Спосіб визначення однофазного замикання на землю в кабельних лініях, приєднаних до секції шин, і на самих шинах розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції електричної мережі змінного струму з ізол

Номер патенту: 89228

Опубліковано: 11.01.2010

Автори: Кашкалов Володимир Іванович, Дяченко Михайло Дмитрович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення однофазного замикання на землю в кабельних лініях, приєднаних до секції шин, і на самих шинах розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції електричної мережі змінного струму з ізольованою нейтраллю, який включає вимірювання струмів нульової послідовності всіх кабелів даної секції шин, визначення фаз цих струмів і видачу сигналу про однофазне замикання на землю, що сталося, який відрізняється тим, що порівнюють між собою фази струмів нульової послідовності кабелів приєднань, що відходять від секції шин, фази цих же струмів кабелів живильної секції шин лінії (живильних ліній), порівнюють для приєднань, що відходять, суми струмів нульової послідовності кабелів із співпадаючими фазами зі струмом нульової послідовності протилежної фази кабелю (кабелів) приєднання, що відходить, порівнюють такі ж суми тих же струмів нульової послідовності кабелів живильної лінії (живильних ліній) і залежно від отриманих результатів порівняння співвідношень фаз і сум струмів, окремих струмів нульової послідовності кабелів приєднань, що відходять, живильної лінії (живильних ліній) згідно із заздалегідь складеним алгоритмом визначають наявність однофазного замикання на землю на одному з кабелів (струмоприймачів), приєднаних до даної секції шин, наявність однофазного замикання на землю в неконтрольованій зоні цієї секції шин на ділянках кабелів між місцем розташування на кабелях трансформаторів струму нульової послідовності і шинами, а також на самих шинах і приєднаному до них електрообладнанні, або ж визначають відсутність однофазного замикання на землю на вищезгаданих кабелях, шинах, електрообладнанні даної секції шин розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції.

Текст

Дивитися

Спосіб визначення однофазного замикання на землю в кабельних лініях, приєднаних до секції шин, і на самих шинах розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції електричної мережі змінного струму з ізольованою нейтраллю, який включає вимірювання струмів нульової пос C2 2 (11) 1 3 ний в літературі, наприклад: 1. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. M., Энергоиздат, 1981. 2. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 3-е изд. Л., Энергоатомиздат, 1985. Датчиком струму нульової послідовності є трансформатор струму нульової послідовності (ТСНП). Первинною обмоткою ТСНП є сам кабель, на який ТСНП «одягають», тобто кабель проходить через отвір магнітопроводу ТСНП. Вторинну обмотку ТСНП підключають до реле струму або іншого виконавчого (інформаційного) елементу. В багатокабельних лініях ( кількість паралельно з'єднаних кабелів два і більше) вторинні обмотки ТСНП кабелів однієї лінії з'єднують послідовно або паралельно, а також у різні паралельно-послідовні комбінації і підключають до одного реле струму або іншого виконавчого елементу. Інколи, згідно з патентом України на винахід № 76360, МПК (2006) G01R 31/08, Н02Н 3/16 вторинну обмотку ТСНП кожного кабелю багатокабельної лінії підключають до окремого інформаційного каналу блоку порівняння пристрою виявлення ОЗЗ. При малих струмах ОЗЗ в електричній мережі для виявлення пошкодженої кабельної лінії застосовують відомий спосіб спрямованого захисту, при якому вимірюють струм нульової послідовності на лінії, яку захищають від ОЗЗ, напругу нульової послідовності, однакову для всієї мережі в режимі ОЗЗ, та кут між векторами струму і напруги нульової послідовності. Під час ОЗЗ на непошкоджених лініях струм нульової послідовності випереджає напругу нульової послідовності на кут 0 = 90°, а на пошкодженій лінії відстає на той же кут, тобто 0 = - 90°. На цьому принципі працює спрямований захист від ОЗЗ, висвітлений в літературі, наприклад: 1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. M., «Высшая школа», 1991. 2. Чернобровов Н.В. Релейная защита, 2-е изд. М. - Л., ГЭИ, 1959. Серед різновидів способу спрямованого виявлення ОЗЗ відомий спосіб за патентом України №69915, МПК (2005) 7Н02Н 3/16, G01N 27/00 «Спосіб централізованого напрямного захисту мережі змінного струму...», в якому задля підвищення чутливості виявлення ОЗЗ запропоновано намотувати на магнітопровід ТСНП додаткову вторинну обмотку і по ній пропускати змінний струм частоти, близької до стандартної частоти (50Гц) струму електричної мережі. Головними недоліками розглянутих способів виявлення ОЗЗ є такі: 1. Поява хибного сигналу про ОЗЗ на кабельній лінії у тому випадку, коли ця лінія живить підстанцію нижчого рівня і ОЗЗ трапилося на лінії, що відходить від шин підстанції нижчого рівня. 2. Поява хибного сигналу про ОЗЗ на живлячих кабельних лініях, які живлять спільну секцію шин розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції у випадку, коли кожна з цих ліній передає електроенергію від окремого джерела 89228 4 живлення (вторинна обмотка потужного трансформатора 110-220/6-10кВ, генератор 6кВ тощо) на згадану секцію шин. 3. Суттєве ускладнення апаратної реалізації способів спрямованого виявлення ОЗЗ на кабельних лініях електромереж. 4. Невиявлення ОЗЗ у випадку, коли воно сталося на ділянці кабелю між місцем розташування на кабелі ТСНП і шинами розподільчого пристрою (РП) електропідстанції, електростанції, до яких цей кабель підключено, а також, коли ОЗЗ трапилося на одній із фаз самої секції шин РП, скажімо, внаслідок перекриття (пробою) одного з ізоляторів шин на землю внаслідок його забруднення тощо. 5. Необхідність мати на підстанції, електростанції вимірювальний трансформатор напруги на секції шин. Що до вищезгаданого способу за патентом України № 76360, то йому притаманний лише недолік 4, та ще наявність зони нечутливості у випадках, коли ОЗЗ сталося на самому початку або у самому кінці кабеля кабельної лінії. Існують і інші способи виявлення ОЗЗ, які базуються на фіксації вищих гармонік струму в струмі ОЗЗ, порівнянні напрямків вектора потужності ОЗЗ в його перший півперіод перехідного процесу ОЗЗ в пошкодженому і непошкоджених від ОЗЗ кабелях тощо, але вони мають ті ж самі недоліки. За прототип обираємо вищезазначений спосіб спрямованого виявлення ОЗЗ в електричній мережі змінного струму за патентом України № 69915 (у технічному вжитку найчастіше користуються терміном «спрямований захист»). Детальний виклад суті способу (окрім патенту) можна знайти в Інтернеті, автор Гребченко М.В., також в його дисертації (та її авторефераті) на здобуття наукового ступеня д.т.н. «Розвиток методів захисту та діагностування вузлів електричних систем з двигунами», Донецьк, Донецький національний технічний університет, 2007. Відомому способу-прототипу притаманні всі недоліки, перераховані вище в пунктах 1-5. Ці недоліки проявляються в транзитних кабельних лініях, які з'єднують як джерела живлення-генератори, вторинні обмотки живлячих трансформаторів 110220/6-10кВ - з шинами РП підстанцій, електростанцій, так і шини 6-10кВ підстанції вищого рівня з шинами підстанцій нижчого рівня або з шинами РП нижчого рівня. У разі виникнення ОЗЗ на лінії підстанції, РП нижчого рівня, на кінцевому струмоприймачі тощо струм нульової послідовності ОЗЗ тече по всіх транзитних лініях аж до джерела живлення - трансформатора, генератора. На цих лініях виконуються всі співвідношення, необхідні для того, щоб існуючий спосіб-прототип зафіксував наявність ОЗЗ на лінії, по якій тече цей струм: виконуються співвідношення по величині струму, по куту між струмом і міжфазними напругами мережі, а також напругою нульової послідовності - ці параметри мають ті ж величини, як і в дійсно пошкодженій лінії або струмоприймачі. З цього можна зробити висновок, що відомий спосіб-прототип, інші відомі способи, точніше, закладені в них принципи, неприйнятні для виявлення ОЗЗ в транзитних лініях, 5 по яких електроенергія транспортується від джерела живлення до шин підстанцій нижчого рівня, врешті аж до кінцевих підстанцій та РП. Суттєвим недоліком усіх відомих способів ОЗЗ, в тому числі і прототипу, є недолік 4 - неможливість виявлення ОЗЗ, коли воно сталося в неконтрольованій зоні РП підстанції, електростанції: на ділянках кабелів між місцем розташування на кабелях ТСНП і шинами РП, до яких ці кабелі підключено, на самих шинах РП, скажімо, на ізоляторах, які ці шини тримають, на струмопроводах від шин РП до високовольтних вимикачів РП і далі від останніх до жил відходящих кабелів тощо. Кількість ОЗЗ в неконтрольованій зоні РП підстанції, електростанції сягає 5-7% і віднайти таке ОЗЗ дуже важко, бо на пошкодження саме в цій зоні не указує жоден датчик, жоден пристрій. Що ж до недоліку 5, то 10-15% підстанцій як на підприємствах, так і у містах не мають вимірювальних трансформаторів напруги, підключених до шин РП 6-10кВ, бо на цих підстанціях не існує лічильників електроенергії (в цьому немає потреби). Інколи секція шин РП залишається на деякий час без згаданого трансформатора напруги з простої причини - він виходить з ладу, часто до цього призводить саме виникнення ОЗЗ в мережі. За цих обставин способи спрямованого виявлення ОЗЗ не діють. Нарешті недолік 3. Спосіб-прототип відзначається дуже складною апаратною реалізацією. На відміну від інших аналогічних способів він потребує генератора струму непромислової частоти, намотування на магнітопровід ТСНП додаткової вторинної обмотки, що у виробничих умовах просто неможливо, а промисловість таких ТСНП не виготовляє. Необхідно весь час контролювати наявність цього струму непромислової частоти у додаткових обмотках усіх ТСНП підстанції, електростанції. Мікропроцесорні засоби, за допомогою яких реалізують спосіб-прототип, потребують постійної уваги чергового персоналу підстанції, електростанції. Але ж черговий персонал (здебільшого, це в робочу зміну всього одна людина на підстанції) має багато іншої роботи і може приділити цій системі, яка реалізує спосіб-прототип, не більше як 12% свого робочого часу. Ймовірність частих відмов у правильній роботі обладнання, реалізуючого спосіб-прототип, у виробничих умовах досить значна. Отже наведена вище низка недоліків відомого способу виявлення ОЗЗ на транзитних кабельних лініях, які підходять або виходять до (від) РП підстанції, електростанції, засвідчує його непридатність до виявлення ОЗЗ саме на транзитних кабельних лініях, а також у неконтрольованій зоні секції шин РП підстанції, електростанції. Цей факт засвідчує і багаторічна практика підприємств з розгалуженими мережами 6-35кВ з ізольованою нейтраллю, де переважна більшість спрацьовувань релейного захисту транзитних ліній від ОЗЗ є хибною, що в свою чергу призводить до значних економічних збитків. В основу запропонованого винаходу покладена задача забезпечення надійного виявлення ОЗЗ на транзитних кабельних лініях, які відходять (при 89228 6 ходять) від (до) секції шин РП підстанції, електростанції, і виявлення того факту, що ОЗЗ сталося в неконтрольованій зоні саме цієї секції шин цього РП, при одночасному спрощенні процедури виявлення ОЗЗ. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення однофазного замикання на землю в кабелях, приєднаних до секції шин розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції електричної мережі змінного струму з ізольованою нейтраллю, який включає вимірювання струмів нульової послідовності всіх кабелів даної секції шин, визначення фаз цих струмів і видачу сигналу про однофазне замикання на землю, що сталося, згідно з винаходом порівнюють між собою фази струмів нульової послідовності кабелів приєднань, відходящих від секції шин, фази цих же струмів кабелів живлячої (живлячих) секцію шин лінії (ліній), порівнюють для відходящих приєднань суми струмів нульової послідовності кабелів із співпадаючими фазами зі струмом нульової послідовності протилежної фази кабелю відходящого приєднання, порівнюють такі ж суми тих же струмів нульової послідовності кабелів живлячої лінії (ліній) і залежно від отриманих результатів порівняння співвідношень фаз і сум струмів нульової послідовності кабелів відходящих приєднань, живлячої лінії (ліній) згідно із заздалегідь складеним алгоритмом визначають наявність однофазного замикання на землю на одному з кабелів, приєднаних до даної секції шин, наявність однофазного замикання на землю в неконтрольованій зоні цієї секції шин на ділянках кабелів між місцем розташування на кабелях трансформаторів струму нульової послідовності і шинами, наявність однофазного замикання на землю на самих шинах секції і приєднаному до них електрообладнанні, або ж визначають відсутність однофазного замикання на землю на вищезгаданих кабелях і шинах, електрообладнанні даної секції шин розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції. Сутність способу, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображена трифазна заступна схема електричної мережі 6-35кВ з ізольованою нейтраллю, а на Фіг.2 зображені аналізатори параметрів струмів нульової послідовності (НП) для кожного РП разом із струмами НП, які подаються на вхід кожного аналізатора і сигналами на виході аналізаторів. На Фіг.1 зображені вторинні обмотки потужних силових трансформаторів (джерело живлення) 1, 2, підключених до однієї секції шин З РП 6-35кВ електропідстанції, електростанції за допомогою багатокабельних живлячих (транзитних) ліній 4, 5 через високовольтні вимикачі (BB) 6,7. Кожна з цих ліній складається з n кабелів однакового перетину і однакової довжини, з'єднаних паралельно. На початку і в кінці кожного кабелю лінії 4 встановлено ТСНП: на початку ТСНП 8.1 (для всіх кабелів лінії 8.1.1, 8.1.2,..., 8.1.n ), на кінці лінії ТСНП 8.2 (тобто 8.2.1, 8.2.2,...,8.2.n). На лінії 5 відповідно встановлені ТСНП 9.1 (9.1.1, 9.1.2,...,9.1.n) і 9.2 (9.2.1, 9.2.2,...,9. 2.n). На Фіг.1 ці й інші багатокабельні лінії з метою заощадження місця зображені як однокабельні. Від шин 3 РП відходять транзитні лінії 10.1, 7 10.2, 10.3, 10.4, які переважно також є багатокабельними. Вони приєднуються до шин 3 за допомогою високовольтних вимикачів 11.1, 12.1, 13.1, 14.1, а до тих шин РП, які вони живлять - за допомогою вимикачів 11.2, 12.2, 13.2, 14.2. На початку цих ліній на їх кабелях встановлені ТСНП 15.1 (тобто 15.1.1, 15.1.2,. ..,15.1.n), 16.1, 17.1, 18.1, а на кінцях - ТСНП 15.2, 16.2, 17.2, 18.2. До шин 3 РП 6-35кВ за допомогою BB 19.1, 19.2,... 19.n підключені також високовольтні струмоприймачі - електродвигуни і силові трансформатори - 20.1, 20.2,...,20.n, електроенергія до яких подається по кабельних лініях (здебільшого однокабельних) 21.1, 21.2,...,21.n, які на початку обладнані трансформаторами струму нульової послідовності 22.1, 22.2,...,22.n. Згадані вище транзитні лінії 10.1-10.4 транспортують електроенергію на шини 23, 24, 25, 26 РП 6-35кВ підстанцій нижчого рівня. В свою чергу транзитні лінії 27, 28 від шин 23, 24 передають електроенергію на підстанції ще нижчого рівня. Лінія 27 на початку приєднана до BB 29.1, а на кінці - до BB 29.2, відповідно лінія 28 обладнана вимикачами 30.1, 30.2. На початку кабелів лінії 27 встановлено ТСНП 31.1 (31.1.1, 31.1.2,...,31.1.n), а на їх кінцях ТСНП 31.2. Аналогічно на лінії 28 встановлені ТСНП 32.1, 32.2. Високовольтні вимикачі 33.1,...33.n вмикають - вимикають до (від) шин 23 РП струмоприймачі (електродвигуни, трансформатори тощо) 34.1,...34.n, електроенергія до яких подається по кабельним лініям 35.1,...,35.n, обладнаних ТСНП відповідно 36.1,...36.n. Таким же чином до шин 24 РП за допомогою BB 37.1-37.n вмикають - вимикають струмоприймачі 38.1-38.n по кабельних лініях 39.1-39.n з ТСНП 40.1-40.n. Таке електрообладнання маємо і на шинах 25 РП: BB - 41.1-41.n, струмоприймачі 42.1-42.n, кабельні лінії 43.1-43.n, ТСНП 44.1-44.n, а також на шинах 26 РП: BB - 45.1-45.n, струмоприймачі 46.1 - 46.n, кабельні лінії 47.1-47n, ТСНП 48.1-48.n. Від шин 49, 50 кінцевих РП 6-10кВ через BB також живляться струмоприймачі. На шинах 49 РП маємо: BB 51.1-51.n, струмоприймачі 52.1-52.n, кабельні лінії 53.1-53.n, ТСНП 54.1-54.n. Відповідно на шинах 50: BB - 55.1-55.n, струмоприймачі 56.1-56.n, кабельні лінії 57.1-57.n, ТСНП 58.1-58.n. Кожна фаза кабельної лінії, а також фаза електрообладнання має ємність 59 відносно землі 60. За браком місця на Фіг.1 ємності 59 показані лише для деяких кабельних ліній - 59.4 (лінія 4), 59.5 (лінія 5), 59.35.1 (лінія 35.1) тощо. На Фіг.1 також показані можливі місця ОЗЗ 61 у різних точках електромережі: ОЗЗ 61.4 - лінія 4, ОЗЗ 61.3 - шини 3 РП, ОЗЗ 61.53.1 - лінія 53.1 тощо. На Фіг.2 схематично показані пристрої виявлення ОЗЗ 62 на РП підстанцій, електростанцій з сигналами 63, які подають на вхід пристрою 62 від ТСНП його РП і сигналами 64, які можуть бути отримані на виході пристрою 62 у разі виникнення ОЗЗ в зоні його контролю. Так пристрій виявлення ОЗЗ 62.3 встановлено на РП головної підстанції з шинами 3. На вхід пристрою 62.3 підключені виходи вторинних обмоток ТСНП кабельних ліній, приєднаних до шин 3. Це 89228 8 входи 63.8.2 - від ТСНП 8.2; 63.9.2 - від ТСНП 9.2; 63.15.1 - 63.18.1 - від ТСНП 15.1 - 18.1, 63.22.1 63.22.n - від ТСНП 22.1 - 22.n. Інколи на вхід пристрою виявлення ОЗЗ 62 можуть подаватися і сигнали з ТСНП, встановлених на кінцях транзитних ліній. Стосовно шин 3 це можуть бути сигнали від вторинних обмоток ТСНП 15.2-18.2, які передаються по телефонним лініям, іншим провідним лініям, або за допомогою радіозв'язку, мобільного зв'язку тощо. Пристрій виявлення ОЗЗ - в нашому випадку це пристрій 62.3 - аналізує отримані сигнали струмів вторинних обмоток ТСНП «своїх» шин РП 6-35кВ по величині, фазі, порівнює між собою фази цих струмів один відносно одного, підраховує суми струмів НП на входах пристрою 62.3, що співпадають за фазою, засвідчує (виявляє) наявність входів зі струмом НП протилежної фази, виконує аналіз отриманої інформації згідно заздалегідь складеному алгоритму, запрограмованому для цього пристрою і видає вихідну інформацію у вигляді сигналів 64 на виході пристрою 62 для кожної приєднаної до шин 3 лінії, а також для «неконтрольованої» (тепер вже контрольованої) зони шин 3 РП. Наприклад, вихід 64.3.1 пристрою 62.3 видає інформацію про відсутність або наявність ОЗЗ на лінії 21.1 ( включаючи струмоприймач), вихід 64.3.5 - про те ж саме на лінії 21.5, вихід 64.3.m - про наявність, відсутність ОЗЗ на транзитній лінії 10.1 або про те, що по цій лінії тече струм ОЗЗ, хоч сама лінія 10.1 не пошкоджена;один вихід, скажімо, це вихід 64.3.q, подає інформацію про відсутність або наявність ОЗЗ в зоні шин 3 РП (раніше неконтрольованій зоні). Пристрої 62 встановлюються на кожній підстанції 6-35кВ, тобто стосовно схеми на Фіг.1 ці пристрої встановлюються на підстанціях з шинами 2326, 49, 50. На Фіг.2 також показано, скажімо, пристрій виявлення ОЗЗ 62.23, встановлений на підстанції з шинами 23. Вхідні сигнали до нього подано з ТСНП 15.2 живлячої лінії 10.1 (сигнал 63.15.2), ТСНП 31.1, 31.2 відходящої транзитної однокабельної лінії 27 (сигнали 63.31.1, 63.31.2), ТСНП 36.1-36.n відходящих ліній 35.1-35.n (сигнали 63.36.1-63.36.n). Сигнали 64.23.1-64.23.n видають інформацію про наявність-відсутність ОЗЗ на відходящих лініях 35.1-35.n, про те ж саме на транзитній лінії 27 або про те, що по ній тече струм ОЗЗ, але сама ця лінія неушкоджена; один вихід подає інформацію про наявність-відсутність ОЗЗ в зоні шин 23 РП ( раніше неконтрольованій). В електричній мережі на Фіг.1 існує майже безліч варіантів виникнення ОЗЗ в різних точках мережі. Щоб показати, як працює запропонований спосіб, розглянемо лише деякі з варіантів ОЗЗ, в межах можливого і доцільного. При відсутності в мережі ОЗЗ струм НП у вторинних обмотках ТСНП кабельних ліній дорівнює нулю, або має величину струму небалансу. Струм небалансу досить незначний, тому в програмі роботи пристроїв 62 визначення наявностівідсутності ОЗЗ задають певний поріг чутливості, що робить пристрій 62 нечутливим до сигналів (струмів) ТСНП у разі, коли струм їх вторинних обмоток не перевищує струму небалансу. 1. Підстанція нижчого рівня з шинами 49. ОЗЗ 9 сталося на лінії 47.n, яка відходить від шин 26. Ознаки відсутності ОЗЗ на підстанції з шинами 49. Струми НП всіх кабельних ліній-живлячої лінії і відходящих ліній-співпадають по фазі, сума струмів НП відходящих кабельних ліній 53.1-53.n дорівнює струму НП живлячої цю підстанцію лінії 27, якщо ця лінія однокабельна і сумі струмів НП кабелів живлячої багатокабельної лінії. Обробка всієї входящої інформації ведеться пристроєм 62.49 підстанції з шинами 49. Такі ж ознаки відсутності ОЗЗ маємо і на підстанції з шинами 23, яка є підстанцією вищого рівня для підстанції з шинами 49, а також на інших аналогічних підстанціях з шинами 24, 25, 50 електричної мережі на Фіг.1. 2. Ознака наявності ОЗЗ на підстанції нижчого рівня з шинами 26. ОЗЗ 61.47.n сталося на відходящому приєднанні 47.п. Фаза струму НП лінії 47.n протилежна фазам струмів НП відходящих і непошкоджених ліній 47.1, 47.2,..., 47.n-1 цієї підстанції. Фази струмів НП кабелів живлячої підстанцію лінії 10.4 і пошкодженої від ОЗЗ відходящої лінії 47.n співпадають. Струм НП живлячої лінії 10.4 дорівнює геометричній сумі струмів НП відходящих приєднань, тобто приблизно дорівнює різниці між струмом НП пошкодженої від ОЗЗ лінії 47.n і сумою струмів НП непошкоджених відходящих ліній цієї підстанції 47.1, 47.2,..., 47.n-1 (маються на увазі діючі значення цих струмів). Нагадаємо, що всі струми вимірюються трансформаторами струму НП 48.1, 48.2,...,48.n і 18.2 на цій підстанції, тому суми, різниці комбінацій струмів, визначення їх фаз отримують без будь яких ускладнень в блоках аналізу пристроїв 62 підстанцій. 3. Ознака ОЗЗ на підстанції, яке сталося в її раніше неконтрольованій зоні. На згаданій підстанції з шинами 26 неконтрольованою є зона між розташуванням на кабелях ТСНП 18.2 і 48.1, 48.2, 48.n. До цієї зони відносяться ділянки кабелів ліній від місця установки на них ТСНП до шин 26, включаючи струмопроводи від шин 26 і кабелів ліній до високовольтних вимикачів 14.2, 45.1,...45.n і самі ці вимикачі, самі шини 26 разом з ізоляторами, на яких вони закріплені. У разі виникнення ОЗЗ в неконтрольованій зоні сума струмів НП багатокабельної живлячої лінії або струм НП однокабельної живлячої лінії підстанції значно більший за суму струмів НП усіх відходящих від цієї підстанції ліній, струм НП живлячої лінії знаходиться у протифазі зі струмами НП відходящих від підстанції ліній. Зазначимо, що до цього часу не існує жодного способу виявлення ОЗЗ в неконтрольованій зоні і витрачають багато часу і сил на те, щоб знайти місце ОЗЗ. Через це виробництво, користувачі електроенергії зазнають значних збитків. Найчастіше ОЗЗ в неконтрольованій зоні підстанції сприймають як ОЗЗ на живлячій цю підстанцію лінії. Тепер же сигнал про ОЗЗ в неконтрольованій зоні підстанції можна передати апаратним методом на підстанцію вищого рівня, від якої живиться підстанція нижчого рівня з ОЗЗ в неконтрольованій зоні, або просто повідомити про це по телефону черговий персонал підстанції вищого рівня. 4. Визначення відсутності чи наявності ОЗЗ на 89228 10 транзитній кабельній лінії між підстанціями вищого і нижчого рівня. На багатокабельних транзитних лініях (кількість паралельно з'єднаних кабелів від двох і більше) відсутність або наявність ОЗЗ на одному з кабелів лінії визначають шляхом порівняння величин струмів НП всіх кабелів цієї лінії між собою (патент України №76360, 2006р.). Якщо ці струми однакові за величиною, - а згідно з даною заявкою і за фазою, - то це свідчить про відсутність ОЗЗ на цій лінії. Коли при цьому струм НП транзитної лінії має величину, близьку до струму ОЗЗ, то це означає, що по цій лінії дійсно тече струм ОЗЗ, але місце ОЗЗ знаходиться «нижче» (по схемі Фіг.1) кінця даної лінії, тобто сама лінія неушкоджена. Наприклад, коли ОЗЗ сталося на лінії 53.1, відходящої від шин 49 (ОЗЗ 61.53.1), то струм ОЗЗ тече по транзитних лініях 27, 10.1 до шин 3, але ж ці лінії залишаються неушкодженими. Якщо ОЗЗ має місце на одній жилі(фазі) одного кабелю багатокабельної лінії, скажімо, ОЗЗ 61.10.1 на транзитній лінії 10.1, відходящої від шин 3, то струми НП пошкодженого кабелю суттєво відрізнятимуться по величині від струмів НП непошкоджених кабелів цієї транзитної лінії. За цією ознакою і визначають наявність ОЗЗ на цій лінії. Порівняння фаз струмів НП пошкодженого від ОЗЗ і непошкоджених кабелів - ці фази на ділянках певної довжини транзитної лінії будуть протилежними - підвищує правильність процедури визначення пошкодженого від ОЗЗ кабелю транзитної багатокабельної лінії . Коли ж транзитна лінія однокабельна, то в умовах протікання по цій лінії струму ОЗЗ визначають наявність - відсутність на ній ОЗЗ шляхом порівняння величин і фаз струмів НП на початку і в кінці цієї лінії. Сигнали струму НП лінії отримують з ТСНП початку і кінця лінії, наприклад, для лінії 27 з ТСНП 31.1 і 31.2. Про відсутність ОЗЗ на транзитній лінії свідчить однаковість величин і фаз струмів НП на початку і в кінці цієї лінії. При наявності ОЗЗ на транзитній лінії струм НП на початку лінії буде значно більшим, ніж на її кінці, а фази цих струмів будуть протилежними. 5. Визначення ОЗЗ в електричній мережі, що живиться від шин 3 РП підстанції, електростанції. 5.1. Ознаки ОЗЗ на кабельній лінії, яка живить кінцевій струмоприймач, наприклад, ОЗЗ 61.21.n на лінії 21.n. Фаза струму НП лінії 21.n протилежна фазам струмів НП інших ліній, що відходять від шин 3 (10.1-10.4, 21.1-21.n-1) і співпадає з фазами струмів живлячих ліній 4,5. Величина струму НП пошкодженої від ОЗЗ лінії близька до суми струмів НП всіх інших ліній (10.1-10.4, 21.1-21.n-1), відходящих від шин 3. Трансформатори 8.2, 9.2 живлячих ліній фіксують на своїх вторинних обмотках лише ємнісний струм НП своїх ліній 4,5. 5.2. Ознаки ОЗЗ на відходящій транзитній лінії, наприклад, 10.1. Аналогічно пункту 5.1 величина струму НП пошкодженої транзитної лінії - як правило, вона багатокабельна - приблизно дорівнює сумі струмів НП всіх інших відходящих ліній шин 3. Фази струмів НП пошкодженої і непошкоджених ліній протилежні. Струм НП пошкодженого кабелю 11 транзитної лінії (10.1) помітно більший, ніж струми НП непошкоджених від ОЗЗ кабелів цієї лінії. 5.3. Ознаки ОЗЗ, що сталося в електричній мережі за кінцем транзитної лінії, скажімо, 10.1, відходящої від шин 3. Припустимо, що ОЗЗ 61.35.1 сталося на лінії 35.1 шин 23. Тоді зберігаються ознаки п. 5.2 за винятком останнього, а саме: струми НП всіх кабелів багатокабельної транзитної лінії 10.1 однакові за величиною і фазою. 5.4. Ознаки ОЗЗ на одній з живлячих шини 3 ліній - 4 або 5. Припустимо, що ОЗЗ 61.4 сталося на лінії 4. Фази струмів НП всіх відходящих ліній (10.1-10.4, 21.1-21.n) співпадають, співпадають вони також с фазою струму НП (ТСНП 8.2) пошкодженої лінії 4. ТСНП 8.2 (тобто трансформатори 8.2.1,...,8.2.n) фіксує величину майже повного струму ОЗЗ всієї електричної мережі (за винятком власного ємнісного струму лінії 4). ТСНП 9.2 (тобто 9.2.1,...,9.2.n) фіксує лише ємнісний струм лінії 5. Оскільки лінія 4 багатокабельна, то ТСНП на пошкодженому кабелі цієї лінії показує струм НП значно більший, ніж ТСНП на непошкоджених кабелях лінії 4. Трансформатори 9.2.1-9.2.n фіксують однакові за величиною і фазою ємнісні струми «своїх» кабелів лінії 5. 5.5. Ознаки ОЗЗ, яке сталося в неконтрольованій зоні шин 3. Припустимо, що ОЗЗ 61.3 сталося на шині фази А. Струми НП всіх відходящих від шин 3 приєднань співпадають по фазі, а їх сума складає майже повний струм Із ОЗЗ всієї електромережі, за винятком власних ємнісних струмів ліній 4,5. ТСНП 8.2, 9.2 живлячих ліній 4,5 фіксують лише власний ємнісний струм ліній 4,5. Нагадаємо, що ці лінії багатокабельні, кожен з кабелів має свій ТСНП. Так, лінія 4 має поблизу шин 3 ТСНП 8.2.1-8.2.n, а лінія 5 відповідно ТСНП 9.2.- 9.2.n. В даному режимі трансформатори струму НП кожної лінії показують однакові або близькі значення струму НП, оскільки ці лінії неушкоджені. Ще раз зазначимо, що до цього часу не існує жодного способу виявлення ОЗЗ в неконтрольованій зоні секції шин підстанції, електростанції. 89228 12 На основі розгляду наведених прикладів використання запропонованого способу визначення наявності-відсутності ОЗЗ на приєднаних до однієї секції шин кабельних ліній можна дійти висновку, що кожному різновиду ОЗЗ в електричній мережі відповідає певна комбінація співвідношень фаз і величин струмів НП, комбінацій сум струмів НП живлячих і відходящих від шин РП кабельних ліній, яка дозволяє точно визначити пошкоджену від ОЗЗ кабельну лінію (або струмоприймач) у межах даної секції шин 6-35кВ, також визначити той факт, що ОЗЗ сталося за межами кабельних ліній даної підстанції і, нарешті, виявити ОЗЗ в «неконтрольованій» зоні підстанції. Для цього для кожної підстанції, електростанції складають алгоритм на підставі конфігурації ділянки електричної мережі даної підстанції, електростанції і електричної мережі всього району в цілому. Основні ж засоби реалізації запропонованого способу дуже прості: визначення величин і фаз струмів НП кабельних ліній кожної підстанції, електростанції, порівняння фаз і величин струмів НП між собою, підрахунок суми певної кількості струмів НП з співпадаючими фазами, порівняння її зі струмом (іноді з сумою струмів) протилежної фази тощо. Такий алгоритм програмують, а створену програму закладають у пристрій 62 кожної підстанції, електростанції. Черговому персоналу необхідно лише слідкувати за вихідною інформацією 64 пристрою 62 на своїй підстанції, електростанції. Для випробовування працездатності запропонованого способу була створена фізична модель електричної мережі змінного струму з ізольованою нейтраллю. Модель подібна до зображеної на Фіг.1, але з меншою кількістю підстанцій нижчого рівня і меншою кількістю струмоприймачів. Пристрій 62 визначення наявності-відсутності ОЗЗ був задіяний на головній «підстанції» (на Фіг.1 їй відповідають шини 3) моделі електромережі. Випробування способу на моделі, з використанням промислових ТСНП (типу ТЗЛ), засвідчило повну працездатність запропонованого способу. 13 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 89228 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for determination of one-phase shorting to earth in cable lines connected to section of buses and the busses themselves of distribution device of electric sub-station, electric station of electric alternating current network with insulated neutral

Автори англійською

Kashkalov Volodymyr Ivanovych, Diachenko Mykhailo Dmytrovych

Назва патенту російською

Способ определения однофазного замыкания на землю в кабельных линиях, присоединенных к секции шин, и самих шинах распределительного устройства электроподстанции, электростанции электрической сети переменного тока с изолированной нейтралью

Автори російською

Кашкалов Владимир Иванович, Дяченко Михаил Дмитриевич

МПК / Мітки

МПК: H02H 3/26, H02H 3/16, G01R 31/08

Мітки: шин, змінного, шинах, пристрою, кабельних, електропідстанції, замикання, ізол, мережі, приєднаних, лініях, розподільчого, визначення, однофазного, спосіб, електростанції, струму, самих, секції, електричної, землю

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-89228-sposib-viznachennya-odnofaznogo-zamikannya-na-zemlyu-v-kabelnikh-liniyakh-priehdnanikh-do-sekci-shin-i-na-samikh-shinakh-rozpodilchogo-pristroyu-elektropidstanci-elektrostanci-elek.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення однофазного замикання на землю в кабельних лініях, приєднаних до секції шин, і на самих шинах розподільчого пристрою електропідстанції, електростанції електричної мережі змінного струму з ізол</a>

Подібні патенти