Online Electric

Рассматривается метод определения расстояния до места повреждения изоляции и сопротивления без отключения оборудования по изменению параметров рабочего режима электрооборудования.

Надежность работы сетей определяется бесперебойностью передачи электроэнергии потребителю. Наиболее распространенный вид повреждения – это однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). Они сопровождаются пробоем изоляции в ослабленных местах. Состояние изоляции электроустановок оценивается путем определения значений напряжения и (или) тока нулевой последовательности. При таком методе (асимметры, трансформаторы тока нулевой последовательности) позволяют обнаружить повреждения изоляции на завершающих стадиях их развития. Этот метод не позволяет своевременно выявить дефекты на их начальных стадиях, а также определить электроустановку, имеющую повреждение изоляции [1]. Недостаток данного метода в том, что он не позволяет выявить дефекты на начальных стадиях.

Необходимо разработать алгоритм, который позволит определить расстояние до места дефекта и его сопротивление относительно параметров рабочего режима. Для этого необходимо найти амплитуду тока нулевой последовательности и угол между вектором этого тока и вектором напряжения двух фаз. Сравниваются данные получаемые опытным путем (математическая модель) и экспериментальным, пошагово изменяя сопротивление изоляции от нуля до максимального в месте дефекта.

Примем следующие допущения, (рис 1а):

• сопротивления (Z) различных фаз равны;
• емкости (X_C) каждой фазы на землю и рассматриваемого участка сети учитываются только в начале присоединения;

Используются следующие обозначения, рис.1,б, где:

I_1c, I_2c, I_3c – токи через поперечные проводимости фаз сети на землю;

I₁, I₂, I₃ – токи через продольные проводимости фаз нагрузки присоединения;

I₀ –ток нулевой последовательности, проходящий через место предполагаемого дефекта.

Рабочий режим присоединения с дефектом в одной фазе [2,3]:

Рис. 1. а – схема измерительного преобразователя; б – схема замещения нагрузки.

Система уравнений (1) показывает, что расстояние l_деф и сопротивление R_ДЕФ влияет на амплитуду и фазу вектора тока нулевой последовательности.

Преобразовав систему уравнений (1) получаем:

Расстояние до дефекта и значение сопротивления в месте повреждения изоляции определяется алгоритмом [4]:

Расстояние и сопротивление до дефекта определяется следующим образом:

1. определяем амплитуду вектора тока нулевой последовательности, угол δ между вектором тока нулевой последовательности и вектором напряжения двух фаз;
2. производим сравнение амплитуды вектора тока нулевой последовательности с допустимым значением;
3. изменяем пошагово Δl до места дефекта;
4. пошагово изменяем ΔR от 0 до максимального значения в месте дефекта;
5. с помощью математической модели сети определяется вектор тока нулевой последовательности и угол δ между этим вектором тока и вектором напряжения между двумя фазами;
6. определяем значение вектора тока нулевой последовательности и угол δ между ним и вектором напряжения между фазами;
7. изменяем конфигурацию сети;
8. производится сравнение вектора тока нулевой последовательности I_{МАКС Р} (расчетного) ТНП I_{МАКС Д} (измеренного) и углов δ напряжения между фазами;
9. считывание данных сопротивления в месте дефекта и расстояния до него с помощью эксплуатационного мониторинга.

Системой контролируются все присоединения. При превышении показателя по какому-либо присоединению система получает сигнал о наличии дефекта. Получив сигнал о превышении, система начинает периодически задавать параметры модели, соответствующие положению точки возможного дефекта. Расчетный вектор тока нулевой последовательности сравнивается с измеренным на каждом шаге расчета. При их совпадении отображаются значения l_деф и R_ДЕФ [4].

Вывод:

В ходе эксперимента выяснилось, что уменьшая R_ДЕФ при небольших расстояниях, наблюдается увеличение активной составляющей тока, при больших расстояниях уменьшение R_ДЕФ приводит к увеличению реактивной составляющей тока. Также, уменьшая R_ДЕФ пропорционально увеличивается вектор тока нулевой последовательности, а изменяя расстояние до дефекта изменяем угол между векторами этого тока и напряжения между фазами.

Список использованных источников

1. Качесов В.Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением В.Е. // Электричество. – 2005. – № 6.
2. Сидоров А.И., Хусаинова Н.А., Шестаков А.Л. Определение сопротивления изоляции по отношению к земле сетей с изолированной нейтралью 6-35кВ по режимным параметрам // Известия Челябинского Научного Центра. – 2000. – №1.
3. Лебедев Г.М., Бахтин Н.А., Брагинский В.И. Математическое моделирование ло- кальных дефектов изоляции силовых кабелей 6-10 кВ // Электричество. – 1998.–№12.
4. Гребченко Н.В., Сидоренко А.А. Интеллектуальная система для определения места и степени локальных дефектов изоляции в сети с изолированной нейтралью // XVII научно-техническая конференции "Релейная защита и автоматика энергосистем". – М., – 2006.