Методы и приборы для определения мест повреждений на линиях электропередачи

Для определения мест повреждений на линиях (обрывы проводов, замыкания между проводами, замыкания на землю) существуют приборы и методы, основанные на измерении времени распространения электрических импульсов по проводам линий и на измерении параметров аварийного режима. При первом методе применяются неавтоматические локационные искатели типов ИКЛ-5, Р5-1А и др. Для определения расстояния от шин подстанции до места повреждения на линии локационный искатель подключают с помощью изолирующих штанг поочередно к проводам отключенной и заземленной со всех сторон линии (рис. 11.2). Затем со стороны подстанции, на которой производится проверка, с линии снимают заземление и в линию посылают электрический импульс. В месте повреждения импульс отражается от неоднородности волнового сопротивления и возвращается к началу линии. Трасса прохождения импульса изображена на рис. 11.3. Расстояние до места повреждения может быть подсчитано по формуле:

l=0,5tn,

где t - время между моментом посылки импульса и моментом его возвращения;

n - скорость распространения импульса.

Отраженные сигналы наблюдают на экране электронно-лучевой трубки, где по числу масштабных меток определяют расстояние до места повреждения. Примеры характерных повреждений на линиях и их импульсные характеристики показаны на рис. 11.4.

Рис. 11.2. Измерения локационных искателем на воздушной линии:

1 - провод проверяемой линии; 2 - изолирующая штанга; 3 - измерительная шина; 4 - стационарный заземлитель, 5 - защитный разрядник; 6 - защитный конденсатор; 7 - индуктивность; 8 - перекидной рубильник; 9 - локационный искатель.

Заземление фильтра присоединения на рисунке не показано.

Рис. 11.3. Схема прохождения высокочастотного импульса при измерении на линии:

1 - место повреждения; 2 - локационный искатель; 3 - зондирующий импульс; 4 - отражение импульса;

L - общая длина линии; l - расстояние до места повреждения

Так как волновые характеристики воздушных линий зависят от рельефа местности, транспозиции проводов на опорах и других факторов, то во избежание внесения ошибок в результаты проверки рекомендуется иметь предварительно снятые характеристики каждой исправной линии. С этими характеристиками нормального состояния линии сравниваются снятые характеристики аварийного состояния. Точность определения мест повреждений локационными искателями находится в пределах 0,3-0,5% длины линии.

К недостаткам, которые часто встречаются в эксплуатации и мешают точному определению мест повреждений на линиях, относятся:

- дефекты воздушных проводок в открытых РУ (обрывы проводок, непропаянные скрутки);

- повреждения защитных фильтров, которые не были своевременно выявлены из-за нарушения сроков профилактики;

- отсутствие характеристик нормального состояния линий;

- необученность персонала работе с импульсными измерителями.

Все работы с локационными измерителями должны проводиться в строгом соответствии с требованиями ТБ.

Недостатком неавтоматических локационных искателей является непригодность их для определения мест с неустойчивым повреждением на линии. Этот недостаток устраняется при применении автоматических локационных искателей типов Р5-7, УИЗ-1, УИЗ-2 (ЛИДА - локационный искатель дискретного действия, автоматический). В нормальном режиме локационные искатели находятся в режиме ожидания. В момент повреждения на одной из линий, обслуживаемых искате­лем, соответствующие реле защиты выбирают повредившуюся линию и автоматически подключают к ней искатель. Запись результата производится на запоминающем устройстве.

Рис. 11.4. Импульсные характеристики линии электропередачи:

а - изображение на экране при исправной линии; б - при обрыве провода в петле; в - при заземлении провода;

1 - зондирующий импульс; 2 -отражения при транспозиции и при изменении рельефа местности; 3 - конец линии;

4 - обрыв провода; 5 - заземление провода; 6 - провод линии

Широкое распространение в энергосистемах получил второй метод - определение места повреждения по параметрам аварийного режима. Фиксация этих параметров производится фиксирующими приборами (индикаторами), установленными с двух сторон (для линий 110 кВ и выше) или только с одного конца линии (для линий 6-35 кВ), во время возникновения КЗ. К числу таких приборов относятся индикаторы серий ФИП, ФПТ, ФПН, ЛИФП, ФИС.

Индикаторы серий ФИП и ЛИФП имеют две модификации: для измерения тока (модификация А), подключаемые к трансформаторам тока каждой контролируемой линии, и для измерения напряжения (модификация В), подключаемые к шинным трансформаторам напряжения. Показания, снимаемые с блоков отсчета индикаторов серии. ФИП, переводятся в именованные единицы (килоамперы, киловольты) с помощью специальных таблиц. Расстояние в километрах до места повреждения находится затем по этим параметрам на основе расчетных алгоритмов.

Индикаторы ФИП с фильтрами тока и напряжения обратной последовательности получили название ФПТ (модификация А) и ФПН (модификация Н). Использование составляющих обратной последовательности расширило границы применения индикаторов. С их помощью возможно определение мест повреждений при всех видах КЗ, а также на линиях с ответвлениями и линиях, имеющих между собой сложную электромагнитную связь (например, на параллельных линиях с различной взаимоиндукцией по трассе).

Более совершенными в техническом отношении по сравнению с индикаторами серии ФИП являются аналогичные по назначению фиксирующие индикаторы серии ЛИФП. Индикаторы ЛИФП-А и ЛИФП-В основаны на измерении соответственно токов и напряжений нулевой последовательности. Выходные счетчики этих индикаторов проградуированы непосредственно в единицах измеряемой величины. Они позволяют определять места повреждений при однофазных и двухфазных КЗ на землю.

Индикаторы серии ФИС (фиксация сопротивления до места повреждения) подключаются входными блоками к цепям напряжения и тока. Оригинальный блок считывания этих индикаторов позволяет градуировать их в километрах длины проверяемой линии и передавать эту информацию по телеканалам на диспетчерские пункты.

При эксплуатации фиксирующих индикаторов важно, чтобы персонал подстанций быстро и правильно регистрировал и передавал диспетчеру данные замеров. После снятия показаний с фиксирующих индикаторов их необходимо каждый раз возвращать в состояние готовности к последующей работе.

Однофазные замыкания на землю в распределительных сетях 6-10 кВ составляют до 80% всех повреждений. Для отыскания воздушной линии, имеющей замыкание фазы на землю, без ее отключения применяют приборы "Поиск-1", "Волна", "Зонд" (см. также §10.1).

Указанные устройства основаны на измерении составляющих магнитной индукции от высших гармоник, содержащихся в токе замыкания на землю. Их уровень в поврежденной линии всегда выше, чем в неповрежденных линиях; это и служит признаком повреждения на линии.

Для отыскания поврежденной воздушной линии измерения прибором производят под каждой отходящей от подстанции линией, размещая прибор (его антенну) на расстоянии 5-10 м от оси трассы линии. Поврежденной считается линия, на которой при измерении стрелка прибора отклонится на большее число делений.