Технические науки/5. Энергетика

К.т.н. Кошкин И.В.

Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова, Казахстан.

Анализ современных средств определения мест повреждения в сетях напряжением 6-35 кВ

Линии электропередачи – довольно часто повреждаемые элементы электроэнергетической системы. Выход из работы линии всегда сопровождается или недоотпуском электроэнергии, или снижением надежности, себестоимости и качества электроснабжения. Поэтому одной из важнейших задач линейных ремонтных служб предприятий электросетей является поиск места повреждения и организация ремонтно-восстановительных работ. До появления в энергосистемах приборов определения места повреждения поиск повреждения совершался путем визуальных осмотров. На это тратилось значительное время из-за характерных особенностей трассы линии электропередачи, и к тому же место повреждения иногда плохо различимо даже с близкого расстояния - на гирлянде изоляторов после перекрытия изоляции часто не остается значительных следов обгорания. Также еще сложнее обстоит дело с поиском места самоустраняющегося повреждения, при котором после автоматического повторного включения линия остается в работе [1].

Широкое внедрение электрической энергии в технологические процессы аграрного хозяйства обусловливает большую зависимость производства от надежности электроснабжения. Поэтому все большую актуальность приобретают работы, направленные на повышение надежности и бесперебойности потребителей, уровень которой в настоящее время не соответствует предъявляемым требованиям.

Известно большое количество различных методов по определению места повреждения (ОМП).

Рассмотрим дистанционные средства, применяющиеся в сельских распределительных сетях.

Методы поиска места повреждения делятся на дистанционные и топографические.

Дистанционные методы подразумевают использование приборов и устройств, устанавливаемых на подстанциях и указывающих расстояние до повреждения. Одним из наиболее используемых методов автоматического определения места повреждения является метод параметров аварийного режима.

Также распространенным методом ОМП является локационный метод.

Метод гармонических колебаний реализует определение места замыкания на землю при измерении вблизи воздушной линии (ВЛ) уровня высших гармонических составляющих магнитного поля тока нулевой последовательности с помощью магнитного датчика. Сигнал с МД проходит через усилители, активный фильтр, усилитель и поступает на выходной преобразователь.

Диагностический метод регистрации частичных разрядов в настоящее время является наиболее прогрессивным, хотя и дорогим методом, применяемым для диагностики состояния ЛЭП, осуществляющий регистрацию или измерение параметров частичных разрядов.

На основании данных методов существует большое множество приборов, применяющихся в настоящее время для определения места повреждения.

Сравнительный анализ с характеристиками некоторых устройств из многочисленного спектра средств поиска места повреждения, представлен в таблице 1.

Данные средства дистанционного управления в большинстве своем имеют один и тот же недостаток в эксплуатации, а именно: не могут выделить направление поиска короткого замыкания (к.з.) на разветвленных сельских сетях, поэтому наибольший эффект дает их применение в комплексе с указателями повреждений, при этом необходимость в телепередаче показаний от указателя существенно уменьшается.

Дистанционно измеряющие средства поиска места повреждения нашли применение, прежде всего, в сетях напряжением 10 кВ и выше. Оснащенность сельских сетей Костанайской области средствами ОМП составляет на начало 2010 года всего 70%, к тому же морально и физически устаревших [2]. К тому же на некоторых подстанциях и РЭСах нарушен пункт 2.7 действующего РД 34.20.564 в оснащении устройствами ОМП.

Таблица 1 – Сравнительный анализ средств ОМП

Устройства	Методы ОМП
	Локационный	По параметрам аварийного режима	Устройства гармонических параметров	Устройства диагностики ЛЭП
1	2	3	4	5
Наименование, характеристика	АЛИМП-М – устройство определения мест повреждений на линиях электропередачи (автоматический локационный искатель мест повреждений	Прибор ПАРМА РП 4.08 предназначен для регистрации аварийных, переходных и установившихся процессов в системах релейной защиты и автоматики на ПС	Квант - предназначен для контроля тока нагрузки и определения мест повреждения в распределительных электросетях	OVM-3 – прибор предназначен для диагностирования состояния изоляции трех фаз кабельных или воздушных линий под рабочим напряжением
1	2	3	4	5
Диапазоны измерения:	до 50км	Силы тока, А ~0-120; =0-170; 0-10мА напряжения, В ~0-460; =0-650; 0-200Мв	Чувствительность к магнитному полю на частоте 550 Гц, не хуже 1,5×10-4 А/м. Чувствительность к магнитному полю на частоте 50 Гц, не хуже 1,5×10-2 А/м.	1–10,0 МГц (Частотный диапазон регистрируемых импульсов)
Напряжение питания, В	Два встроенных элементов питания Е3336 (2*4.5В).	=110, =220, ~220	4,5 (Аккумулятор)	120 ÷ 260
Предел допускаемой основной погрешности	Погрешность расстояния до места понижения сопр. изол. менее 2% Погрешность расстояния до места обрыва менее 2%	Для одно-и двухфазных КЗ не более 6%,не более 4% для трехфазных КЗ	-	-
1	2	3	4	5
Масса кг размеры, мм	Не более 10/ 482,2 x 370 x 8 ,1	Не более 7 / 404х285х172	Не более 0,6 / 170x110x60	1,2/ 220х130х12
Диапазон рабочих температур,С/цена, тенге	диапазон рабочих температур: (–20…+40)°С/	+5 °С до + 40 ° / 1075000	-20°С - +40° / 35000	-40 ÷ +60 / 2174750
Недостатки	Неудобство снятия показаний	Зависимость показаний от характера ответвлений сети	Низкая эксплуатационная надежность	Высокая стоимость, невозможность передачи данных на ПДУ.

Незначительное внедрение средств ОМП в сельских распределительных сетях объясняется, по-видимому, отсутствием достаточно точного и удобного в эксплуатации метода измерения, учитывающего специфику распределительных сетей: наличие нескольких радиальных воздушных линий, отходящих от одной секции шин, разветвленность, изолированная нейтраль, разнообразие марок и сечений проводов, дорогой стоимостью и др. В сельских распределительных сетях не нашли применения, например, высокочастотные методы измерения, а из методов, основанных на фиксации параметров аварийного режима, применимы только метод односторонних измерений.

Методы дистанционного измерения для сельских распределительных сетей должны удовлетворять требованиям простоты и экономичности. Однако, учет специфики данных распределительных сетей требует сложных и дорогих средств, обеспечивающих требуемую точность и удобство эксплуатации.

Анализируя аварийные ситуации в распределительных сетях, были сделаны следующие наблюдения и выводы. Применяемые методы и средства дистанционного поиска места повреждения не позволяют осуществить измерения при трехфазных к.з., т.к. при симметричном трехфазном к.з. ток обратной последовательности в месте повреждения отсутствует, а при несимметричном трехфазном к.з. определяется главным образом соотношением переходных сопротивлений между фазами, значение которого определить достаточно сложно. При двухфазных к.з. возможна также неоднозначность показаний, т.к. степень несимметрии, а следовательно, и ток обратной последовательности случайным образом зависят от переходного сопротивления в месте к.з. Также данные средства и методы не могут выдать результат, не требующий дополнительной обработки

Таким образом, требуется либо сложное вычислительное устройство, такое как регистратор аварийных событий, устанавливаемый на подстанциях сетей напряжением более 110 кВ, либо большой объем предварительных вычислений и дополнительной документации, причем, при изменении схемы, замене трансформатора и проводов и т.п. расчеты следует проводить заново, а некоторые случаи для проведения предварительных расчетов заранее предусмотреть вообще невозможно, например, работу подстанции в режиме резервирования, в послеаварийном режиме.

Что касается точности названных методов, то погрешность измерения даже при отсутствии переходного сопротивления в месте повреждения может достигать порядка 5%. Это можно объяснить тем, что значительная часть тока обратной последовательности ответвляется в нагрузку и не может быть измерена на вводе к шинам подстанции. Особенно это относится к двигательной нагрузке, для которой сопротивление токам обратной последовательности в 5-7 раз меньше, чем прямой. Учесть влияние нагрузки, которое зависит от ее состава, мощности, пространственного распределения и изменяется в течение дня, месяца, года, названные методы не позволяют.

Методы, основанных на измерении параметров поврежденных фаз (Парма РП). Метод предполагает определение искомого расстояния по току, полному или индуктивному сопротивлению петли к.з. Данные методы и действующие средства (ФПТ и ФИП) позволяют осуществить однозначные замеры при двухфазных и трехфазных к.з., если измерять разность токов поврежденных фаз и напряжение между ними. Однако, погрешности определения расстояния по току и необходимость дополнительных расчетов препятствуют широкому распространению этого метода в сельских распределительных сетях. Также при осуществлении контроля по многим отходящим линиям данный метод может дать значительную погрешность, так как ток измеряемый включает в себя не только ток в месте к.з., но и ток нагрузок, который не несет информации о месте повреждения и служит источником погрешности.

Таким образом, современные средства дистанционного определения места повреждения в сельских сетях должны отвечать следующим основным требованиям:

1. Высокая точность измерения (в пределах 3 %);

2. многофидерный контроль за состоянием линий электропередачи;

3. однозначность замеров при всех видах короткого замыкания и замыкания на землю;

4.отсутствие дополнительной обработки результата измерения и предварительных расчетов (как в случае действующих на подстанциях приборах ФПТ(ФПН);

5. Возможность беспроводной передачи данных на пункт контроля и управления.

Список использованных источников

1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. [текст]/ Шалыт Г.М. -М.:Энергоиздат, 1982.- С 310.

2. «Журнал аварийных событий»-ТОО МРЭТ, Костанай, 2010 год.