способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кв с изолированной или компенсированной нейтралью

Формула изобретения

Способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, заключающийся в том, что подключают балластное сопротивление к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, подключают амперметр в ту же фазу токовых цепей вторичной коммутации резервной ячейки, подключают в токовые цепи вторичной коммутации фазы, в которой имеется замыкание на землю, вводной и находящихся под нагрузкой отходящих ячеек секции шин приспособления визуальной фиксации бросков тока, включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через балластное сопротивление ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, во время включения отслеживают показания устройств визуальной фиксации бросков тока и по наличию и отсутствию бросков тока на приспособлениях визуальной фиксации судят о месте замыкания, а по показаниям амперметра определяют расстояние до места однофазного замыкания на землю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам определения местоположения электрических повреждений в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью.

Известен способ определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях 6-35 кВ электрических систем с изолированной или компенсированной нейтралью, реализуемый устройством по патенту РФ №2096795, G 01 R 31/08, 1997 г.

В данном способе отключают отходящую питающую ЛЭП, на которой произошло замыкание фазы на землю. Подключают в резервной (стандартной) ячейке распределительного устройства, она же коммутирующая ячейка устройства по вышеуказанному патенту, высоковольтное балластное сопротивление (бэтеловый резистор) и амперметр, а в определенных точках отходящих ЛЭП подключают струбцины переносного кабеля измерительной ячейки. Производят переключение одного из двух разъединителей измерительной ячейки, а именно того, который необходим для производства измерений на заземленной фазе. Благодаря этому подготавливают цепь для протекания ограниченного тока короткого замыкания через землю, высоковольтное балластное сопротивление, амперметр и две, параллельно соединенные, фазы питающей линии, из которых одна - та, на которой зафиксировано соединение с землей, и вторая - одна из двух других фаз. Затем у потребителя включают один из двух, специально смонтированных, разъединителей между фазами А и С или В и С, активируют выключатель коммутирующей ячейки. В результате совершенного, через место замыкания на землю по двум фазам линии потекут ограниченные по времени токи однофазного короткого замыкания, которые фиксируются системой записи. После выдержки времени в 0,2-0,5 сек выключатель коммутирующей ячейки отключают. Расстояние до места замыкания на землю определяется в результате обработки информации о величинах токов, протекавших по фазам ЛЭП.

Основным недостатком данного способа является необходимость отключения от питающей ЛЭП потребителя и большого объема организационно-технических мероприятий для осуществления этого. Способ требует установки дополнительного сложного оборудования, он трудоемок, особенно в темное время суток, и длителен по времени.

Задачей изобретения является быстрое и высокоточное определение в любое время суток места (участка распределительной сети) и расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ без их отключения и без снижения нагрузки потребителей.

Данная задача решается способом определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях, который состоит из подключения к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, высоковольтного балластного сопротивления, обеспечивающего при включении и автоматическом отключении резервной ячейки протекание ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, и в токовые цепи вторичной коммутации резервной ячейки той же фазы, амперметра, а в токовые цепи вторичной коммутации фазы, в которой имеется замыкание на землю, вводной и находящихся под нагрузкой отходящих ячеек секции шин, приспособлений визуальной фиксации бросков тока.

Приспособления визуальной фиксации бросков тока подключают в токовые цепи вторичной коммутации фазы вводной и находящихся под нагрузкой отходящих ячеек с целью определения без отключения и без снижения нагрузки потребителей наличия или отсутствия бросков тока от тока нагрузки в фазе, вследствие чего быстро и с высокой точностью определяют место однофазного замыкания на землю и с целью получения полных данных о процессе протекания ограниченного тока двухфазного короткого замыкания необходимых для определения расчетным способом расстояния до места однофазного замыкания.

Изобретение поясняется схемами, где:

на Фиг.1 - схема распределительного устройства, состоящего из 2-х секций шин с соответствующими вводными, отходящими и резервной ячейками;

на Фиг.2 - схема протекания ограниченного тока двухфазного короткого замыкания.

Определение места и расстояния до места замыкания на землю производится следующим образом (Фиг.1):

Появление однофазного замыкания на землю на секции шин определяется штатным образом, оборудованием, установленным в распределительном устройстве. Оперативным персоналом определяется фаза, на которой произошло замыкание на землю 1, с помощью киловольтметра на ячейке трансформатора напряжения.

Считаем, что в отходящих ячейках 2, резервной ячейке 3 и в вводной ячейке 8 установлены два штатных трансформатора тока 4 в фазах А и С, а токовые цепи вторичной коммутации собраны в неполную звезду, и ток фазы В соответствует току в нуле неполной звезды (самая распространенная в эксплуатации штатная схема).

Оперативный персонал, с соблюдением всех правил техники безопасности, подключает одну сторону балластного сопротивления 5 к фазе А или С, на которой нет замыкания на землю, в резервную ячейку 3 или в ячейку, которую можно отключить, после перевода с нее нагрузки, на период определения расстояния до места замыкания на землю 1. Другая сторона балластного сопротивления 5 подключается к контуру заземления распределительного устройства 6 (подстанции).

Для обеспечения термической устойчивости провода ЛЭП в месте замыкания на землю 1 величина параметров высоковольтного балластного сопротивления 5 должна быть такой, чтобы ток двухфазного короткого замыкания на секции шин был не более 100 А и длительность его протекания не превышала 1 сек, хотя чем больше этот ток и длительность его протекания, тем выше точность определения места замыкания на землю 1.

Релейный персонал подключает амперметр 7 в ту фазу токовых цепей вторичной коммутации резервной ячейки 3, куда подключено балластное сопротивление 5.

Амперметр 7 с записью или запоминанием параметров, подключаемый в токовые цепи трансформаторов тока резервной ячейки 3, используемой для определения расстояния до места замыкания на землю, его класс точности и параметры должны обеспечить замер ограниченного тока короткого замыкания до 100 А и длительностью не более 1 сек с максимально возможной точностью.

При отсутствии резервной ячейки 3 используют ячейку, которую можно разгрузить на период определения места и расстояния до места замыкания на землю, произведя перевод нагрузки потребителя на другую линию.

При отсутствии резервной ячейки 3 и ячейки, которую можно на период определения места и расстояния до места замыкания на землю разгрузить, на данной секции шин, возможно использовать ячейки, имеющиеся на другой секции шин данного распределительного устройства, произведя перевод нагрузки секции шин с замыканием на землю на другую секцию шин включением секционного выключателя и отключением соответствующего ввода.

Так как в период определения места и расстояния до места замыкания на землю в поврежденной фазе ЛЭП в течение 1 сек будет протекать ток, равный сумме фазного тока нагрузки данной ЛЭП и ограниченного тока короткого замыкания до 100 А, релейный персонал, с целью исключения работы МТЗ (максимально-токовая защита) и ТО (токовая отсечка) ячеек отходящих ЛЭП, убеждается по установленным уставкам релейной защиты на всех отходящих ячейках 2 в невозможности работы их МТЗ и ТО. На тех ячейках, на которых возможна работа МТЗ и ТО, уставки загрубляют на величину 100 А и по времени на 1 сек или выводят их временно из работы на период определения места и расстояния до места замыкания на землю.

На секции шин, на все отходящие ячейки 2, находящиеся во включенном состоянии, и на вводную ячейку 8, если отсутствуют штатные щитовые приборы, релейным персоналом устанавливаются в токовые цепи трансформаторов тока поврежденной фазы устройства визуальной фиксации бросков тока 9, например переносные токоизмерительные клещи (желательно со стрелочной индикацией). Расставляется и инструктируется электротехнический персонал для визуального контроля показаний устройств визуальной фиксации бросков тока 9.

Оперативный персонал включает высоковольтный выключатель резервной ячейки 3, куда подключено балластное сопротивление 5, который автоматически отключается, с определенным временем не более 1 сек. Уточняется опросом электротехнического персонала, следящим за показаниями устройств визуальной фиксации бросков тока 9, где были броски тока от тока нагрузки (+100 А) во время включения высоковольтного выключателя. Далее, анализом показаний определяется место однофазного замыкания на землю:

Отсутствие бросков - замыкание на землю находится в зоне от силового трансформатора, питающего данную секцию шин, до трансформаторов тока вводной ячейки.

Наличие броска на вводной ячейке 8 - замыкание на землю находится в зоне после трансформаторов тока вводной ячейки 8 до трансформаторов тока отходящих ячеек 2 или другом оборудовании непосредственно секции шин. Наличие броска на вводной ячейке 8 и на одной из отходящих ячеек 2 - замыкание на землю находится в зоне после трансформаторов тока этой отходящей ячейки 2, на всем протяжении ЛЭП до силовых трансформаторов потребителя или другого оборудования этой ЛЭП.

По показаниям амперметра 7, установленного в резервной ячейке 3, расчетным способом определяется расстояние до места однофазного замыкания на землю 1, по известным методам расчета следующим образом (Фиг.2). В качестве примера расчета представлен вариант сетей с изолированной нейтралью:

Сопротивление одной фазы от начала линии до места замыкания фазы на землю X₁

X₁=X_б (I₁-I₂)/I₂,

где Х _б - величина балластного сопротивления переменному току промышленной частоты, I₁ - величина ограниченного двухфазного тока короткого замыкания, протекающая через балластное сопротивление при подключении его на две фазы на данной подстанции, непосредственно на секции шин (замеренное или расчетное), I ₂ - величина ограниченного двухфазного тока короткого замыкания, протекающая через балластное сопротивление, + сопротивление одной фазы линии от подстанции до места повреждения (замеренное), в данном случае показания амперметра, установленного в резервной ячейке. Если линия состоит из нескольких участков, например кабель и провод воздушной линии, то это учитывается в дальнейших расчетах.

Зная удельное сопротивление провода линии по его сечению , можно определить расстояние от подстанции до места повреждения L (при воздушной линии):

L=X₁/

Основные достоинства изобретения:

Существенное снижение эксплутационных расходов (зарплата работников и затраты на автотранспорт) из-за резкого уменьшения времени отыскания замыкания на землю (в пределах нормативных по ПУЭ 2-х часов).

Экономический эффект от уменьшения продолжительности работы электрического оборудования в режиме увеличения фазного напряжения до значений линейного и, как следствие, уменьшение вероятности выхода его из строя, т.е. увеличение срока эксплуатации электрооборудования.

Данное изобретение можно применять в любых сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.

Способ обуславливает высокую точность определения места замыкания на землю, по сравнению с современными очень дорогими методами, т.к. в процессе его осуществления протекают на порядок большие токи, вследствие чего точность измерений и вычислений значительно возрастает.