Реферат: Определения мест повреждения на линиях электропередачи

Определения мест повреждения на линиях электропередачи

Содержание

Введение

. Теоретические основы определения места повреждения линий электропередачи

.1 Виды и характер повреждений

. Определение места повреждения на линиях 110-220 кВ

. Определеннее места повреждения на линиях 6-35 кВ

.1 Основные устройства

4. Охрана труда

4.1 Общие вопросы охраны труда при электромонтажных работах

Заключение

Список литературы

Введение

Нарушение нормального режима работы электроэнергетических систем, как правило, происходят из-за повреждения её элементов, в частности, линий электропередачи (ЛЭП). Причинами повреждений ЛЭП являются воздействия природных и технических факторов. К природным факторам относятся ветер, гололед, перепад температур, атмосферные перенапряжения, к техническим - короткие замыкания (КЗ), внутренние перенапряжения, нарушения правил технической эксплуатации, однофазные и многофазные замыкания, обрывы проводов и другие повреждения и т.п.

Повреждение ЛЭП приводит к нарушению электроснабжения, снижению качества и повышению потерь электрической энергии. Принимая во внимание качественный состав потребителей электроэнергии, где компьютерные технологии занимают главное место, ущерб от недоотпуска и снижения качества электрической энергии оказывается значительным. Это объясняется тем, что компьютерная техника чувствительна к сбоям электроснабжения и низкому качеству электрической энергии, что является причиной сбоев беспрерывных технологических циклов, потери информации, порчи программных продуктов и т.п. Следует также заметить, что повышение потерь электроэнергии приводит к росту затрат на транспортировку электрической энергии. С учетом ограниченного количества энергоресурсов эти затраты также оказываются значительными.

Для восстановления нормального режима работы электроэнергетических систем, сокращения ущерба и затрат необходимо быстро и точно определять места повреждений ЛЭП. Вопросу определения места повреждения (ОМП) посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных ученых. Основной вклад в теорию и практику ОМП ЛЭП внесли А.И. Айзенфельд, Г.М. Шалыт, Е.А. Аржанников, А.-С.С. Саухатас, Ю.А. Лямец и др.

Технические средства для определения места повреждения (ОМП) широко используются при эксплуатации ВЛ всех классов напряжений. В зависимости от класса напряжения средства ОМП можно разделить на два вида: средства ОМП в сетях с большими токами замыкания на землю (110-220 кВ) и средства ОМП в сетях с малыми токами замыкания на землю (6-35 кВ).

1. Теоретические основы определения места повреждения линий электропередачи

Повреждение линий электропередачи приводит к нарушению нормального режима работы электроэнергетических систем и, как следствие, к нарушению нормального электроснабжения потребителей, снижению качества электрической энергии и повышению потерь электроэнергии в сети. Для восстановления нормального режима работы необходимо как можно быстрее восстановить поврежденную линию. Основную часть времени восстановления поврежденной линии занимает процесс определения места повреждения. Исходя из этого, решение задачи ОМП должно быть одновременно быстрым и точным.

.1 Виды и характер повреждений

Разнообразие видов и характера повреждений, а также структуры и условий работы электрических сетей привело к большому разнообразию методов ОМП, которые можно разделить на две большие группы - дистанционные и топографические [1]. Дистанционные методы ОМП заключаются в измерении расстояния до места повреждения от конца или концов линии. Эта группа методов, с одной стороны, удовлетворяет требованию быстроты ОМП, но с другой - обладает ограниченной точностью. Топографические методы ОМП заключаются в определении места повреждения на трассе линии электропередачи, т.е. топографической точки расположения места повреждения.

Данная группа методов обладает высокой точностью, но требует большого количество времени.

Для выполнения требований по быстроте и точности ОМП целесообразно применение двух методов ОМП - дистанционного и топографического. Сначала с помощью дистанционного метода ОМП определяют зону, в которой находится место повреждения, а затем, используя топографический метод, устанавливается точное место повреждения.

На рис. 1 приведена классификация методов ОМП.

линия электропередача замыкание повреждение

Рис. 1 - Классификация методов ОМП

2. Определение места повреждения на линиях 110-220 кВ

Линии электрических сетей с большими токами замыкания на землю характеризуются достаточно большой протяженностью. Методы и средства ОМП здесь основаны на измерении и запоминании параметров аварийного режима (токов и напряжений прямой, обратной и нулевой последовательности) и вычислении расстояния до мест повреждения. В таких сетях используются, как правило, двусторонние методы, основанные на фиксации токов и напряжений по концам ВЛ.

Для измерения и запоминания токов и напряжений используются полупроводниковые и микропроцессорные фиксирующие приборы. По сравнению с полупроводниковыми, микропроцессорные фиксирующие приборы позволяют реализовать более сложные алгоритмы ОМП, более приспособлены к перепрограммированию при изменении параметров сети, более точные. Опыт эксплуатации микропроцессорных приборов ОМП показал, что погрешность определения расстояния до места повреждения не превышает 5%.

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.

Рис.2. Напряжения и токи в линии в момент повреждения

Пусть в некоторой точке линии, соединяющей подстанции 1 и 2, происходит повреждение, например однофазное короткое замыкание. Индикаторы, установленные по концам линии, фиксируют в аварийном режиме токи и напряжения.

3. Определениее места повреждения на линиях 6-35 кВ

Воздушные (ВЛ) и кабельные (КЛ) линии 6-35 кВ составляют основу распределительных сетей и по данным

ОАО "ФСК ЕЭС" имеют протяжённость около 1,3 млн. км. Более 600 тыс. км этих линий выработали свой ресурс, что приводит в среднем к восьми отключениям в год на 100 км.

Поэтому в настоящее время повышается актуальность более точного и своевременного определения места повреждения (ОМП).

Специфика режимов нейтрали и конструктивного исполнения ЛЭП 6-35 кВ не позволяет средствам релейной защиты и автоматики (РЗиА) в полной мере обеспечивать выявление повреждений и особенно селективное определение замыканий на землю.

Существенной особенностью структуры распределительных сетей 6-35 кВ является их разветвленность. Расстояния до мест многофазных замыканий в этих сетях определяются средствами ОМП, установленными на питающих подстанциях (односторонние средства ОМП). Однако даже высокая точность этих средств не позволяет указать место повреждения вследствие разветвленности сетей.

На рис. 3 показана разветвленная электрическая сеть. После отключения повреждения выключателем Qи определения расстояния до места повреждения возникает задача определения аварийного участка разветвленной сети, поскольку повреждения в точках К1, К2 или КЗ являются равноудаленными от питающей подстанции.

Рис. 3. Расстановка указателей поврежденного участка в разветвленной сети

Для ориентирования при поиске места повреждения в местах разветвления сети устанавливаются указатели поврежденного участка, фиксирующие факт протекания тока короткого замыкания. По положениям указателей 1, 2 и 3 эксплуатационный персонал правильно определяет направление поиска места повреждения. В частности, при замыкании в точке К1 факт протекания тока короткого замыкания будет зафиксирован только указателем 1.

В электрических сетях с изолированной нейтралью (6-35 кВ) ток однофазного замыкания на землю имеет емкостной характер, а по величине значительно (на один-два порядка) меньше тока нагрузки.

Малая величина токов замыкания на землю исключает возможность применения рассмотренных выше методов и средств ОМП.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей допускается работа сети с заземленной фазой до устранения повреждения; при этом эксплуатационный персонал обязан отыскать и устранить повреждение в кратчайший срок. Отыскание места однофазных замыканий на землю осуществляется с помощью переносных приборов, измеряющих вблизи ВЛ уровень магнитного поля токов нулевой последовательности.

Принцип определения места замыкания на землю в разветвленной сети иллюстрируется схемой, состоящей из линий W 1, W 2, W 3 и W 4. При замыкании в точке К через место повреждения протекают емкостные токи нулевой последовательности, замыкающиеся через распределенные емкости линий, представленные на рис. 3 сосредоточенными емкостями С1, С2, С3, С4, и С5. Распределение этих токов в линиях сети показано эпюрами.

Наибольший уровень емкостных токов нулевой последовательности имеет место в поврежденной линии до места замыкания, после которого уровень этих токов резко уменьшается.

Рисунок 4. Схема сети и эпюры показаний переносного прибора в различных ее участках

Применение переносных приборов, реагирующих на магнитные поля основной частоты (50 Гц), затруднено вследствие значительного влияния на измерения рабочих токов линий. Поэтому при поиске мест замыканий на землю используют приборы, реагирующие на высшие гармонические составляющие магнитного поля токов нулевой последовательности. В этом случае влияние токов нагрузки на результаты измерения существенно меньше.

3.1 Основные устройства

Применяемые в настоящее время устройства определения мест повреждения на линиях 6-10 кВ разделяются на две группы: топографические, к которым относятся указатели поврежденных участков, и дистанционные, к которым относятся фиксирующие приборы.  Топографические устройства определения мест междуфазных замыканий названы так потому, что их устанавливают непосредственно в сети на опорах линии, они! являются наиболее простыми и в то же время весьма; эффективными. Это указатели поврежденных участков (УПУ), которые эксплуатируются достаточно длительное время. Наиболее широко распространены указатели с автоматическим самовозвратом, которые срабатывают при появлении в линии тока КЗ и имеют выходной орган, позволяющий фиксировать их срабатывание. После восстановления нормального режима работы линии устройства автоматически возвращаются в исходное состояние, что существенно облегчает эксплуатацию по сравнению с устройствами, не имеющими органов возврата.  Указатели поврежденного участка серии УПУ. Указатель типа УПУ-1 (рис. 5) состоит из двух блоков: стационарного и переносного (блока контроля).

Рисунок 5. Принципиальная схема указателя поврежденного участка типа УПУ-1: I - стационарный блок; II - переносной индикатор

Стационарный блок устанавливается на опоре вблизи проводов линии. Он срабатывает практически без выдержки времени при увеличении тока в линии выше его установки и возвращается в исходное состояние с выдержкой времени 2-3 с при восстановлении рабочего напряжения на линии. Выносную контактную вилку устанавливают на опоре на высоте 2,8-3 м и соединяют электрически со стационарным блоком.

Переносной блок контроля, состоящий из электрической батареи GB и контрольной лампы HL, служит для проверки состояния выходных контактов стационарного блока. Магнитный датчик стационарного блока представляет собой магнитопровод с двумя рабочими обмотками w1, w3 и двумя испытательными обмотками w 2 и w3, каждая из которых подключена к своему выпрямителю VD1-VD4 и VD5-VD8. Выходы этих выпрямителей соединены последовательно и питают обмотку 1 поляризованного реле К. Две обмотки необходимы для обеспечения равной чувствительности датчика к токам КЗ на разных фазах.

Конденсаторы С1 и С2 служат для компенсации реактивного сопротивления обмоток датчика. Резисторы R3 и R4 предназначены для регулирования чувствительности указателя, резистор R5 - для ступенчатого регулирования уставки по току срабатывания. Обмотка 2 поляризованного реле используется для возврата устройства в исходное состояние. Схема возврата состоит из выпрямителя VD9-VD12, конденсаторов СЗ, С4, триратрона VT. Схема возврата получает питание от устройства емкостного отбора мощности от линии электропередачи, в качестве которого используют либо антенну длиной в один пролет, располагаемую под проводами, либо подвесной изолятор.  Указатель короткого замыкания типа УКЗ-3 предназначен для определения направления поиска места короткого замыкания на воздушных распределительных линиях 6-35 кВ, отключившихся в результате короткого замыкания.  Направление поиска указывается индикатором, срабатывание которого проис линии. Состояние индикатора определяется визуально через смотровое окно в корпусе указателя, установленного на опоре в зоне проводов. В сработанном состоянии флажок индикатора повернут к наблюдателю стороной, окрашенной в яркий цвет. Обратная сторона флажка индикатора окрашена в черный цвет.

Наблюдение состояния индикатора может осуществляться с расстояния до 15 м от опоры, на которой установлен указатель. При восста новлении напряжения на линии сработанные указатели!" автоматически возвращаются в исходное состояние. Питание указателя обеспечивается емкостным отбором напряжения от контролируемой линии через дополнительные внешние изоляторы, подвешиваемые на двух: фазах линии. В части воздействия климатических факторов внешней среды указатель соответствует исполнению V категории размещения I (температурный диапазон от -45 до 50°С).

Срабатывание указателя обеспечивается при междуфазных коротких замыканиях в контролируемой линии, сопровождающихся скачкообразным увеличением тока в поврежденных фазах. Порог срабатывания указателя соответствует увеличению тока на 50 А при установке указателя на типовой железобетонной опоре линии 10 кВ на расстоянии 0,7 м от каждого провода.  Допускается установка указателя при других расстояниях от проводов линии с учетом того, что порог срабатывания изменяется пропорционально расстоянию. Порог срабатывания указателя при увеличении тока вдвое (двойное замыкание на землю) ориентировочно в 2 раза выше 50 А.

Возврат указателя обеспечивается переменным током не менее 50 мкА. Время подготовки к поворотному срабатыванию не превышает 5 мин. Длительность регистрируемого тока при его двукратном значении не менее 0,1 с. Срабатывание указателя обеспечивается при предаварийном токе нагрузки линии до 100 А. Обеспечивается блокирование срабатывания указателя при входном воздействии, подаваемом одновременно с восстановлением напряжения на линии после паузы не менее 5 с. Площадь наблюдаемой поверхности флажка индикатора не менее 5 см².

Указатель обеспечивает возможность контроля его исправности при включенной линии путем поднесения к нему постоянного магнита, создающего магнитный поток не менее 3,5-10~5 Вб. На корпусе указателя обозначено место, к которому подносится для контроля постоянный магнит.  Указатель короткого замыкания типа УКЗ-2М. Структурная схема указателя УКЗ-2М представлена на рис. 6. Схема содержит преобразователи тока ИПТ1 (1) и ИПТ2 (2), максиселектор сигналов преобразователей 3, выпрямители 4 и 14, блок выделения переходной составляющей тока короткого замыкания 5 и формирователь 6. Выход формирователя подключен к входу порогового органа срабатывания 9. Формирователь 6 выполнен из двух последовательно соединенных блоков: ограничителя сигнала 7 и интегратора 8. Кроме того, указатель содержит блок индикации 10, источник опорного напряжения 11, пороговый орган возврата 12, накопитель 13, элемент емкостного отбора напряжения 15, элемент контроля напряжения 16 на выходе емкостного отбора напряжения, разрядный элемент накопителя /7 и элемент стабилизации напряжения накопителя /8, токоограничивающий элемент 19 и разрядник 20,