Apparaten voor het lokaliseren van storingen aan bovengrondse hoogspanningslijnen
In elektrische netwerken zijn apparaten voor het bepalen van de storingsplaatsen wijdverbreid, voornamelijk op Overhead stroomlijnen spanning van 10 kV en meer, gebaseerd op de meting van de parameters van de noodmodus. Deze apparaten kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdgroepen, ontworpen om beschadigingen te lokaliseren in geval van kortsluiting en aarding.
Bepalen van de storingslocaties bij kortsluiting
Het bepalen van de locatie van een kortsluiting op de lijnen is bijzonder belangrijk, aangezien de onderbreking van de lijn in geval van permanente schade gepaard gaat met een onderaanbod van elektriciteit en materiële schade aan consumenten. Het bespoedigen van de opsporing van schade heeft in deze gevallen een groot economisch effect.
Apparaten om het zoeken te versnellen en de locatie van kortsluitingen te bepalen volgens het werkingsprincipe, kan worden onderverdeeld in twee subgroepen:
1) bevestigingsmiddelen voor het bepalen van de afstand tot de plaats van schade, automatische meting en bevestiging van de relevante elektrische grootheden tijdens noodbedrijf;
2) apparaten voor het bepalen van beschadigde lijnsecties (netwerksensoren, kortsluitindicatoren, automatische bewaking en vaststelling van veranderingen in elektrische waarden tijdens noodbedrijf).
Er zijn verschillende soorten fixatie-inrichtingen ontwikkeld, waarvan er een aantal succesvol werken. In landelijke distributienetwerken met een spanning van 10 kV worden apparaten van het FIP-type (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP, enz. Gebruikt. Het apparaat van het type FMK-10 wordt ook veel gebruikt.
Aangezien de bevestigingsmiddelen zorgen voor automatische meting en bevestiging van elektrische grootheden tijdens een kortsluiting, moeten ze aan bepaalde vereisten voldoen, met name de volgende: de meting moet zijn voltooid voordat de beschadigde delen van de lijn worden losgekoppeld van de relaisbeveiliging, dat wil zeggen, binnen ongeveer 0,1 s moet het apparaat de waarde van de vaste elektrische grootheid behouden gedurende een tijd die voldoende is voor de aankomst op het onderstation (zonder permanente dienst) van het operationele veldteam, d.w.z. niet minder dan 4 uur, automatische selectieve start van de apparaten moet worden verstrekt, zodat de waargenomen waarde alleen wordt vastgelegd in geval van noodstops van de lijnen, het apparaat moet een bepaalde meetnauwkeurigheid bieden (meestal mag de relatieve meetfout niet meer dan 5%) enz.
Een van de eenvoudigste opties voor het bevestigen van apparaten is een kortsluitstroommeter... Bovendien kunt u, om de afstand tot de kortsluitlocatie te bepalen, het probleem oplossen, het tegenovergestelde van waarmee rekening wordt gehouden bij het berekenen van de stroom van kortsluiting, en de bekende waarden van stroom en spanning van kortsluitweerstand tot het punt van kortsluiting moeten nauwkeurig worden bepaald. Deze weerstand kennende, is het niet moeilijk om met bekende netwerkparameters de afstand tot het kortsluitpunt te vinden.
De meest voorkomende zijn bevestigingsmiddelen met zogenaamd elektrisch geheugen. Ze zijn gebaseerd op het gebruik van een opslagcondensator. Bovendien wordt tijdens een kortsluitproces de opslagcondensator snel opgeladen tot een spanning die evenredig is met de waarde van de gedetecteerde kortsluitstroom (of overeenkomstige spanning). Vervolgens wordt in de volgende stap de lezer aangesloten op de opslagcondensator die het langetermijngeheugenelement bestuurt. Op deze manier worden de bovenstaande vereisten voor snelle metingen gegarandeerd voordat de lijn wordt uitgeschakeld onder invloed van relaisbeveiliging en de mogelijkheid om een vaste waarde lange tijd te behouden.
Op basis van dit principe werden de bovengenoemde apparaten van het FIP-type ontwikkeld, die toepassing vonden in landelijke 10 kV-netwerken.
Om het praktische gebruik van apparaten die vaste kortsluitstroom zijn te vergemakkelijken, zodat het niet nodig is om elke keer berekeningen uit te voeren bij nood-, evenwichtsstroomkrommen.Tegelijkertijd worden de kortsluitstromen vooraf berekend voor een voldoende groot aantal punten op elke uitgangslijn, en volgens de berekeningsresultaten wordt een equivalente stroom toegepast op het lijncircuit. curven van het grootste deel van de lijn en takken met gelijke waarden van kortsluitstromen. Nadat het apparaat bepaalde kortsluitstroomwaarde heeft opgelost, volgens het lijndiagram met equinox-stroomcurven, bepaalt het direct het foutzoekgebied.
De eenvoudigste apparaten van het FIP-type die de stroom van kortsluitingen registreren, hebben echter een aantal nadelen, waaronder de volgende: om de afstand tot het kortsluitpunt te bepalen, aanvullende berekeningen of voorlopige constructie van gelijke stroomcurven, de nauwkeurigheid van meting (instrumentfout) wordt beïnvloed door de contactweerstand op de foutlocatie (voornamelijk de boogweerstand), het netwerkspanningsniveau, de waarde van de belastingsstroom (het apparaat meet feitelijk de totale belasting en kortsluitstroom), enz. .
Klem-ohmmeters zijn perfecter, vooral die welke de reactantie meten. Bij het meten van weerstand, dat wil zeggen de verhouding tussen spanning en stroom, is het mogelijk om het effect van veranderende spanningsniveaus op de nauwkeurigheid van de meting aanzienlijk te verminderen. De meting van de reactantie vermindert ook het effect van boogweerstand op een kortsluitpunt, dat meestal actief is, en maakt de voltooiing van een geïnstrumenteerde schaal in kilometers mogelijk. Als de apparaten bovendien de belastingsstroom meten voorafgaand aan de kortsluitmodus, wordt het mogelijk om rekening te houden met de invloed van de belastingsstroom en dienovereenkomstig te verminderen.
Een ohmmeter meet, in tegenstelling tot klemampèremeters en voltmeters, niet één, maar twee grootheden (stroom en spanning) die aan de ingang worden toegevoerd. Om het rangeereffect van de belasting te verminderen, kan deze afzonderlijk worden gemeten voordat een kortsluiting optreedt. Al deze waarden zijn vast (onthouden) volgens het hierboven besproken principe (in dit geval worden de stromen vooraf omgezet in spanningen die daarmee evenredig zijn), en vervolgens worden ze met behulp van speciale circuits (conversieblokken) omgezet in signalen evenredig met de weerstand (totaal, reactief, rekening houdend met de stroom van de vorige belasting) enz.). Aangezien de reactieve (inductieve) weerstand van de lijnen weinig afhangt van de dwarsdoorsnede van de gebruikte draden, zijn de schalen van deze apparaten gegradueerd in kilometers. Dergelijke apparaten omvatten het bevestigen van ohmmeters zoals FMK-10, FIS, enz.
Apparaten voor het detecteren van beschadigde bovenleidingen
Met behulp van dergelijke apparaten kunt u de zoekrichting bepalen voor kortsluitpunten op bovenleidingen met een spanning van 10 - 35 kV. De apparaten worden in de regel geïnstalleerd in de lijntak - op de eerste steun na het aansluitpunt. Ze registreren het optreden van een kortsluiting wanneer deze zich voordoet op een aftakking of sectie van de hoofdleiding voor het installatiepunt van het apparaat. Bij het zoeken naar een kortsluiting op de onderbroken lijn ontvangen ze informatie van deze apparaten over de aanwezigheid (het apparaat wordt geactiveerd) of afwezigheid (werkt niet) van een kortsluiting achter de plaats van installatie.In elektrische netwerken zijn indicatoren voor beschadigde gebieden van het UPU-1-type en meer geavanceerde en betrouwbare kortsluitindicatoren van het UKZ-type wijd verspreid.
De indicator verhelpt het optreden van kortsluiting bij gebruik van een magnetische (inductie) stroomsensor die is geïnstalleerd in het gebied van draden, maar zonder directe verbinding daarmee. Eén indicator geeft informatie over alle soorten fase-fase kortsluitingen.
De indicator van het UKZ-type is gemaakt in de vorm van een uitvoerende eenheid die naast de magnetische sensor een elektronisch regelcircuit en een magnetische indicator bevat.
Als er achter de installatieplaats kortsluiting optreedt, wordt deze geactiveerd door de kortsluiting inschakelstroom, waardoor de indicatorvlag naar de waarnemer draait met een in fel oranje kleur geverfde zijde en in deze positie blijft als de lijn wordt onderbroken door de bescherming.
Na activering van de lijn (bij succesvolle automatische sluiting of nadat de storing is opgeheven), keert de indicatorvlag automatisch terug naar zijn oorspronkelijke positie. De terugkeer van de vlag is te danken aan de capacitieve selectie van de netspanning met behulp van de antenne-omvormer.
De installatie van borden stelt servicepersoneel in staat om, als de lijn beschadigd is, personeel de vertakkingspunten te omzeilen en na het bepalen van een beschadigd gebied, te omzeilen om alleen het kortgesloten beschadigde gebied te vinden, niet de hele lijn. Het wordt aanbevolen om wijzers zowel bij afwezigheid als bij aanwezigheid van bevestigingsmiddelen in te stellen om de afstand tot het kortsluitingspunt te bepalen.In het tweede geval worden pointers versneld gezocht vanwege het feit dat als gevolg van de vertakking van landelijke lijnen 10 kV-uitlezingen, bevestigingsinrichtingen niet één, maar in de regel meerdere kortsluitpunten bepalen (op de stam en verschillende takken).
Apparaten voor het bepalen van de locatie van een enkelfasige kortsluiting naar aarde
Eenfasige aardfouten zijn het meest voorkomende type fout. In landelijke 10 kV-distributienetwerken die werken met een geïsoleerde neutrale, enkelfasige aardfouten die gepaard gaan met relatief lage stromen, zijn geen kortsluitingen. Daarom is het toegestaan om, wanneer ze zich voordoen, de lijn niet uit te schakelen gedurende de tijd die nodig is om de storing te verhelpen.
Het is echter noodzakelijk om storingen zo snel mogelijk op te sporen en te verhelpen, aangezien een eenfasige aardlek een tweefasige aardlek kan worden. Dit laatste is een kortsluiting en wordt uitgeschakeld door beveiliging, met als gevolg een stroomonderbreking voor gebruikers.
Daarnaast is bodemschade mogelijk, bijvoorbeeld wanneer een draad breekt en op de grond valt, wat zeer gevaarlijk is voor het leven van mens en dier. Tegelijkertijd kunnen aardfouten optreden als gevolg van verborgen schade, bijvoorbeeld door interne gescheurde isolatorenwanneer er geen uiterlijke tekenen van kortsluiting zijn en het zeer moeilijk visueel te detecteren is. Daarom zijn er speciale apparaten ontwikkeld - draagbare apparaten die het gemakkelijker en sneller maken om de plaats van schade te vinden.
Het werkingsprincipe van draagbare apparaten die worden gebruikt in elektrische netwerken met een spanning van 10 kV, gebaseerd op de meting van de hogere harmonische componenten van de aardfoutstroom.Het aanzienlijk hogere niveau van harmonischen in het spectrum van aardfoutstromen in vergelijking met belastingsstromen zorgt voor een efficiënte werking van deze apparaten.
In landelijke elektrische netwerken van 10 kV, apparaten van het type "Search" (gestaakt) en meer geavanceerde "Wave" en "Probe". In de "Search"- en "Wave"-apparaten zijn de belangrijkste elementen een magnetische (inductieve) sensor die het uiterlijk (amplitudetoename) van harmonische componenten van de stroom detecteert, een filter met hogere harmonischen die die doorlaat waarvoor het apparaat is geconfigureerd, zorgt de versterker voor de nodige signaalversterking en een meetapparaat dat het resulterende signaal produceert.
De locatie van de aardfout in de lijn wordt als volgt bepaald. Als de lijnbypass begint bij het onderstation, worden metingen uitgevoerd bij de lijnuitlaat van het onderstation, waarbij het apparaat onder de lijn wordt geplaatst. De stippellijn wordt bepaald door de maximale afwijking van de naald van het meetinstrument. Door metingen te doen op de vertakkingspunten van de beschadigde lijn wordt op dezelfde manier de beschadigde tak of sectie van de stam bepaald. Achter de locatie van de aardlek nemen de meetwaarden van het apparaat sterk af, wat het faalpunt bepaalt.
Het «Probe»-apparaat is een directioneel apparaat, dat wil zeggen dat het niet alleen de locatie van de aardfout bepaalt, maar ook de zoekrichting, wat van belang is als het zoeken niet begint vanaf het onderstation, maar vanaf een punt van de beschadigde lijn. De werking is gebaseerd op een vergelijking van de spannings- en stroomfasen van de 11e harmonische (550 Hz).Daarom heeft de "Probe" naast de aangegeven basiselementen een fasevergelijkingsorgaan en heeft het uitgangsmeetapparaat een schaal met nul in het midden.