Определение расстояния до места замыкания на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.09, кандидат технических наук Нгуен Вьет Хунг

• Нгуен Вьет Хунг
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нгуен Вьет Хунг

Оглавление

1. Введение

2. Анализ нового способа определения расстояния до места замыкания на землю

3. Разработка устройств для определения расстояния до места замыкания на землю, применительно к РУ-10 кВ действующих районных, распределительных и тяговых подстанций

4. Математическое моделирование на ПК измерительной схемы для проведения опыта ограниченного короткого замыкания с целью определения расстояния до места замыкания на землю в

сети с изолированной или компенсированной нейтралью

5. Экономическая эффективность использования предлагаемых новых устройств для определения расстояния до МЗЗ

6. Приложения:

6.1. Приложение № 1. Определение расчетных сопротивлений испытательной схемы

6.2. Приложение № 2. Программный комплекс ввода и обработки замеров токов короткого замыкания в ЛЭП 10 кВ

6.3. Приложение №3. Акт испытаний устройства дистанционного

определения повреждений на вдольтрассовых ЛЭП -10 кВ

6.4 Приложение № 4. Тексты файлов программного пакета для математического моделирования на ПК измерительной схемы испытуемой линии, собираемой для определения расстояния до

МЗЗ в сети с изолированной или компенсированной рейтралью

7. Использованные источники

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение расстояния до места замыкания на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью»

1. Введение

Железные дороги, и прежде всего электрифицированные, наравне с другими отраслями народного хозяйства имеют в своем распоряжении и эксплуатируют большое количество сетей 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Их нормальная эксплуатация прерывается при коротких замыканиях и, частично, при замыканиях на землю.

Как известно, одиночное замыкание на землю обычно не представляет непосредственной опасности для сети, однако возникновение второго такого же замыкания на другой фазе в любой точке сети приводит к двухфазному короткому замыканию через землю, представляющему уже достаточно серьезную аварию. По этой причине требуется как можно более быстрое обнаружение места замыкания на землю (МЗЗ) и устранение его.

К сожалению, задача не решается измерением параметров тока замыкания на землю - емкостного тока - так как в силу специфики его формирования величина и фаза тока не зависят от расстояния до МЗЗ, а определяется суммарной длиной и типом линий, подключенных к сборным шинам 6-35 кВ подстанции [1,2].

Указанные особенности сетей 6-35 кВ практически исключают возможность применения для них методов и средств определения МЗЗ, используемых в сетях более высокого напряжения.

Вопросам теории и созданию практических устройств для определения расстояний до МЗЗ и коротких замыканий посвящены работы советских ученых и инженеров: Г.М. Шалыта, А.П. Кузнецова, Л.А. Германа, Б.Е. Дынькина, В.Н. Пупынина, В.М. Арсентьева, В.А. Мочалова, В.А. Манухова и других.

В практике эксплуатации сетей 6-35 кВ для отыскания МЗЗ в настоящее время используют способы и устройства, позволяющие находить МЗЗ непосредственно или косвенно по результатам измерений [2-7]. Использование первых требует больших затрат рабочего времени, высокой квалификации обслуживающего персонала. Другие, хотя и лишены этих недостатков, но выдают заведомо неточные результаты из-за неучета многих влияющих факторов.

Для непосредственных измерений в практике используются у устройства типа "ПОИСК-1", "ВОЛНА", "ВОЛНА-М" и "ЗОНА". Они являются переносными токовыми приборами, работающими на основе измерения составляющих высших гармоник в токе замыкания на землю.

Их использование предполагает обязательность обхода всей линии, на которой зафиксировано замыкание на землю, от начала ее и до конца. Это требует много времени, сопряжено с утомительной для персонала и весьма затруднительной в недоступных местах (в сельской местности, на болотах и пр.) работой, требующей большого внимания и сосредоточенности, вследствие невысокой чувственности аппаратуры.

В отличии от вышеуказанных переносных приборов, устройство "ПАУЗА", разработанное группой инженеров под руководством Тарасова А. И. в СКТБ ВКТ Мосэнерго в конце 1985 г. [3], работает по принципу зондирования воздушных ЛЭП по высокочастотному тракту или проводу ВЛ и измерением временного интервала t между посылкой зондирующего и приемом отраженного импульса напряжения. По времени Ь можно определить расстояние до МЗЗ используя расчетную формулу:

/ = (1.1)

где V - скорость распространения импульсов напряжения по воздушной линии электропередачи.

Таким образом устройство "ПАУЗА" предназначено для дистанционного определения расстояния до МЗЗ на линиях 35 кВ и выше с помощью измерительных приборов и расчетов.

По паспортным данным погрешность опредления расстояния до МЗЗ устройством "ПАУЗА" составляет ± 2%, однако очевидно это справедливо только для ЛЭП и ВЛ напряжением свыше 35 кВ, поскольку точность измерения сильно зависит от однородности самой линии, точнее от волнового сопротивления линий. Это последнее очень существенно меняется при ЛЭП и ВЛ с меньшим напряжением, например при ВЛ 10 кВ, за счет их разветвлений и отпаек. Следует также отметить что, определение места однофазного замыкания по высокочастотному тракту легко применимо на тех линиях, где уже есть высокочастотная обработка фаз линии, то есть где установлены высокочастотные заградители, что как правило имеется у линий с напряжением 35 кВ и выше.

При отсутствии же высокочастотной обработки фаз линии (например у ВЛ 10 кВ) устройство "ПАУЗА" может быть применено для определения места однофазного замыкания по методу "набросом". Для этого нужно провести работы по следующему порядку:

• отключить и заземлить просматриваемую ВЛ с двух сторон;

• соединить провод телескопической штанги с клемой ВЛ или "Линия" защитного фильтра (ЗФ) или с шинкой от него;

• произвести "наброс" - навесить штангу на провод отключенный и заземленной ВЛ;

• снять заземление с ВЛ со стороны просмотра, снять заземление с проводки ЗФ;

• включить устройство "ПАУЗА" и начать считывать цифровые показания расстояния до МЗЗ, фиксируя наиболее часто повторяющиеся показания табло;

• выключить устройство;

• заземлить ВЛ со стороны просмотра, заземлить проводку

ФЗ;

• перенести штангу на другую фазу ВЛ;

• далее повторяются все вышеуказанные процедуры по всем фазам.

По сути работы метод "набросом" займет много времени за счет ручных переключений и подготовок. Результат определения места однофазного замыкания зависит от опыта обслуживающего персонала. Кроме того следует учесть, что при определении места однофазного замыкания в самом устройстве "ПАУЗА" заложена программа расчета расстояния по формуле (1.1), где заранее принята скорость V = 295км / мс. На самом же деле скорости распространения импульсов в каждой линии разные и зависят от удельного волнового сопротивления самой линии, проводимости земли и т.п. что говорит о дополнительной погрешности определения расстояния до МЗЗ.

Следует отметить, что при неустойчивом повреждении (нет металлического короткого замыкания и в месте повреждения горит перемежающаяся дуга, пробой на дерево и другое...) поиск места однофазного замыкания будет неуспешным. При просмотре по высокочастотному тракту, в случае узкополостных фильтров присоединения, большого затухания на линии, возможны неустойчивые показания или показания большой длины измеряемой ВЛ.

В работе "Определение расстояния до места однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью" [4] предлагается

устройство и расчет, с помощью которых определяется не только поврежденная линия, но и расстояние до места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью (см. рис. 1.1).

го

Рис. 1.1 Устройство для определения расстояния до места однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью, предложенное Винницким политехническим институтом [4].

При появлении однофазного замыкания на землю фазочувствительной орган защиты КУ2 и блок сигнализации 4 осуществляет аварийную сигнализацию с указанием линии, на которой произошло однофазное замыкание на землю (по признаку появления тока и напряжения нулевой последовательности). Снижение напряжения на поврежденной фазе приведет к срабатыванию соответственно одного из пороговых элементов фаз 5, 6, 7 и соответствующего выходного реле (одного из К\/8, КУ9,

КУЮ). Вследствие этого с выхода соответствующего согласующего трансформатора (одного из 11, 12, 13) будет подано значение тока замыкания на землю 13 в измерительный блок 16, а с выхода измерительного трансформатора напряжения 3 - значение остаточного напряжения поврежденной фазы иПф в измерительный

блок 14. Одновременно блок 15 измеряет угол сдвига а между напряжением поврежденной фазы ипф и током однофазного

замыкания на землю 13. Значения показаний блоков 14, 15, 16 записываются персоналом для проведения вычислений по определению расстояния до МЗЗ по формуле приведенной на рис. 1.1, где:

и пф " остаточное напряжение поврежденной фазы, В;

13 - ток замыкания на землю поврежденной фазы, А;

ХП - индуктивное сопротивление контура от шин подстанции до МЗЗ, Ом;

Х0 - удельное (погонное) сопротивление контура "провод-земля", Ом/км.

Здесь следует отметить, факторы, которые будут существенно влиять на точность измерения, и, тем самым, создадут большую погрешность при расчете расстояния до МЗЗ.

Вот эти факторы:

• Большая погрешность измерительных трансформаторов тока и напряжения при малых значениях измеряемых токов и напряжений;

• Неопределенность индуктивного сопротивления контура "провод-земля".

• Недостаточность времени для фиксации персоналом показаний измерительных приборов на блоках 14, 15 и 16.

Рассмотрим более подробно второй из названных факторов, влияющих на погрешность расчета - неопределенность индуктивного сопротивления контура "провод-земля".

При замыкании одного провода на землю ток протекает по поврежденной фазе от шины к МЗЗ и возвращается через емкости между неповрежденными фазами и землей самой линии с МЗЗ и других линий (см. рис. 2.3). Чем больше количество соседних линий, тем меньшая доля тока возвращается по фазам В и С поврежденной линии.

Индуктивное сопротивление фазы линии (например фазы А) зависит не только от значения тока, протекающего в ней, но и от значения токов, протекающих в других фазах той же линии 1В, /с. Таким образом, изменение значений токов 1В, 1С вызывает изменение замеряемого индуктивного сопротивления фазы А. Это же относится и к определению удельного индуктивного сопротивления фазы Х0, которое также зависит от количества подключенных линий к общей шине подстанции. Итак, значения Хп и Х0 в расчетной формуле на рис. 1.1 [4] для данного МЗЗ неоднозначны.

В городских разветвленных кабельных сетях с компенсированной нейтралью задача определения места повреждения на землю решается несколько в другом плане [5]. Из-за частого продольного секционирования такой сети задачу отыскания места повреждения облегчает предварительное определение участка между секционирующими разъединителями, где произошло замыкание на землю. Для этой цели авторы [5] предлагают оснастить сеть датчиками аварийного тока (1, см. рис. 1.2,а) и соответствующей схемой сигнализации (см. рис. 1.2,6). Датчики срабатывают, если в месте их установки по линии протекает ток

нулевой последовательности. Последовательным отключением участков сети добиваются условий, при которых датчики перестают срабатывать и, тем самым, определяют поврежденный участок. Для повышения чувствительности датчиков индуктивность компенсирующего реактора 2 на время измерений шунтируют активным сопротивлением 3 соизмеримой величины. Для связи при измерениях используют радиопередающие устройства. Однако, как следует из описания, этот метод не решает проблемы в целом и для протяженных воздушных линий не применим.

В [8] предлагается метод определения расстояния до места однофазного замыкания на землю на линиях ВЛ СЦБ.

Суть предлагаемого метода поясняет рис. 1.3. После того как установлено наличие на линии однофазного замыкания на землю приступают к определению расстояния до МЗЗ. Для этого с помощью контактора МК 310 Б-М предлагается на время соединить нуль трансформатора СЦБ с землей, вследствие чего однофазное замыкание на землю превратится в однофазное К. 3. через МЗЗ. По мнению авторов измеряя напряжение поврежденной фазы относительно земли и ток в поврежденной фазе можно найти сопротивление петли К.З. и по нему приближенно определить расстояние до МЗЗ.

Погрешность, которые дает этот метод определяются тем, что:

• В цепи петли К.З. включается переходное сопротивление в МЗЗ, наличие которого дважды влияет на точность замеров, так как увеличивает напряжение петли К. 3. и уменшает ток в цепи К.З.

• На величину замера значительное влияние оказывает неоднородность линии - например наличие кабельных вставок.

• Ток в цепи ничем не ограничивается, что опасно для ВЛ СЦБ, так как в этом случае в МЗЗ возможен пережог провода линии.

Рис. 1.2 Селективная сигнализация поврежденного участка в городских сетях 10 кВ, предложенная Винницким политехническим институтом [5].

В 80-е годы с использованием указанного метода заводом МЭЗ выпускалась аппаратура типа АОП-1 [9,10]. Однако от ее использования на линии быстро отказались по указанным выше причинам и поскольку погрешность определения расстояния до МЗЗ достигла 100% длины линии.

Рис. 1.3 Метод определения расстояния до места однофазного замыкания на землю на линиях ВЛ СЦБ, разработанный ПКБ ЦЭ МПС [9, 10].

Подводя итог сказанному выше можно сделать вывод, что задача относительно быстрого и точного определения МЗЗ в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью до сих пор не имеет своего удоволетворительного решения. Как представляется, рассмотренный ниже новый способ определения расстояния до МЗЗ, предложенный в 1993 году проф. Пупыниным, детально проанализированный в настоящей диссертации и устройства по способу, разработанные в ней же и запатентованные [2] решают эту задачу.

Практическое использование разработанных устройств предполагает получение некоторой предварительной информации.

Должен быть зафиксирован факт наличия в сети замыкания на землю. Такой информацией обслуживающий персонал подстанции обычно располагает, так как сети с изолированной нейтралью объязательно оборудованы устройствами сигнализации замыкания на землю (реле напряжения, подключенное к выходу ФННП, образованного обмотками трансформатора напряжения, включенными по схеме разомкнутого треугольника), устройствами фиксирующими значения фазных напряжений (например вручную переключаемым вольтметром, измеряющим фазные напряжения, позволяющим установить замкнувшуюся фазу) и, наконец, питающие линии оборудуются максимальными токовыми направленными защитами нулевой последовательности, позволяющими определить линию с замкнувшейся на землю фазой. Подстанции сети с компенсированной нейтралью, где при большой степени компенсации емкостного тока трудно обеспечить четкую работу направленной защиты нулевой последовательности, дополнительно оборудуются устройствами, шунтирующими дугогасящую катушку резистором в момент появления замыкания на землю, что способствует стабилизации работы защиты.

Если указанные информация получена, то применение разработанных в диссертации устройств просто, эффективно и быстро приводит к желаемой цели - определению расстояния до места замыкания на землю.

2. Анализ нового способа определения расстояния до места замыкания на землю

2.1. Описание способа, его теоретическое обоснование и приципиальная реализация.

В 1993 г. профессором Пупыниным В.Н. был предложен косвенный способ определения расстояния до места замыкания на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, основаная идея которого поясняется рис. 2.1.

Пусть зафиксировано наличие замыкания на землю, определены линия и фаза, где оно дислоцировано (как правило это легко обеспечивается существующими защитами подстанций). Тогда для определения расстояния до места замыкания на землю (МЗЗ) предлагается провести опыт ограниченного короткого замыкания через МЗЗ в специально собираемой для этого измерительной схеме (см. рис. 2.1,а) и расстояние до МЗЗ определить по зафиксированным при этом токам и 12.

Для проведения такого опыта необходимо:

• на короткое время (5-7 мин.) отключить поврежденную линию;

• подключить фазу линии с МЗЗ 4 в ее начале (точка 3) и в конце (точка 6) к другой, неповрежденной фазе этой линии;

• за освободивщимся полюсом выключателя 2 между ним и землей включить токоограничивающий резистор 10;

• включить выключатель 2 и провести опыт ограниченного короткого замыкания через МЗЗ, замеряя токи по участвующим в измерениях фазам линии 4 и 5, соответственно /7 и 12.

• На основании вычислений или же вспомогательных графиков определить расстояние х до МЗЗ.

а)

б

1 = 11+12

12

I =11 + 1213ч1

3 14

го

Ч

^12

мзз

/

1-2

б)

б

Рис 2.1 Способ определения расстояния до места замыкания на землю (МЗЗ), предложенный проф. Пупыниным В. Н.: схема измерений а) и схема замещения, используеммая при выводе основных соотношений метода б).

Покажем, что это так. Действительно, если линия однородная, то без учета влияния поперечных проводимостей и емкостей (междуфазных и на землю) можно для рис. 2.1,6 на основании закона Кирхгофа для напряжений записать следующее уравнение равноверсия:

А<о

+ 12^_2Ь - ¡^¿(Ь -х) + I -х)- ¡^^(Ь - х) = — I2 + I2 £ 2_ 2Х,

где ^ - полное собственное сопротивление провода фазы (4 или 5), Ом / км\

" взаимоиндуктивное сопротивление между фазами линии, Ом / км\

Ь - полная длина линии с МЗЗ, км.

Используя (2.1) легко найти

х = 2Ь . 7/ . . (2.2)

Л + 12

Существенной особенностью предложеного метода является то обстоятельство, что с учетом сделанных допущений точность измерений никоим образом не зависит ни от величины сопротивления ограничивающего резистора 10, ни от величины переходного сопротивления 7 в МЗЗ (если замыкание не глухое). Более того, точность измерения совершено не зависит от частоты тока и формы напряжения используемого при измерениях. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на формулу (2.2.), в которую ни одна из перечисленных величин не входит. Это позволяет утверждать, что в таком случае токи /7 и 12 совершено одинаковы по форме и отличаются лишь величиной (см. рис. 2.2,а). Отсюда также следует, что под 11 и 12 можно понимать и любые мгновенные значения, замереные для одного и того же момента времени, например амплитуды токов 11мах и 12мах (см- Рис- 2.2,а) или же, что точнее для измерений, средние их значения за любой полупериод 11ф и 12ф, или же действующие значения токов /7 и

12. По указанным причинам, очевидно, метод может быть

использован и в случае замыкания на землю через перемежающуюся дугу.

Для практического использования выражение (2.2) удобно представить в относительных единицах в виде зависимости

I,

равенствами:

или же обратной функциональной зависимости

В полном виде эти зависимости выражаются

X

= 2

V/ +/

*2

(2.3)

Ь

(2.4)

Зависимость (2.4) показана кривой 1 на рис. 2.2,6.

Обе эти зависимости носят универсальный характер и в меру погрешностей, определяемых сделанными выше допущениями, пригодны для всех однородных линий.

Однако все это справедливо лишь в меру сделанных выше допущений а именно при неучете поперечных проводимостей, которые будут влиять на соотношение токов и 12.

На соотношение токов /7 и 12 будут, кроме того, влиять и продольные неоднородности линии - кабельные вставки, участки линии с другими сечениями проводов и другими расстояниями между проводами и др.

В этом случае, как будет показано далее, действительный

характер зависимости

= /

Г-1

\ь)

будет несколько отступать от

теоретической и идеализированной зависимости (2.4). Например при кабельной вставке в середине линии (от 0,4 до 0,7 ее длины) характер зависимости будет примерно соответствовать кривой 2 (см. рис. 2.2,6).

а)

Рис. 2.2 К пояснению возможностей и особенностей метода: форма токов в проводах (фазах) измерительной схемы а) и кривые зависимости отношения значений токов от относительного расстояния до МЗЗ для однородной 1 и неоднородной 2 б)

Поэтому в работе поставлена цель рассмотреть вопросы практической реализации метода, предложенного В.Н. Пупыниным, а именно проанализировать влияние неучтенных факторов на

точность измерений, предложить способы измерений, позволяющие компенсировать влияние этих факторов, наконец дать схемы и конструкции необходимой для этого аппаратуры.

2.2. Анализ точности измерения по способу на реальных линиях [11, 12].

2.2.1. Оценка влияния на точность измерений емкостных токов

[11].

Исследуем влияние на точность измерений расстояния х до МЗЗ емкостных токов. При рассуждениях пренебрежем влиянием токов, замыкающихся через междуфазные емкости и будем принимать во внимание только токи, замыкающиеся через емкости фаз на землю.

В действительности в измерительной схеме ограниченный ток к.з., стекающий в землю через переходное сопротивление ^пер

(см. рис. 2.3), возвращается обратно на питающую подстанцию не только через землю и токоограничивающий резистор

(составлающая тока 1К), но и через емкости фаза-земля проводов

неповрежденных фаз линий (составляющая 1К) и провод неповрежденной фазы (если он не отключен) рассматриваемой линии, где собрана измерительная схема ( составляющая 1К), так что

¡к = (// + 4) = 4 + '¡к + ¡'к- (2-5)

Составляющие возвращающегося тока 1К и 1К создают

электромагнитное поле, которое вызывает Э.Д.С. в проводах измерительной схемы, участвующих в процессе измерения, что влияет на токораспределение в них и, тем самым, вносит погрешность в расчет расстояния до места замыкания на землю.

На вопрос о том, насколько значительны эти влияния, как они сказываются на точности измерений, отвечают следующие рассуждения.

2.2.1.1. Влияние на точность измерений составляющей тока 1К, возвращающейся через емкости фаза-земля по проводам неповрежденных линий:

Учет этой составляющей несколько меняет фазы токов и 12 в проводах измерительной схемы, однако на токораспределение

в них эта составляющая тока своим магнитным полем практически не влияет, потому что расстояние между линией, в которой проводятся измерения и другими неповрежденными линиями ап велико (ап >- 10 аф где аф- расстояние между фазами линии). С

другой стороны в замкнутом контуре закон токораспределения определяется только параметрами самого контура (если Э.Д.С., наведенная в контуре незначительна) и от параметров внешней части схемы не зависит.

Таким образом, составляющая тока 1К, возвращающаяся по

проводам неповрежденных фаз других линий, на точность измерений не влияет.

2.2.1.2. Влияние на точность измерений составляющей тока

I к, возвращающейся через емкость фаза-земля по проводу неповрежденной фазы расматриваемой линии:

По причинам, объясненным выше, подлежит анализу лишь влияние этой составляющей, вызванное ее магнитным полем. Пренебречь этим влиянием уже нельзя, так как провод с током влияющей фазы (С) расположен в непосредственной близости от двух других фаз (А и В), участвующих в измерении. Рассматриваем данный случай (см. рис. 2.3).

Ток 1К создает вокруг себя магнитное поле, которое вызывает в проводах измерительной схемы Э.Д.С., изменяющую токораспределение в них.

Так как характер тока 1К емкостной (см. векторную

диаграмму рис. 2.4.) величина этого тока, возвращающегося по свободному проводу измерительной схемы (на рис. 2.4 по проводу фазы С) зависит от координаты линии и на расстоянии х от начала линии, равна (см. рис. 2.5)

'сМ = ¡с(* = О)- Кх. (2.6)

Здесь 1с(х = О) - значение тока /с в начале линии;

К- угловой коэффициент [А / км\, Очевидно 1с(х = О) = 1К

Если обозначить коэффициенты взаимоиндукции между проводами измерительной схемы С-1 и С-2 соответственно и

, то для определения величины токораспределения по фазам

1 и 2 измерительной схемы с учетом влияния тока /с(д) получим уравнение

Т" I Т'"

1 К АС + 1 К

К АВ

Рис. 2.4 Векторная диаграмма токов в измерительной схеме

'^гх + ¡¿г^х + / /¿(х)^^ + 1^(1 - х) - 11г1_2(1 - х) +

о

ь ь

I + 7,^(1 - х) - 1^.2(1 -х)-11с{х)гс_2бх =

X X

X

12г_Х + 1+ \ '1с(х)^с_2с1х.

Преобразуя получаем

ь

- - х) = 12(г - г!_2)х - ^¡^(ху/х +

ь

+ 2с_2\'1с{ху1х.

о

/2(21 - х) = 12х +

Я-С-2 ~ 2-С-1

г - г

11с(х)с1х.

(2.7)

^-1-2 о

Рис. 2.5 В выводу соотношения, определяющего величину емкостного тока, возвращающегося по свободному проводу измерительной схемы, на расстоянии X от подстанции.

Используя (2.6) найдем

Ь Ь Ь т2

{ 1с(х)бх = I /с(х = 0)с1х - | Кхёх =/с(х = 0)Ь - К —— . (2.8)

о о о ^

Используя (2.7) и (2.8) получим

2 -2 ( Ь2Л

1Л{2Ь - х) = /вх + ~с_2 ~с-7 /с(х = 0)Ь-К— . (2.9)

~ ~ 4-1-2 V ^ )

Обозначая —/с(х = 0)Ь - К

~ 2-1-2 V 2 ;

= И

найдем л- = 2Ь . /у .---. ° . . (2.10)

!1 + 12 11 + ¡2

Так как расстояние до места замыкания на землю

определенное по формуле (2.2) без учета влияния емкостных токов,

неточно, обозначим его х :

х = 2Ь . 7/ . (2.2)

С учетом (2.10) и (2.2) можем определить погрешность измерения 8 по формуле (2.2) в процентах от действительного расстояния х ,

8 = Х ~ Х 100% = ----,-100% (2.11)

Заключение диссертации по теме «Электрификация железнодорожного транспорта», Нгуен Вьет Хунг

Эти выводы следующие :

• при глухих коротких замыканиях пережигающим фактором являются амперквадратсекунды тока, величина которых зависит от свойств контактирующих материалов. Так, например, в опытах С. Д. Соколова при угольных накладках токоприемников амперквадратсекунды пережигающего тока существенно меньше, чем при медных накладках.

• при дуговых коротких замыканиях пережигающим фактором являются амперсекунды тока. Величина амперсекунд пережигающего тока является слабовозрастающей функцей тока.

• и при глухих, и при дуговых коротких замыканиях пережигающие факторы зависят от натяжения контактного провода.

Учитывая все сказанное наметим методику расчета пережигающих токов и времен их действия для сортамента проводов, используемых на ВЛ 10,5кВ.

Исходя из опытов С. Д. Соколова [16] следует, очевидно, ориентироваться на дуговые короткие замыкания, как дающие меньшие значения пережигающих токов, т.е., другими словами, в качестве пережигающего фактора принимать амперсекунды. При этом, однако, пережигающие амперсекунды для провода, с которого деляется пересчет, будем принимать соответствующим диапазону токов, который намечается использовать в измерительной схеме (100 - 200А, см. выше).

Удельное натяжение проводов ВЛ 10,5кВ меньше натяжения проводов контактной сети и в зависимости от температуры окружающего воздуха изменяются в пределях от 3 до 7 кг / мм2 вместо 10 кг / мм2 у проводов контактной сети). Учитывая это будем с запасом принимать, что удельное натяжение проводов ВЛ 10,5 кВ и проводов контактной сети одинаково.

Рис. 3.13 К определению необходимых аперсекунд пережигающего тока для провода сечением 52 по известным амперсекундам пережигающего тока для провода сечением

Будем также принимать, что амперсекунды, необходимые для пережога провода, должны выплавить одинаковые по форме, подобные объемы металла (см. например рис. 3.13). При таком допущении амперсекунды пережога должны быть пропорциональны объемам выплавленного метала в сечениях проводников, т. е., произведению

При комбинированных сталеалюминиевых проводах расплавление провода начинается с расплавления алюминия, как наиболее легкоплавкого метала. Будем принимать, как это принималось при опытах С. Д. Соколова, что сталеалюминиевый провод считается пережженным, если выплавилось сечение его алюминиевой части, так как сопротивление оставшейся стальной части многократно больше, чем алюминиевой, и провод фактически перестает играть роль проводника.

Если учесть все сказанное, то можно записать следующую формулу для расчета амперсекунд пережога провода А, с сечением алюминиевой части Sj по известным амперсекундам пережога А1 другого провода с сечением алюминиевой части

J (3.1) или

Л SjJsJ

Aj = AjKJ, (3.2) 8 где Kj = д коэффициент пересчета к проводу ].

Используя выражение (3.2) определим амперсекунды пережога проводов сортамента, используемого для ВП 10,5 кВ (см. табл. 3.1) по известным амперсекундам пережога контактного провода ПКСА-100/215 [16], (/ = 1).

Заключение и выводы по работе.

Результаты теоретических, экспериментальных и практических исследований, выполненных в рамках настоящей работы позволяют сделать следующие выводы:

1. Теоретически и экспериментально на математической модели с использованием ПК исследован новый простой способ косвенного определения расстояния до МЗЗ в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Способ основан на превращение на время измерения (5-7 минут), посредством соответствующих коммутаций на подстанции и в линии, замыкания на землю в ограниченное по величине тока и времени его протекания короткое замыкание через землю, при котором ток протекает в образованной таким образом измерительной схеме по двум проводам (фазам) линии, соединенным в начале ее (у подстанции) и в конце причем искомое МЗЗ располагается по соотношению токов в проводах (фазах) измерительной схемы и длине линии.

2. Показано, что точность измерения, расстояния до МЗЗ по предлагаемому способу не зависит ни от величины сопротивления резистора, ограничивающего ток в измерительной схеме, ни от величины переходного сопротивления в МЗЗ. Показано, что с некоторыми погрешностями способ применим также и в случае замыкания на землю с перемежающейся дугой.

3. Обоснована и выбрана величина тока в измерительной схеме (100-200 А) и допустимое время его протекания (0,3 - 0,5 с). Для фиксации тока такой величины и длительности предложено использовать статический осциллограф в виде микропроцессорного запоминающего устройства, на которое могут возлагаться и вычислительные функции для определения расстояния до МЗЗ.

4. Разработаны и проанализированы варианты устройств по предлагаемому способу и даны рекомендации по их практическому осуществлению.

5. Обоснован и произведен выбор параметров токоограни-чивающего резистора устройства. Показано, что предпочтение следует отдать бетэловому резистору.

6. Разработана и апробирована математическая, с использованием ПК, модель сети с изолированной или компенсированой нейтралью и измерительной схемой на одной из линий. Основное назначение модели - получение первоначальных /^л расчетных зависимостей — = / — для конкретных линий при использовании предложенного способа и разработанных устройств для определения расстояния до МЗЗ в сетях 6-35 кВ.

7. Результаты опытной проверки способа на линии 10 кВ Волгоградтрансгаза, проведенные летом 1994г., показали, что погрешность способа при автоматической фиксации токораспределения по проводам (фазам) измерительной схемы микропроцессорным запоминающим устройством (статическим осциллографом) достаточно мала и по данным многочисленных экспериментов не превышает 3% от длины линии.

8. Показано, что даже в самом тяжелом, базовом варианте выполнения устройства по способу, разработанному в диссертации, оно несомненно эффективно на притрассовых линиях газопроводов. Эффективность его использования на подстанциях промышленных сетей зависит в большой мере от количества отходящих линий, а на продольных линиях ЛЭП ж.д. и линиях СЦБ - еще и от размеров движения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нгуен Вьет Хунг, 1998 год

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Бей Ю. М., Мамошин Р. Р., Пупынин В. Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. М.: Транспорт. 1986-319с.

2. Пупынин В.Н., Нгуен В.Х. Патент Ыо 2096795 на изобретение "Устройство для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях 6-35 кВ электрических систем с изолированной или компенсированной нейтралью (варианты)".

3. Тарасова А. И., Арсентьев В. М., Мочалов В. А., инженеры СКТБ ВКТ МОСЭНЕРГО. Устройство зондирования аварийных воздушных линий полуавтоматическое "ПАУЗА". Инструкция по эксплуатации. 623А.00.00.000ИЭ 1985.-12с.

4. Назаров В. В., Леонтьев В. А., Грабко В. В., Винниц. Политехи. ин-т.-Винница, 1990.-8С.: ил-Библиогр. 11 назв.-Рус.-Деп.в ИНФОРМЭНЕРГО. "Определение расстояния до места однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью".

5. Назаров В. В., Иванов В. Б., Николаева Н. Н., Герлей Т. В., Винниц. Политехи. ин-т.-Винница, 1986.-15с.: ил-Библиогр. 2 назв.-Рус.-Деп.в ИНФОРМЭНЕРГО. "Селективная сигнализация поврежденного участка в городских сетях 10 кВ ".

6. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. Под ред. Шалыта Г. М.,-М.: Энергия, 1972.-216с.

7. Кузнецов А. П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-94С.

8. Герман Л. А., Векслер М. И., Шелом И. А., Устройства и линии электроснабжения автоблокировки. М.: Транспорт 1987-192с.

9. Манухов В. А. Аппаратура для определения места короткого замыкания типа ОМП-71// Электрификация и энергетическое хозяйство/ ЦНИИ ТЭИ МПС. 1978. Вып. 3. 35с.

10. Манухов В. А. Аппаратура типа АОП-1 для определения места короткого замыкания на высоковольтных линиях автоблокировки// Электрификация и энергетическое хозяйство/ ЦНИИ ТЭИ МПС. 1982. Вып. 1. 28с.

11. Нгуен В.Х. Определение расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях 6-35 кв электрических систем с изолированной или компенсированной нейтралью при неоднородной линии. Деп. в ВНИИТЭИ, Ыо 6126-жд97.

12. Пупынин В. Н., Нгуен В. X. Схемная и аппаратная реализация нового метода определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кв с изолированной или компенсированной нейтралью. Деп. в ВНИИТЭИ, N0 6127-жд97.

13. Электротехнический справочник под ред. Профессоров МЭИ т.1 часть 1.

14. Под. ред. П.Г. Грудинского, Г.Н. Петрова и др. Электротехнический справочник - М.: "Энергия" 1971г.

15. ПУЭ-86, М.: Энергоатомиздат, 1986, 640 с.

16. Соколов С. Д. Повышение надежности преобразовательных агрегатов тяговых подстанции. - Тр., ВНИИЖТ, 1965, вып. 290, 184с.

17. Под ред. К.Г. Марквардта. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т1,2 - М.: "Транспорт" 1980 г.

18. Врублевский Л. Е. Диссертация на соискание ученной степени доктора технических наук в форме научного доклада. Разработка конструкции и технологии промышленного производства бэтеловых резисторов для высоковольтного аппаратостроения. М.: 1991 .-39с.

19. К. Г. Маркварт. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт 1982.-528с.

20. Годовой отчет по основной деательности фроловского ЛПУ ГП "Волгоградтрансгаз" за 1993 г.

21. Цикерман Л. Я., Никольский К. К., Разумов Л. Д. Расчет катодной защиты трубопроводов. М.: Гостройиздат, 1958 г.

22. Технологическая система электрохимической защиты от коррозии подземных металлических емкостей. Т.У. Р 474-82. М.: ВНИИСТ, 1982 г.

23. Розанов М. И. Надежность электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1974 г.