Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-1,0) кВ предприятий газовой промышленности .. 10
1.1. Негативные последствия однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности 10
1.1.1. Характеристика объектов электроснабжения (6-10) кВ предприятий газовой промышленности 10
1.1.2. Негативные последствия однофазных замыканий на землю 11
1.2. Компенсация негативных последствий однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности...15
1.3. Релейная защита от однофазных замыканий на землю 19
1.3.1. Устройство общей неселективной сигнализации по напряжению нулевой последовательности 20
1.3.2. Ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности...21
1.3.3. Направленные токовые защиты нулевой последовательности 23
1.3.4. Защиты с наложенным током с частотой, отличной от промышленной 25
1.3.5. Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие в токе нулевой последовательности 25
1.3.6. Устройства, реагирующие на составляющие тока и напряжения нулевой последовательности в переходном процессе ОЗЗ 28
1.3.7. Оценка основных характеристик эксплуатирующихся в России устройств защиты от ОЗЗ 29
1.4. Определение места повреждения при ОЗЗ 30
Выводы 32
2. Разработка методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности 34
2.1. Методы защиты от однофазных замыканий на компрессорных станциях 34
2.1.1. Перенапряжения при 033 36
2.1.2. Феррорезонансные явления 40
2.1.3. Однофазные замыкания на землю на линии ЭХЗ 45
2.1.4. Защита от ОЗЗ двигателей компрессоров 46
2.1.5. Особенности работы защиты от ОЗЗ при наличии «пучка кабелей» 56
2.1.6. Защиты от ОЗЗ секционных вводов РУ 10 кВ 66
Выводы 67
3. Отыскание мест повреждения на воздушных ЛЭП электрохимзащиты 70
3.1. Экспериментальные исследования переходных процессов при однофазных искусственных замыканиях на землю наВЛЮкВЭХЗ 70
3.2. Обработка результатов проведённых экспериментов 72
3.3. Компьютерное моделирование переходного процесса замыкания на землю В Л 10 кВ 94
Выводы 98
Заключение 100
Список использованных источников
- Характеристика объектов электроснабжения (6-10) кВ предприятий газовой промышленности
- Устройство общей неселективной сигнализации по напряжению нулевой последовательности
- Феррорезонансные явления
- Экспериментальные исследования переходных процессов при однофазных искусственных замыканиях на землю наВЛЮкВЭХЗ
Введение к работе
Энергохозяйство газовой промышленности содержит в своём составе большое количество линий электропередачи и энергоприёмников напряжением (6-10) кВ, от надёжности работы которых в большой степени зависит эффективность работы всего комплекса. Наиболее частым видом повреждений в таких сетях являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые составляют порядка 70-80% от общего числа повреждений [1, 2].
В отличие от сетей с глухозаземлённой нейтралью, однофазные замыкания в рассматриваемых сетях не сопровождаются появлением больших токов, не искажают треугольник междуфазных напряжений и, следовательно, не отражаются на питании потребителей. Поэтому в отличие от коротких замыканий (КЗ) такие повреждения не требуют немедленной ликвидации (за исключением сетей с повышенной опасностью обслуживания оборудования), и работа сети с замкнувшейся на землю фазой допускается в течение времени, достаточного для выявления повреждённого элемента сети, перевода потребителей (если это требуется, например, по условиям конфигурации сети) на другой источник питания и отключения.
Между тем длительное существование ОЗЗ в сети нередко служит причиной развития повреждения с последующим переходом в аварийное, которое требует немедленного отключения оборудования. К числу аварийных последствий однофазных замыканий на землю относятся:
возникновение на оборудовании значительных перенапряжений порядка 2,4 - 3,5 кратных по сравнению с фазным напряжением [3, 4, 5, 6];
- переход однофазного замыкания в междуфазное КЗ;
ускоренное старение изоляции некоторых разновидностей электрических машин (двигателей, генераторов и т.д.);
- явления феррорезонанса, от которых в рассматриваемых сетях чаще
всего выходят из строя трансформаторы напряжения. Иногда повреждаются
и слабо нагруженные силовые трансформаторы, работающие в режиме, близком к холостому ходу.
появление двойных замыканий на землю в разных точках сети из-за пробоя или перекрытия изоляции на неповрежденных фазах, вызванных перенапряжениями при замыкании на землю;
выгорание и оплавление железа статора высоковольтных двигателей;
- возникновение пожаров в кабельных помещениях и т.д.
Однофазные замыкания в рассматриваемых сетях представляют
большую опасность для жизни оказавшихся поблизости людей, служат источником электротравмирования обслуживающего персонала и нередко являются причиной несчастных случаев.
Для облегчения последствий, вызванных однофазными замыканиями на землю, необходимо иметь надежные и эффективные устройства защиты от них. При этом в ряде случаев, например, при падении на землю оборванного провода воздушной линии, рассматриваемая защита от ОЗЗ является практически единственным средством, уменьшающим вероятность случайного попадания человека под напряжение прикосновения или шага.
Однако по статистике на 80% российских подстанций такого класса напряжения вообще отсутствуют селективные устройства защиты от ОЗЗ [7]. Есть только сигнализация по признаку появления напряжения нулевой последовательности на сборных шинах и повреждённое присоединение приходится выявлять путём поочерёдного отключения потребителей.
Эффективность же тех защит, которые эксплуатируются на оставшихся 20% подстанций, очень низка, и, например, по оценкам некоторых специалистов не превышает трёх баллов по пятибалльной шкале [8].
Таким образом, в настоящее время задача совершенствования защит от однофазных замыканий на землю в рассматриваемых сетях является весьма актуальной.
Опыт работы показывает, что при сохранении традиционных способов заземления нейтрали существенного «прорыва» в этой области едва ли
можно ожидать. Принципиально новые возможности с точки зрения повышения эффективности таких защит появляются при резистивном заземлении нейтрали сети, которое в последние годы всё чаще используется в энергосистемах [8-15]. Наличие в нейтрали сети заземляющего резистора приводит к снижению уровня перенапряжений, практически исключает возникновение феррорезонанса, а также даёт возможность построения селективной защиты от замыканий на землю, так как появляется устойчивый признак — активный ток, протекающий через повреждённое присоединение при ОЗЗ.
Цель работы и задачи исследования.
Целью работы является разработка и исследование характеристик средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
анализ существующих методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю, пригодных для сетей (6-35) кВ с резистивным заземлением нейтрали;
разработка рекомендаций по применению различных типов защит в зависимости от вида сетей, в которых они эксплуатируются (кабельные, воздушные или смешанные);
разработка новых, более эффективных алгоритмов действия защит от однофазных замыканий на землю для сетей с резистивным заземлением нейтрали;
исследование небалансов токов в защитах от однофазных замыканий на землю в нормальном режиме сети и при внешних повреждениях;
разработка методики расчёта уставок защит от замыканий на землю и проверки их чувствительности применительно к сетям с резистивным заземлением нейтрали;
- исследование сигналов в защитах, эксплуатируемых на так
называемых пучках кабелей (когда питание потребителей осуществляется
через несколько параллельных кабелей).
Методы исследования: математическое моделирование на базе теории электрических цепей; лабораторные экспериментальные исследования; моделирование на ЭВМ в системе схемотехнического моделирования; проверка результатов исследования при проведении натурных испытаний в условиях реальной эксплуатации.
Научная новизна работы:
- разработан новый алгоритм действия защиты от однофазных
замыканий на землю в сети с резистивным заземлением нейтрали, при
использовании которого защита не требует для своей работы
трансформаторов напряжения;
- проведены исследования небалансов токов в защитах от однофазных
замыканий на землю в нормальном режиме сети и при внешних 033;
- предложены новые критерии определения места повреждения на
протяженных линиях электропередачи;
- показано, что параллельное соединение вторичных обмоток
кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности в отличие от
их последовательного соединения улучшает характеристики защит и снижает
риск их неправильных действий при нарушении контактных соединений фаз
кабелей в месте их подключения, как в нормальном режиме сети, так и при
внутреннем замыкании на защищаемом объекте.
Практическая ценность работы.
Разработанные алгоритмы, методы и технические средства поиска места повреждения позволяют оценить расстояние от питающей подстанции до точки замыкания на протяженных воздушных ЛЭП. Это дает возможность значительно ограничить зону обхода линии ремонтным персоналом и, тем самым, сократить время работы электропередачи и всей примыкающей сети в режиме ОЗЗ.
Устройство, реализующее разработанный алгоритм, установлено в опытную эксплуатацию на подстанции «Демьянская».
Результаты исследований сигналов в защитах от замыканий на землю, эксплуатирующихся на пучках кабелей, позволили усовершенствовать схему соединений вторичных обмоток кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности, а также разработать схему устройства защиты, способной контролировать исправность контактных соединений фаз кабелей в месте их подключения. Использование такого устройства позволит снизить риск неправильных действий защиты от ОЗЗ, а также предотвратить выход кабелей из строя раньше расчётного срока.
Основные положения, выносимые на защиту:
для определения места повреждения воздушной ЛЭП в сети резистивно заземленной нейтралью целесообразно использовать кривую тока, протекающего через резистор в переходном процессе замыкания на землю;
применение нескольких критериев, основанных на различных параметрах переходного процесса, вызванного ОЗЗ, значительно повышает точность определения места повреждения;
параллельное соединение вторичных обмоток кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности по сравнению с их последовательным соединением улучшает характеристики защиты от ОЗЗ.
Достоверность результатов подтверждается хорошим соответствием итогов аналитических исследований, лабораторных экспериментов и натурных испытаний.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Электрические станции» Новосибирского государственного технического университета (НГТУ); на 13-ой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» (г. Томск, 2007 гг.), на четвертой всероссийской
научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ.» (г. Новосибирск. 2006), на XXVIII сессии всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем».(г. Новочеркасск, 2006), на пятой всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ.» (г. Новосибирск. 2008).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.
Объём и структура работы. Основное содержание диссертации изложено на 120 страницах, содержит 26 рисунков и 15 таблиц. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и приложений. Список использованных источников содержит 76 наименований.
Характеристика объектов электроснабжения (6-10) кВ предприятий газовой промышленности
В состав объектов электроснабжения газовой промышленности входят: питающие и распределительные сети, распределительные устройства (6-10) кВ электроприводных и газотурбинных компрессорных станций; сети (6-10) кВ систем электроснабжения газовых промыслов и промплощадок; питающие высоковольтные сети буровых установок; распределительные сети (6-10) кВ электростанций собственных нужд (ЭСН) промышленных объектов предприятий газовой промышленности; сети электроснабжения подземных хранилищ газа; сети (6-10) кВ газоперерабатывающих заводов; сети (6-10) кВ питания жилых посёлков и промзон.
Характер протекания процессов при однофазных замыканиях на землю (033) на разных объектах в большой степени зависит от ряда параметров, главными из которых являются значение ёмкостного тока ОЗЗ 1С и режим заземления нейтрали.
Распределительные устройства (РУ) 6 и 10 кВ электроприводных и газотурбинных компрессорных станций, распределительные сети 6 и 10 кВ электростанций собственных нужд, питающие высоковольтные сети буровых установок, сети 6 и 10 кВ электроснабжения промышленных хранилищ газа, сети 6 и 10 кВ систем электроснабжения газовых промыслов и промплощадок обычно имеют ёмкостные токи при ОЗЗ, не превышающие 5 А(/С 5А).
Распределительные сети 6 и 10 кВ электростанций собственных нужд с комбинированным питанием от ЭСН и энергосистемы, некоторые сети 6 и 10 кВ питания жилых посёлков и промзоны обычно имеют ёмкостные токи при ОЗЗ, лежащие в пределах от 5 А до 20 А (5 А 1С 20 А).
Сети 6 и 10 кВ газоперерабатывающих заводов, разветвлённые сети 6 и 10 кВ с комбинированным питанием от энергосистем и электростанций собственных нужд, разветвлённые сети 6 и 10 кВ питания жилых посёлков и промзоны часто имеют ёмкостные токи ОЗЗ, превышающие 20 А (1С 20 А).
Для каждой из этих трёх групп объектов могут потребоваться свои методы и средства, снижающие отрицательные эффекты от последствий ОЗЗ.
Негативные последствия однофазных замыканий на землю Замыкание фазы на землю в сетях (6-10) кВ могут привести к следующим негативным последствиям.
В сети появляются перенапряжения порядка 2,4 - 3,5 кратных по сравнению с фазным (см., например, [3, 4, 5, 6]), что может привести к пробою изоляции неповреждённых фаз и переходу ОЗЗ в «двухместное» или двойное замыканий на землю по своим характеристикам близкое к двухфазным коротким замыканиям (КЗ). Риск возникновения таких двойных замыканий заметно вырос в последнее время в связи со старением изоляции электрических машин и аппаратов многих энергетических объектов и отсутствием средств на их модернизацию и замену.
В соответствии с [6] к типичным видам перенапряжений относятся: - дуговые, связанные с перемежающимся характером дуги; - вызываемые обрывом заземляющих дуг, возникающих при отключении двойных и междуфазных КЗ, при обрыве тока в ДГР; - коммутационные, связанные с технологическими и аварийными переключениями; - резонансные в сетях с дугогасящими реакторами; - резонансные на высоких гармониках; - многообразные феррорезонансные явления и перенапряжения.
При длительной работе сети с ОЗЗ (например, сети, питающейся от сборных шин ТЭЦ) происходит ускоренное старение изоляции некоторых разновидностей электрических машин (двигателей собственных нужд, генераторов и т.д.). Это, в свою очередь ведёт к росту аварийности и значительному увеличению стоимости ремонтов оборудования.
Возможны явления феррорезонанса, от которых в рассматриваемых сетях чаще всего выходят из строя трансформаторы напряжения. Иногда повреждаются и слабо нагруженные силовые трансформаторы, работающие в режиме, близком к холостому ходу. В [16] упоминается о случаях, когда в процессе феррорезонанса напряжение нулевой последовательности на вторичных выводах трансформаторов напряжения длительно повышалось до значения 250-300 В, в результате чего загорались подключённые к ним реле напряжения и возникал пожар на панели защиты.
На воздушных ЛЭП 033 часто происходит при обрыве провода и падению его на землю. При этом возникает опасность поражения людей и животных электрическим током. Особенно велика такая опасность, если ЛЭП проходит по густонаселённым районам, например, по городу. Такие случаи известны на Российском Севере.
Устройство общей неселективной сигнализации по напряжению нулевой последовательности
В тех случаях, когда не удаётся обеспечить чувствительность простых ненаправленных защит по току нулевой последовательности, применяют направленные защиты, реагирующие на направление мощности нулевой последовательности в установившемся режиме. Чувствительность таких защит выше, так как их ток срабатывания отстраивается [18, 20-21] только от тока небаланса в «максимальном рабочем режиме», а отстройка защиты от собственного ёмкостного тока линии не требуется, поскольку от этого тока она отстроена «по направлению».
Название «направленные защиты» относится к широкому классу устройств. Это защиты, реагирующие на величину тока нулевой последовательности и направление мощности, защиты, рабочей величиной которых является проекция тока нулевой последовательности на некий «характеристический угол», определяющий середину зоны срабатывания. Сюда относятся защиты дистанционного принципа действия и устройства, реагирующие на отдельные составляющие или полную проводимость цепей нулевой последовательности и т.д.
Важным вопросом, который требует особого внимания, является выбор уставок и проверки чувствительности таких защит. Официально принятой методики выбора уставок этих защит в настоящее время не существует. Проектанты вынуждены, как правило, предлагать заказчикам следующий вариант поведения. Вначале на выбранных устройствах защиты устанавливаются минимальные уставки. Если в процессе эксплуатации защита работает неправильно, уставки загрубляются до тех пор, пока неправильные действия не прекратятся. Такие рекомендации существенно усложняют эксплуатацию защит и снижают их эффективность. Предполагается, что на первом этапе эксплуатации защита будет часто срабатывать неправильно. Вопросу выбора уставок посвящены, например, работы [33, 34].
Во многих новых многофункциональных микропроцессорных устройствах защиты присоединений (6-10) кВ предусматриваются функции защиты или сигнализации при 033. При этом в некоторых из устройств используются не менее двух различных методов определения повреждённого присоединения с целью повышения достоверности выходной информации. Так, например, устройство БМРЗ (НТЦ «Механотроника») имеет как ненаправленную, так и направленную защиты от ОЗЗ [22].
В настоящее время на российском рынке можно приобрести следующие устройства направленной токовой защиты нулевой последовательности, которые могут быть использованы в сетях с резистивным заземлением нейтрали [23-32].
Реле типа ЗЗН производства ЧЭАЗ, микропроцессорное устройство БМРЗ НТЦ Механотроника, реле защиты типа ЗЕРО, производимое компанией «Объединённая энергия» (г. Москва), терминал защиты SEP AM типа S41 (код ANSI 67N/67NC) фирмы Schneider Electric, защиты серии МІСОМ модели - Р141, Р142 и Р143 фирмы AREVA, защиты серии SPACOM, например, SPAC-800 фирмы «АББ Реле-Чебоксары», защита нулевой последовательности типов УЗЛ-2 производства Новосибирского государственного технического университета, микропроцессорные устройства OmegaProt, SigmaProt, EuroProt, выпускаемые компанией «Парма Прот», и т.д.
Существенные сложности в некоторых случаях отмечаются в защите от 033 воздушных ЛЭП. При обрыве провода такой ЛЭП и падении его на землю в месте 033 иногда возникают переходные сопротивления порядка нескольких килоом [35]. Напряжения и токи нулевой последовательности при этом сильно уменьшаются. Рабочие сигналы защиты от ОЗЗ становятся соизмеримыми с небалансами, существующими в сети, от которых защита должна быть отстроена. Значения небалансов ограничивают минимальные ток и напряжение срабатывания защиты. Отсюда ясно, что невозможно выполнить направленную токовую защиту от ОЗЗ, которая правильно работала бы во всех без исключения случаях, например, при падении провода на сухой снег зимой или сухой песок летом и т.д. В то же время в ряде случаев оставлять лежащий на земле и находящийся под напряжением провод невозможно по условиям электробезопасности.
В сетях с компенсированной нейтралью направленные и ненаправленные токовые защиты в большинстве случаев становятся неэффективными.
Хороший эффект в таких случаях могут дать, например, защиты, фиксирующие наложенный ток с частотой, отличной от промышленной. Источник наложенного тока частотой, например, 25 герц, включают при этом последовательно с дугогасящим реактором в нейтраль сети и фиксируют токи частотой 25 герц в защищаемых присоединениях [36]. В качестве источника контрольного тока используется электромагнитный параметрический делитель частоты. Защита ЛЭП выполняется с использованием специальных полупроводниковых фильтровых реле тока с рабочим диапазоном в области низких частот, подключаемых к кабельным ТТНП.
Феррорезонансные явления
В сети, работающей в режиме с изолированной нейтралью, достаточно часто создаются условия возникновения феррорезонанса. Причиной возбуждения феррорезонансных колебаний (ФРК) может являться любое аварийное и коммутационное перенапряжение. В сети 10 кВ электропитания компрессорной станции такой причиной может служить кратковременное однофазное замыкание, в результате которого происходит смещение нейтрали и повышение напряжения здоровых фаз до линейного. При этом феррорезонанс может развиваться при наличии индуктивности с насыщающимся сердечником, включенной параллельно фазной емкости сети на землю. Такой индуктивностью служит обмотка трансформатора напряжения (ТН).
В квазиустановившемся резонансном состоянии величина индуктивности насыщенного сердечника фиксируется на значении, при котором выполняются условия равенства реактивных проводимостей параллельных ветвей - емкости оборудования на шинах 10 кВ и индуктивности насыщенного ТН. Феррорезонанс опасен тем, что вызывает как перенапряжения на электрооборудовании электрических сетей, так и повышенные токи в первичных обмотках трансформаторов напряжения, приводящие к их повреждению. Электродвигатели, нелинейные ограничители перенапряжений и трансформаторы напряжения не рассчитаны на воздействие перенапряжений при феррорезонансе, поскольку устойчивые ФРК могут продолжаться достаточно долго — например, до выгорания обмоток ТН.
Особенностью катушки с ферромагнитным сердечником является нелинейная зависимость потока, напряжения, индуктивности от тока и от предыдущих магнитных состояний. Нелинейная зависимость перечисленных параметров от тока вызвана нелинейной зависимостью магнитной проницаемости стали от намагничивающей силы и предыдущих магнитных состояний. В нормальном эксплуатационном режиме нет условий для возбуждения феррорезонанса, однако, при воздействиях на ферромагнитный элемент, приводящих к насыщению сердечника, происходит плавное изменение индуктивности этого элемента, что создает возможность возникновения резонанса между индуктивностью и емкостью. Изменение индуктивности связано с изменением тока в первичных обмотках ТН, которое в свою очередь, связано с предыдущим состоянием сердечника.
Зачастую феррорезонансные явления возникают при неполнофазных режимах. Высокая частота возникновения неполнофазных режимов связана с тем, что неполнофазный режим — это не только явный обрыв фазного провода или перегорание предохранителя, но и те случаи, когда отключение ненагруженного понижающего трансформатора, дугогасящего реактора или электродвигателя происходит с неодновременным отключением всех трех фаз.
Исходя из зависимости магнитной проницаемости от тока или напряженности магнитного поля, можно определить параметры сети, в которой возможно возникновение феррорезонанса. Так как магнитная проницаемость изменяется в определенных пределах, определяемых максимальным и минимальным значениями, то соответственно и индуктивность имеет максимальное и минимальное значение. Индуктивность холостого хода выбирается так, чтобы она имела максимальное значение Z, [59]. Минимальное значение Ls индуктивность примет при минимальном значении магнитной проницаемости, которое равно магнитной проницаемости воздуха.
Преобразовав условие резонанса (coxL = \/coxC) относительно емкости, и подставив максимальное и минимальное значения индуктивности, получим: -г-ї Сэкв —± , (2.2) со х Lxx со xLs где Lxx — индуктивность холостого хода, Гн; Ls — индуктивность насыщения, Гн; Сэкв - эквивалентная ёмкость трёх фаз сети относительно земли, Ф.
Феррорезонанс возникает в сети, величина эквивалентной емкости которой находится в пределах, определяемых пределами изменения индуктивности.
Для возбуждения ФК в контуре с параметрами, отвечающими вышеприведенному условию, необходимо событие, вызывающее изменение индуктивности ТН. Таким событием в сети с изолированной нейтралью является отключение замыкания на землю, обрыв фазы или отключение выключателем с неодновременным действием фаз, при котором напряжение на индуктивности изменяется скачком.
Экспериментальные исследования переходных процессов при однофазных искусственных замыканиях на землю наВЛЮкВЭХЗ
Для разработки дистанционного метода отыскания места повреждения при ОЗЗ на воздушной линии электрохимзащиты на компрессорной станции КС-7 «Демьянская» (рисунок 2.1) были проведены экспериментальные исследования процессов, возникающих при ОЗЗ [75, 76]. Предполагалось на основе проведённых экспериментов разработать «параметрический» метод определения расстояния от питающей подстанции до места ОЗЗ на воздушной ЛЭП (ВЛ).
Цель опытов: регистрация сигналов (фазных напряжений, фазных токов, напряжения нулевой последовательности на клеммах трансформатора напряжения, тока нулевой последовательности кабельного трансформатора тока и тока в цепи заземляющего резистора) в переходных процессах при однофазных искусственных замыканиях на землю на В Л 10 кВ ЭХЗ. В процессе эксперимента создавались однофазные замыкания на землю (металлические, дуговые в различных пунктах воздушной линии) и проводилось осциллографирование необходимых сигналов.
Эксперименты проводились при резистивном заземлении нейтрали сети. Для создания нейтральной точки использовался фильтр нулевой последовательности типа ФМЗО-40/11. К нейтральной точке ФМЗО подключался резистор типа РЗ с номиналом 1000 Ом. Для измерения тока через резистор при однофазном замыкании на землю, на токопровод, соединяющий резистор с контуром заземления устанавливался датчик тока LT 500-S. Датчик тока (далее - датчик Холла) LT 500-S- компенсационный датчик на эффекте Холла: точность преобразования ±0,3%; частотный диапазон - 0- 150 кГц. Для измерения тока в фазах "А" и "С" использовались штатно установленные в ячейке линии трансформаторы тока. С установленного в ячейке ВЛ трансформатора тока нулевой последовательности ТЗЛМ-10 снимался сигнал 31о.
К выводам вторичных обмоток трансформаторов тока и датчика тока через измерительные кабели подключался цифровой запоминающий осциллограф для регистрации соответствующих токов при ОЗЗ.
К выводам клеммной коробки вторичной обмотки ТН в ячейке трансформатора напряжения секции подключался через измерительный кабель цифровой запоминающий осциллограф для регистрации сигнала 3Uo.
Измерительная аппаратура располагалась в ЗРУ 10 кВ.
При 033 проводилось осциллографирование переходных значений фазных напряжений, напряжения 3Uo и тока через резистор, токов фаз "А" и "С ВЛ, тока 31о ВЛ. Для осциллографирования использовались цифровые запоминающие осциллографы типа АСК-3117 и ЦЗО-04.
Регистрация фазных напряжений производилась с помощью высоковольтных делителей напряжения (ДН). Делители напряжения устанавливались у шин секции за отдельным выключателем в здании ЗРУ. Делители напряжения рассчитаны на максимальное напряжение 100 кВ.
Рисунок 3.1 - Специальный искровой промежуток для создания ОДЗ Искусственное дуговое замыкание на землю создавалось с помощью специального искрового промежутка (рисунок 3.1). Вращательно-поступательное движение одного из электродов промежутка обеспечивает зажигание и погасание дуги. Схема подключения измерительной аппаратуры для регистрации токов, 3Uo и фазных напряжений приведена на рисунке 3.2.
В результате проведения экспериментальных замыканий на землю на ВЛ ЭХЗ «Юг» были получены осциллограммы напряжений фаз, тока IR через резистор, тока, снятого со вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП) ВЛ, напряжения 3U0, снятого с трансформатора напряжения (ТН) в переходных процессах металлических и дуговых замыканий. Была поставлена задача, в результате обработки осциллограмм выделить параметры переходного процесса, по - возможности, не зависящие от случайного фактора момента начала пробоя и определяемые только параметрами сети (в первую очередь зависящими от расстояния до места ОЗЗ). Далее строились зависимости значений выбранных параметров от расстояния до места ОЗЗ. Предполагалось, что впоследствии по этим зависимостям можно будет определять расстояние до места реального однофазного замыкания на землю.
Типовые осциллограммы напряжений в фазах и тока через резистор приведены в приложении А. Ниже в настоящем разделе показаны параметры процесса замыкания на землю, которые можно было бы использовать для построения алгоритма определения места повреждения (ОМП) и выбранные сигналы для фиксации на специально разработанном регистраторе.
Исходя из имеющихся осциллограмм, было намечено два подхода в определении места повреждения: по параметрам переходного процесса в повреждённой фазе, кривая напряжения которого осциллографировалась в соответствии с рисунком 3.2, и по параметрам переходной кривой тока через резистор, снимаемой в нейтрали. Характер переходного процесса аварийной фазы определяется в большой степени расстоянием до места повреждения, но его недостаток в том, что съём сигнала более сложно реализовать на практике. Второй подход целесообразен с точки зрения упрощения технической реализации метода ОМП при наличии резистивного заземления нейтрали, которое планируется организовать на подстанции.
Для определения расстояния до места замыкания на землю необходимо выделить общие параметры процесса замыкания, как металлического, так и дугового, наиболее информативные и дающие достаточно точные зависимости выбранного параметра от расстояния до места ОЗЗ f(L33). Такими параметрами являются (см. рисунки 3.3, 3.4):
