4.4 Определение мест повреждения воздушных линий электропередачи Существующие методы определения мест повреждения на влэп

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