УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 )-35 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Заявляемая полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при эксплуатации трехфазных электрических сетей с изолированной или компенсированной нейтралью для оперативного определения места их повреждения, без отключения потребителей.
Из существующего уровня техники известно устройство для определения места однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (см. патент РФ на изобретение №2260812), содержащее датчик тока, включенный в одну из неповрежденных фаз, замкнутую на ближнем конце линии с поврежденной фазой, ключ, установленный на дальнем конце линии с возможностью замыкания между собой и размыкания поврежденной фазы с датчиком тока и измерительную часть с последовательно включенным арифметическим устройством, функциональным корректором и индикатором, стабилизированный источник постоянного тока, предназначенный для питания образуемых схем измерения одной и той же величиной тока и включенный между землей и фазами, замкнутыми на ближнем конце линии, а в измерительную часть введены устройство управления и подключенный параллельно к стабилизированному источнику тока постоянного тока вольтметр, причем устройство управления выполнено с возможностью управления работой вольтметра для осуществления им пикоразностной функции пикового вольтметра для режимов с разомкнутым и замкнутым ключом и с возможностью управления арифметическим устройством, получающим информацию от вольтметра о выполнении функции вычитания напряжения, полученного при втором режиме из напряжения первого режима, заложенного предварительно в память, арифметическое устройство выполнено с возможностью осуществления деления полученной разности напряжений на ток,
измеренный датчиком тока, и передачи результата деления в функциональный корректор, а последний выполнен с возможностью учета параметров линии и преобразования результата деления в сигнал, удобный для вывода на индикатор информации о расстоянии от подстанции до места замыкания фазы на землю. Для функционирования данного устройства производится отключение питания поврежденной линии и на ближнем конце на подстанции поврежденная фаза соединяется с любой из неповрежденных фаз. Недостатком данного устройства является большая трудоемкость процесса измерения, недостаточная точность, а самое главное необходимость отключения питания.
Известно устройство для определения места однофазного замыкания на землю в сетях 6 35 кВ электрических систем с изолированной или компенсированной нейтралью (см. патент РФ №2096795), которое выбрано за прототип. Устройство-прототип состоит из последовательно соединенной стандартной ячейки РУ 6 35 кВ, оборудованной блоком автоматического отключения выключателя после его включения, образующих коммутирующую ячейку устройства, измерительной ячейки, переносного кабеля со струбцинами на выходе, которые последовательно соединены со стандартной ячейкой, причем измерительная ячейка устройства содержит бэтеловый или металлический токоограничивающий резистор и два трехфазных разъединителя с двумя нормально открытыми и одним нормально закрытым ножом каждый, за разъединителями в цепи фаз измерительной ячейки включены трансформаторы тока, вторичные обмотки которых присоединены к микропроцессорной системе записи и обработки данных. В этом устройстве сборка измерительной схемы осуществляется путем отключения поврежденной фазы линии от питания и подключения ее с обеих сторон к неповрежденной фазе. На освободившийся полюс выключателя, между ним и землей, включается токоограничивающий резистор. Замеряются токи по участвующим в измерениях фазам линии и по отношению этих токов определяется расстояние до
места повреждения. При этом питание схемы осуществляется рабочим источником переменного тока.
Недостатком данного устройства является большая погрешность определения места повреждения, поскольку возникают токи через межфазные емкости. Составляющая этого тока замыкается через емкости «фаза - земля» проводов неповрежденных фаз линии. Влиянием этого пренебречь нельзя, так как провод, по которому ток возвращается на подстанцию, расположен близко от проводов, участвующих в измерении. Установлено, что в этом случае измерительные токи менее 1 А дают погрешность выше 30%. Попытки уйти от такой погрешности путем повышения значения токов до 100 А и выше могут привести к повреждению изоляции линии не рассчитанной на такие нагрузки и повышению опасности самого процесса измерения. Другим, еще более существенным недостатком известного устройства является то, что для его использования необходимо отключить выключатель этой линии, иными словами отключить потребителя от питания. Кроме того, применение известного устройства отнимает много времени. Между тем известно, (см. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2003, с.316) что защиты от однофазных замыканий на землю должны быть выполнены в виде селективной защиты, действующей на сигнал, так как в течение определенного промежутка времени потребитель не ощущает повреждения на линии и, если сократить время устранения такого повреждения, то отключения потребителей можно избежать, что является очень важным для всех потребителей, а для потребителей с непрерывным производственным циклом, (например химпроизводство) в особенности.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является устранение указанных недостатков, а именно создание устройства, позволяющего находясь на подстанции быстро и точно определять с помощью анализа параметров переходного процесса аварийного режима, места повреждения, с тем, чтобы ремонтная бригада была направлена точно к месту
повреждения, и при этом отключения потребителей от питания не производилось.
Поставленная задача решается устройством для определения расстояния до места повреждения в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации сети, средства обработки информации и средство отображения информации в котором, в отличие от прототипа, в качестве средства для снятия первичной информации сети используют датчик напряжения и датчики тока фаза А, фазы В и фазы С, выходы которых соединены со входом средства обработки информации, включающим фильтр цепи напряжения вход которого соединен с датчиком напряжения и фильтр тока нулевой последовательности, вход которого соединен с датчиками тока, а выход соединен со входом фильтра цепи тока, первый выход которого соединен со входом инвертора, а второй выход - со входом компаратора, выход которого соединен со входом средства отображения информации, выход фильтра цепи напряжения соединен с первым входом сумматора второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход сумматора соединен с со входом средства отображения информации в качестве которого использована ЭВМ.
На фиг.1 изображена схема заявляемого устройства.
Устройство для определения места повреждения электрической сети напряжения 6(10) - 35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью состоит из датчиков тока фазы А, фазы В и фазы С, выходы которых соединены с входом фильтра тока нулевой последовательности 1, датчика напряжения, выход которого соединен с входом фильтра цепи напряжения 2. Выход фильтра тока нулевой последовательности 1 соединен со входом фильтра цепи тока 3 первый выход которого соединен со входом инвертора 4, а второй выход - со входом компаратора 5. Выход фильтра цепи напряжения 2 соединен с первым входом сумматора 6, а выход инвертора 4 - с его вторым входом, выход сумматора 6 соединен с первым входом анализатор 7,
в качестве которого может быть использована ЭВМ, второй вход которой соединен с выходом компаратора 5.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При исправной сети сигнала на датчиках нет, устройство находится в ждущем режиме. При возникновении замыкания фазы на землю с датчиков на преобразователи 1 и 2 поступают сигналы, отличные от 0. Далее устройство производит обработку поступившей информации с целью определения расстояния до места повреждения. Расчетным путем выведена зависимость, реализуя которую с помощью заявляемого устройства получаем величину расстояния до места повреждения:
где: а - коэффициент погонной индуктивности, являющийся одной из характеристик провода электрической сети;
в - коэффициент интервала замеров в процессе повреждения;
1
U - мгновенное значение напряжения на нейтрали в момент повреждения;
2
U - мгновенное значение напряжения на шинах в момент повреждения;
i - мгновенное значение тока в момент повреждения;
lnΔ - декремент затухания;
Информация с датчиков тока, через фильтр тока нулевой последовательности 1, который отделяет ток повреждения от фазных токов нагрузки, подается в фильтр тока 3, подавляющий величины промышленной частоты и пропускающий гармонические составляющий переходного процесса, которые инвертируются в инверторе 4 и попадают в сумматор 6. С датчика напряжения информация подается в фильтр напряжения 2, подавляющий величины промышленной частоты и пропускающий гармонические составляющие
переходного процесса напряжения на нейтрали, которые подаются на сумматор 6.
к
Информация после фильтра цепи тока 3 поступает в компаратор 5 для оцифровки сигнала и дальнейшего определения собственной частоты переходного процесса тока однофазного замыкания на землю. Выход сумматора 6 и компаратора 5 и подключен ко входу средства для отображения информации 7, в качестве которого может быть использована ЭВМ в памяти которой заложены значения коэффициентов а и b и происходит вычисление декремента затухания Δ и расчет l.
Таким образом, не отключая потребителя, за короткий промежуток времени определяют точное место повреждения линии. Это позволяет оперативно направить ремонтную бригаду для устранения повреждения, учтя все особенности местности. Процесс доставки на место ремонтной бригады и проведение ремонтных мероприятий благодаря этому упрощается. Опытная проверка заявляемого устройства в реальных условиях показала, что с момента поступления первого сигнала о наличии повреждения до выезда ремонтников на место с учетом организационных мероприятий проходит не более 10-15 минут, из них определение расстояния до места повреждения занимает не более нескольких секунд.