), находясь
в котором он контролирует токи
и напряжение на ВЛ посредством
индукционных и емкостных дат-
чиков и сравнивает измерения со
значениями уставок.
Обмен данными между инди-
каторами, входящими в комплект,
осуществляется по радиокана-
лу ближней связи (радиосвязь
стандарта Bluetooth Low Energy
(BLE) — 2,4 ГГц). При обнаруже-
нии повреждения на сработавшем
комплекте ИКЗ включается све-
товая индикация, позволяющая
персоналу ОВБ визуально опре-
делить в каком направлении от
сработавшего комплекта им сле-
Крепление
индикаторов
на
прово
–
да
ВЛ
посредством
специальной
штанги
Необходимо принять во внима-
ние, что при возникновении ОЗЗ
на ВЛ возникает емкостной ток,
обусловленный величиной сум-
марной емкости линии и тополо-
гическими особенностями данно-
го участка линии. Поэтому, исходя
из этих особенностей, выбирают
устройства ИКЗ с подходящими
характеристиками и определяют
места для их размещения на ВЛ.
Правильная расстановка индика-
торов во многом определяет эф-
фективность мониторинга сетей
и обеспечивает контроль в нор-
мальных и аварийных режимах
работы сети. Выбор места уста-
новки устройств ИКЗ проводится
на основании анализа нормаль-
ной однолинейной схемы элек-
трических сетей, поопорных схем,
параметров линии и нагрузок,
с учетом рельефа местности.
Оптимальным решением явля-
ется установка на фазные провода
ВЛ комплектов из трех индикато-
ров одного типа, которые синхро-
низируют векторные измерения
напряжения и тока в трех фазах
воздушной линии электропереда-
чи и сравнивают данные в режиме
реального времени. Совокупная
обработка информации обеспечи-
вает высокую точность определе-
ния аварийных процессов, вклю-
чая определение аварийной фазы
и направление аварийной ситу-
ации. Комплекты устройств ИКЗ
способны определять направле-
ние на ОЗЗ — в сторону нагрузки
либо в сторону питающего центра
(что существенно облегчает поиск
места повреждения).
Для получения максимального
эффекта от направленного дей-
ствия необходимо, чтобы емкост-
ной ток участка до места уста-
новки прибора был значителен,
в этом случае устройства зафик-
сируют повреждение и направле-
ние на него.
Индикаторы крепятся непо-
средственно на провода ВЛ, в том
числе без отключения ВЛ посред-
ством специальной штанги. В це-
лях максимального сокращения
времени поиска места поврежде-
ния рекомендуется устанавливать
комплекты ИКЗ в следующих ме-
стах:
– на линии с короткими «отпай-
ками» комплекты устанавли-
Индикатор
короткого
замыкания
со
световой
индикацией
№
5 (68) 2021
100
дует двигаться и какой тип аварии
был зафиксирован: однофазное
или меджуфазное замыкание,
устойчивым или неустойчивым
был аварийный процесс.
Кроме того, в энергонезависи-
мой памяти фиксируются следую-
щие параметры сети: тип аварии,
значения аварийных напряжений
и токов, а также время КЗ или ОЗЗ
с точностью до секунды. После
восстановления напряжения на
линии (либо по истечении време-
ни, установленного персоналом
на таймере) сработавший ком-
плект ИКЗ автоматически перехо-
дит в режим ожидания.
Поврежденный участок опре-
деляется путем анализа мест рас-
положения комплектов индикато-
ров ИКЗ, зафиксировавших и не
зафиксировавших аварию. Ана-
лиз может проводиться как визу-
ально (в случае, если комплекты
находятся вне зоны покрытия сети
сотовой связи), так и посредством
смартфона или планшета через
ПО «КОМОРСАН Web-клиент».
При установке комплекта индика-
торов типа ИКЗ-В54 не требуется
дополнительных устройств для
передачи информации в SCADA-
систему или ПО «КОМОРСАН
Web-клиент», достаточно ком-
плекта из трех устройств — одно-
го «мастер»-индикатора, содер-
жащего GSM-передатчик, и двух
«слейв» индикаторов. Мастер-
устройство поддерживает связь
напрямую по сотовой сети. Опре-
деление комплектом ИКЗ-В54
междуфазных аварий с токами
более 20 А и однофазных замыка-
ний от 0,5 А, а также выявление
неполнофазного режима позволя-
ют определить возможный обрыв
провода и касание провода зеле-
ными насаждениями. Индикаторы
ИКЗ-В54 высылают SMS опове-
щение о произошедших событиях
с указанием GPS-координат ме-
ста аварии и именем прибора (при
необходимости в имени прибора
можно легко указать номер опоры
и название ответвления, рядом
с которым установлен прибор).
Считывание GPS-координат про-
исходит после перезагрузки и при
подаче команд с пульта дистан-
ционного управления ППИ-3 или
через ПО КОМОРСАН. Наглядное
отображение текущего состояния
сети, аварийные предупреждения
о любых отклонениях позволяют
повысить точность управления
сетью.
Программой инновационного
развития ПАО «Россети» с 2016
по 2020 годы с перспективой до
2025 года предусмотрена уста-
новка датчиков КЗ для поиска тех-
нологических нарушений в работе
ВЛ и КЛ с целью снижения недо-
отпуска электроснабжения и ло-
кализации аварийных участков
ЛЭП.
В качестве индикатора внедре-
ния указан параметр — доведе-
ние уровня наблюдаемости сетей:
– 110–750 кВ — до 90%;
– 6–35 кВ — до 65%.
На сегодняшний день это
острая проблема, так как износ
линий распределительных сетей
составляет около 80%, а в усло-
виях явно недостаточного объ-
ема инвестиций в реконструкцию
распределительных сетей необ-
ходимо достичь приемлемых по-
казателей по надежности электро-
снабжения.
Практика показывает, что уста-
новка индикаторов ИКЗ оказывает
влияние на следующие целевые
показатели: Пsaidi, недоотпуск
электроэнергии,
трудозатраты,
а при наличии средств автома-
тического секционирования на
Пsaifi . При этом установку инди-
каторов ИКЗ можно отнести к ми-
нимальному сценарию модерни-
зации распределительных сетей
в сторону наблюдаемости и циф-
ровизации сети.
В качестве критериев для ана-
лиза сценариев модернизации
рассматриваются следующие тех-
нические и финансовые аспекты:
1) технические:
• показатели надежности элек-
троснабжения (Пsaidi, Пsaifi );
• степень повреждаемости обо-
рудования;
• степень потерь в сети;
• степень недоотпуска элек-
троэнергии;
• трудозатраты на текущую
эксплуатацию;
• трудозатраты на ликвидацию
аварийных ситуаций;
2) финансовые:
• капитальные и эксплуатаци-
онные
затраты
(CAPEX,
OPEX);
• финансовые затраты при
ликвидации аварийных ситу-
аций, повреждении оборудо-
вания, недоотпуске электро-
энергии, потерях в сети;
• риски штрафных санкций
вследствие несоответствия
показателей
надежности
заданным нормативам.
Существенно улучшить по-
казатели Пsaifi и Пsaidi можно
при установке устройств ИКЗ
в совокупности с устройствами
автоматического секционирова-
ния участков распределительной
сети, такими как управляемый ли-
нейный разъединитель РИЦ, сра-
батывающий в бестоковую паузу
или при обесточенной линии.
Эксплуатируемые в «Россети
Томск» ИКЗ (ИКЗ-33МР) произ-
водства МНПП «АНТРАКС» за-
рекомендовали себя у персонала
ОВБ исключительно с положи-
тельной стороны в качестве на-
дежных и простых в эксплуатации
устройств ОМП на ВЛ, которые
позволяют значительно сократить
время на локализацию и устране-
ния места повреждения. Совмеще-
ние при эксплуатации индикаторов
ИКЗ дистанционного (волнового
метода определения аварийных
процессов) и топографического
метода позволяет сделать опре-
деление поврежденного участка
действительно точным и эффек-
тивным, а время устранения ава-
рийного процесса — действитель-
но малым.
ПО
«
КОМОРСАН
Web-
клиент
»
для
определения
поврежденного
участ
–
ка
сети
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
В статье подробно рассмотрены наиболее эффективные методы определения места повреждения (ОМП) на ВЛ 0,4–6–20 кВ, позволяющие минимизировать временные затраты оперативно-ремонтного персонала на поиск места повреждения и тем самым снизить экономический ущерб.
