6 Автоматизація процесу відшукування ушкоджень на лініях електропередачі

6.1 Основні поняття і визначення

Якщо на повітряній лінії електропередачі високої напруги (ВЛ) виникає к. з., то ВЛ автоматично відключається під впливом релейного захисту, а потім автоматично включається повторно під впливом пристрою автоматичного повторного включення (УАПВ). У випадку неуспішного АПВ потрібно знайти місце к. з. і відремонтувати ВЛ. У випадку успішного АПВ також потрібно знайти місце, де було к. з., для того, щоб оглянути його й оцінити необхідність профілактичного ремонту.

Порівняно недавно місце ушкодження на ВЛ шукали шляхом обходів і оглядів, на що затрачалося багато часу, причому ушкодження у випадку успішного АПВ у багатьох випадках знаходити не вдавалося. В даний час процес відшукання ушкодження на ВЛ автоматизований. При цьому у випадку неуспішного АПВ значно скоротився час відшукання ушкодження, що привело до скорочення простоїв ВЛ; скоротились недопускання енергії споживачам і отриманий значний економічний ефект. Автоматизація дозволила відшукувати більшість ушкоджень і у випадку успішного АПВ і вчасно робити профілактичний ремонт. Це забезпечило підвищення надійності ЕЕС. Методи автоматизованого відшукання ушкоджень засновані на застосуванні різних автоматичних і напівавтоматичних приладів і пристроїв.

На ВЛ 110 кВ і вище найбільше широко застосовуються фіксуючі прилади (ФП). На ВЛ 500 кВ і вище поряд із ФП застосовуються автоматичні локаційні шукачі. Фіксуючі прилади під час к. з. автоматично фіксують діючі значення струмів і напруг на кінцях ушкодженої ВЛ, і по цим даним, розраховується відстань до місця к. з.

Методи знаходження місць ушкоджень, засновані на застосуванні ФП, називаються методами знаходження ушкоджень по параметрах аварійного режиму.

Метод визначення відстані до місця однофазного к. з. на ВЛ по параметрах аварійного режиму пояснюється на наступному прикладі.

Дано одиночну однорідну транзитну лінію (див.рис. 6.1), що з'єднує опорні підстанції ЕЕС А і Б. Довжина лінії дорівнює L, опір нульової послідовності всієї лінії Z_{0,л ,} (надалі індекси, що відзначають послідовність, опускаються).

У точці К на невідомій відстані lа від опорної підстанції А виникає однофазне к. з. на землю.

Р исунок 6.1- До пояснення способу визначення місця к. З. По параметрах аварійного режиму.

В час к. з. фіксуються діючі значення струмів I_А,I_Б і напруг U_A,U_Б, нульової послідовності по кінцям лінії.

Якщо не враховувати ємнісну провідність лінії і взаємні індуктивності даної лінії з іншими лініями, то шукану відстань можна визначити, виходячи з комплексної схеми нульової послідовності (див.рис. 6.2), де Ζ_Α і Z_Б -опір нульової послідовності систем А і Б, приведені до шин

Рисунок 6.2- Схема заміщення нульової послідовності при розрахунку відстані до місця к.з.

На лінії за схемою рис. 12.1

опорних підстанцій; Z_а=Z_лl_a/L-опір нульової послідовності ділянки лінії довжиною l_a від шин підстанції A до точки K; Z_б=Z_л─Z_a─опір ділянки лінії від шин підстанції Б до точки K.

Таким чином, задача зводиться до розрахунку опору Z_a чи Z_б.

Думаючи, що усі опори у схемі заміщення мають однакові аргументи, зі схеми заміщення можна одержати:

U_A+I_AZ_a=U_б+I_б(Z_л–Z_a). (6.1)

У цьому виразі тільки одне невідоме Z_a, його можна обчислити і по ньому визначити шукану відстань до місця к. з.

Слід зазначити, що опір електричної дуги в місці к. з. на результати розрахунків впливу не робить, якщо струми і напруги фіксуються одночасно з обох сторін лінії.

Відстань до місця к. з. можна визначати і за значенням струмів і напруг, зафіксованим з однієї сторони лінії, але при цьому необхідно враховувати опір електричної дуги в місці к. з. Вираз (6.1) можна перетворити в такий спосіб:

(1 +Z_a/Z_A)U_A/U_Б= 1 +(Z_л-Z_a)Z_Б (6.2)

Звідси випливає, що якщо відомі опори Z_А і Z_Б, то для визначення відстані до місця к. з. досить фіксувати тільки напруги нульової послідовності на шинах опорних підстанцій і навіть тільки відношення цих напруг. Для визначення відстані, можна фіксувати струми і напруги (чи тільки напруги) зворотної послідовності. За показниками сучасних фіксуючих приладів відстань до місця к. з. розраховується з помилкою не більш ±2,5 км.

Установка фіксуючих приладів окуповується в перший же рік експлуатації. Більшість ушкоджень на ВЛ є несиметричними, переважно однофазними к. з. Тому установка фіксуючих приладів вважається обов'язковою на усіх ВЛ 110 кВ і вище довжиною більше 20 км, а у відношенні обслуговування фіксуючі прилади прирівняні релейному захисту.

За існуючими правилами відстань до місця к. з. розраховує диспетчерський персонал. При цьому широко використовуються заздалегідь складені номограми і допоміжні криві. Наприклад, у випадку одиночної ВЛ при відомих опорах систем залежність l_a від U_A/U_Б може бути заздалегідь розрахована і побудована у виді кривої l_a (U_A/U_Б).

В даний час розроблені способи розрахунку відстані до місця к. з. з урахуванням неоднорідності ВЛ, ємнісної провідності, взаємоіндукції, наявності відгалужень і т.д..

Для полегшення розрахунку відстані до місця к. з. були розроблені автоматизовані обчислювальні пристрої з автоматичним введенням показів фіксуючих приладів. При цьому такі пристрої безпосередньо показують відстані до місця к. з. Однак у даний час найбільш доцільно використовувати для цієї мети універсальні обчислювальні машини.

Автоматичний локаційний шукач (АЛШ) під час к. з. автоматично посилає в лінію зондувальні імпульси і фіксує час приходу імпульсів, відбитих від місця пошкоджень. Відстань до місця пошкоджень розраховується автоматично згідно формули

l_a=0,5Δt_c ,

де c- швидкість поширення зондувальних імпульсів по даній лінії; Δt-інтервал часу між моментами посилки зондувального імпульсу і приходу відбитого імпульсу.

У сучасних АЛШ відстань до місця ушкодження вказується безпосередньо на шкалі, тому ніяких розрахунків робити не потрібно. Оскільки зондування лінії проводиться під час к. з., за допомогою АЛШ знаходиться як стійке, так і хитливе к.з., причому дуже точно, помилка не перевищує ±1%.Однак АЛШ вимагають значно великих капітало- вкладень, чим ФП, і тому застосовуються на ВЛ 330 кВ і вище.

Порівнюючи методи визначення відстані до місця ушкодження на ВЛ за допомогою АЛШ і ФП, можна помітити, що локаційний метод більш точний і універсальний. Він застосовний як при будь-якому виді к. з., так і при обриві проводів ВЛ. Метод, заснований на фіксації параметрів аварійного режиму, менш точний і застосуємо тільки при несиметричних к. з., а якщо фіксуються складові нульової послідовності, то тільки при к. з., зв'язаних із землею. Однак він вимагає більш простої і набагато більш дешевої апаратури. Тому ФП оснащені в даний час більш ніж 90% довжини ВЛ 110 кВ і вище, включаючи 500 кВ.