Συσκευές για τον εντοπισμό βλαβών σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας

Στα ηλεκτρικά δίκτυα, οι συσκευές για τον προσδιορισμό των σημείων αστοχίας είναι ευρέως διαδεδομένες, κυρίως στις εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας τάση 10 kV και άνω, με βάση τη μέτρηση των παραμέτρων λειτουργίας έκτακτης ανάγκης. Αυτές οι συσκευές μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες, σχεδιασμένες να εντοπίζουν σημεία ζημιάς σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και γείωσης.

Προσδιορισμός των θέσεων βλαβών σε περίπτωση βραχυκυκλώματος

Ο προσδιορισμός της θέσης ενός βραχυκυκλώματος στις γραμμές είναι ιδιαίτερα σημαντικός, δεδομένου ότι η διακοπή της γραμμής σε περίπτωση μόνιμης ζημιάς συνδέεται με υποτροφοδότηση ηλεκτρικής ενέργειας και υλικές ζημιές στους καταναλωτές. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η επίσπευση της αναζήτησης αποζημίωσης έχει μεγάλο οικονομικό αποτέλεσμα.

Συσκευές για την επιτάχυνση της αναζήτησης και τον προσδιορισμό της θέσης των βραχυκυκλωμάτων σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, μπορούν να χωριστούν σε δύο υποομάδες:

1) συσκευές στερέωσης για τον προσδιορισμό της απόστασης από τον τόπο της ζημιάς, την αυτόματη μέτρηση και τη στερέωση των σχετικών ηλεκτρικών μεγεθών κατά τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης·

2) συσκευές για τον προσδιορισμό κατεστραμμένων τμημάτων γραμμών (αισθητήρες δικτύου, δείκτες βραχυκυκλώματος, αυτόματη παρακολούθηση και επιδιόρθωση αλλαγών στις ηλεκτρικές τιμές κατά τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης).

Έχουν αναπτυχθεί διάφοροι τύποι συσκευών στερέωσης, ορισμένοι από τους οποίους βρίσκονται σε επιτυχή λειτουργία. Σε αγροτικά δίκτυα διανομής με τάση 10 kV χρησιμοποιούνται συσκευές τύπου FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP κ.λπ. Η συσκευή τύπου FMK-10 χρησιμοποιείται επίσης ευρέως.

Δεδομένου ότι οι συσκευές στερέωσης παρέχουν αυτόματη μέτρηση και στερέωση ηλεκτρικών μεγεθών κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος, πρέπει να πληρούν ορισμένες απαιτήσεις, ιδίως τις ακόλουθες: η μέτρηση πρέπει να ολοκληρωθεί πριν αποσυνδεθούν τα κατεστραμμένα τμήματα της γραμμής από την προστασία ρελέ, δηλαδή εντός περίπου 0,1 δευτερολέπτου, η συσκευή πρέπει να διατηρήσει την τιμή της σταθερής ηλεκτρικής ποσότητας για αρκετό χρόνο για την άφιξη στον υποσταθμό (χωρίς μόνιμο καθήκον) της επιχειρησιακής ομάδας πεδίου, δηλ. τουλάχιστον 4 ώρες, θα πρέπει να παρέχεται αυτόματη επιλεκτική εκκίνηση των συσκευών, έτσι ώστε η παρατηρούμενη τιμή να καθορίζεται μόνο σε περίπτωση έκτακτης διακοπής των γραμμών, η συσκευή πρέπει να παρέχει μια ορισμένη ακρίβεια μέτρησης (συνήθως το σχετικό σφάλμα μέτρησης δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%) κ.λπ.

Μία από τις απλούστερες επιλογές για τη στερέωση συσκευών — μια συσκευή μέτρησης ρεύματος βραχυκυκλώματος... Επιπλέον, για να προσδιορίσετε την απόσταση από τη θέση βραχυκυκλώματος, μπορείτε να λύσετε το πρόβλημα, το αντίθετο από αυτό που λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό του ρεύματος του βραχυκυκλώματος και οι γνωστές τιμές του ρεύματος και της τάσης αντίστασης βραχυκυκλώματος μέχρι το σημείο του βραχυκυκλώματος πρέπει να προσδιορίζονται με ακρίβεια. Γνωρίζοντας αυτή την αντίσταση, δεν είναι δύσκολο, με γνωστές παραμέτρους δικτύου, να βρεθεί η απόσταση από το σημείο βραχυκυκλώματος.

Οι πιο συνηθισμένες είναι συσκευές στερέωσης με τη λεγόμενη ηλεκτρική μνήμη... Βασίζονται στη χρήση πυκνωτή αποθήκευσης. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας βραχυκυκλώματος, ο πυκνωτής αποθήκευσης φορτίζεται γρήγορα σε μια τάση ανάλογη με την τιμή του ρεύματος βραχυκυκλώματος που ανιχνεύτηκε (ή της αντίστοιχης τάσης). Στη συνέχεια, στο επόμενο βήμα, ο αναγνώστης συνδέεται με τον πυκνωτή αποθήκευσης που ελέγχει το στοιχείο μακροπρόθεσμης μνήμης. Με αυτόν τον τρόπο, διασφαλίζονται οι παραπάνω απαιτήσεις για γρήγορη μέτρηση πριν από την απενεργοποίηση της γραμμής υπό την επίδραση της προστασίας ρελέ και τη δυνατότητα διατήρησης μιας σταθερής τιμής για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Πάνω σε αυτή την αρχή αναπτύχθηκαν οι παραπάνω συσκευές τύπου FIP, οι οποίες βρήκαν εφαρμογή σε αγροτικά δίκτυα 10 kV.

Για να διευκολυνθεί η πρακτική χρήση συσκευών που έχουν σταθερό ρεύμα βραχυκυκλώματος, έτσι ώστε να μην είναι απαραίτητο να εκτελούνται υπολογισμοί κάθε φορά σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, καμπύλες ρεύματος ισορροπίας.Ταυτόχρονα, τα ρεύματα βραχυκυκλώματος υπολογίζονται εκ των προτέρων για έναν αρκετά μεγάλο αριθμό σημείων σε κάθε γραμμή εξόδου και σύμφωνα με τα αποτελέσματα του υπολογισμού, εφαρμόζεται ισοδύναμο ρεύμα στο κύκλωμα γραμμής. καμπύλες του κύριου τμήματος της γραμμής και διακλαδώσεις με ίσες τιμές ρευμάτων βραχυκυκλώματος. Αφού η συσκευή διορθώσει συγκεκριμένη τιμή ρεύματος βραχυκυκλώματος, σύμφωνα με το γραμμικό διάγραμμα με καμπύλες ρεύματος ισημερίας, καθορίζει άμεσα την περιοχή αναζήτησης σφαλμάτων.

Οι απλούστερες συσκευές του τύπου FIP, ωστόσο, καταγράφουν το ρεύμα των βραχυκυκλωμάτων έχουν μια σειρά από μειονεκτήματα, όπως τα ακόλουθα: προσδιορισμός της απόστασης από το σημείο βραχυκυκλώματος, πρόσθετοι υπολογισμοί ή προκαταρκτική κατασκευή καμπυλών ίσου ρεύματος, η ακρίβεια της μέτρησης (σφάλμα οργάνου) επηρεάζεται από την αντίσταση επαφής στη θέση σφάλματος (κυρίως την αντίσταση τόξου), το επίπεδο τάσης δικτύου, την τιμή του ρεύματος φορτίου (η συσκευή μετρά στην πραγματικότητα το συνολικό φορτίο και το ρεύμα βραχυκυκλώματος) κ.λπ. .

Τα ωμόμετρα σύσφιξης είναι πιο τέλεια, ειδικά αυτά που μετρούν την αντίδραση. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης, δηλαδή του λόγου της τάσης προς το ρεύμα, είναι δυνατό να μειωθεί σημαντικά η επίδραση της αλλαγής των επιπέδων τάσης στην ακρίβεια της μέτρησης. Η μέτρηση της αντίδρασης μειώνει επίσης την επίδραση της αντίστασης τόξου σε ένα σημείο βραχυκυκλώματος, το οποίο είναι κυρίως ενεργό, και επιτρέπει την ολοκλήρωση μιας κλίμακας με όργανα σε χιλιόμετρα. Εάν, επιπλέον, οι συσκευές μετρήσουν το ρεύμα φορτίου που προηγείται της λειτουργίας βραχυκυκλώματος, καθίσταται δυνατό να ληφθεί υπόψη και κατά συνέπεια να μειωθεί η επίδραση του ρεύματος φορτίου.

Ένα ωμόμετρο, σε αντίθεση με τα αμπερόμετρα σύσφιξης και τα βολτόμετρα, μετρά όχι μία, αλλά δύο ποσότητες (ρεύμα και τάση) που τροφοδοτούνται στην είσοδό του. Για να μειωθεί η επίδραση της ελιγμού του φορτίου, μπορεί να μετρηθεί χωριστά το ρεύμα φορτίου πριν από την εμφάνιση βραχυκυκλώματος. Όλες αυτές οι τιμές σταθεροποιούνται (θυμούνται) σύμφωνα με την αρχή που συζητήθηκε παραπάνω (σε αυτή την περίπτωση, τα ρεύματα μετατρέπονται εκ των προτέρων σε τάσεις ανάλογες με αυτές) και στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ειδικά κυκλώματα (μπλοκ μετατροπής), μετατρέπονται σε σήματα ανάλογη με την αντίσταση (συνολική, αντιδραστική, λαμβάνοντας υπόψη το ρεύμα του προηγούμενου φορτίου) κ.λπ.). Δεδομένου ότι η αντιδραστική (επαγωγική) αντίσταση των γραμμών εξαρτάται ελάχιστα από την περιοχή διατομής των χρησιμοποιούμενων συρμάτων, οι κλίμακες αυτών των συσκευών βαθμολογούνται σε χιλιόμετρα. Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν ωμόμετρο στερέωσης όπως FMK-10, FIS κ.λπ.

Συσκευές ανίχνευσης κατεστραμμένων εναέριων γραμμών

Με τη βοήθεια τέτοιων συσκευών, μπορείτε να προσδιορίσετε την κατεύθυνση αναζήτησης σημείων βραχυκυκλώματος σε εναέριες γραμμές με τάση 10 — 35 kV. Οι συσκευές, κατά κανόνα, εγκαθίστανται στον κλάδο γραμμής — στο πρώτο στήριγμα μετά το σημείο σύνδεσης. Καταγράφουν την εμφάνιση βραχυκυκλώματος όταν συμβαίνει σε κλάδο ή τμήμα της κύριας γραμμής για το σημείο εγκατάστασης της συσκευής. Όταν αναζητούν βραχυκύκλωμα στη διακεκομμένη γραμμή, λαμβάνουν πληροφορίες από αυτές τις συσκευές σχετικά με την παρουσία (η συσκευή ενεργοποιείται) ή την απουσία (δεν λειτουργεί) βραχυκυκλώματος πίσω από τον τόπο εγκατάστασής της.Στα ηλεκτρικά δίκτυα, οι δείκτες για κατεστραμμένες περιοχές του τύπου UPU-1 και οι πιο προηγμένοι και αξιόπιστοι δείκτες βραχυκυκλώματος του τύπου UKZ είναι ευρέως διανεμημένοι.

Ο δείκτης διορθώνει την εμφάνιση βραχυκυκλώματος όταν χρησιμοποιείται ένας μαγνητικός (επαγωγικός) αισθητήρας ρεύματος εγκατεστημένος στην περιοχή των καλωδίων, αλλά χωρίς άμεση σύνδεση με αυτά. Ένας δείκτης παρέχει πληροφορίες για όλους τους τύπους βραχυκυκλωμάτων φάσης φάσης.

Ο δείκτης τύπου UKZ κατασκευάζεται με τη μορφή εκτελεστικής μονάδας που περιέχει, εκτός από τον μαγνητικό αισθητήρα, ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχου και έναν μαγνητικό δείκτη.

Εάν συμβεί βραχυκύκλωμα πίσω από το σημείο εγκατάστασης, ενεργοποιείται από το ρεύμα εισόδου βραχυκυκλώματος, με αποτέλεσμα η σημαία ένδειξης να στρέφεται στον παρατηρητή με μια πλευρά βαμμένη σε έντονο πορτοκαλί χρώμα και να παραμένει σε αυτή τη θέση εάν η γραμμή διακοπεί από η προστασία.

Μετά την ενεργοποίηση της γραμμής (με το επιτυχές αυτόματο κλείσιμο ή μετά την άρση της βλάβης), η σημαία ένδειξης επιστρέφει αυτόματα στην αρχική της θέση. Η επιστροφή της σημαίας οφείλεται στην χωρητική επιλογή της τάσης του δικτύου χρησιμοποιώντας τον μετατροπέα κεραίας.

Η τοποθέτηση πινακίδων δίνει τη δυνατότητα στο προσωπικό σέρβις, εάν η γραμμή είναι κατεστραμμένη, το προσωπικό να παρακάμψει τα σημεία διακλάδωσης και μετά τον προσδιορισμό μιας κατεστραμμένης περιοχής, να παρακάμψει να βρει μόνο τη βραχυκυκλωμένη κατεστραμμένη περιοχή, όχι ολόκληρη τη γραμμή. Συνιστάται η ρύθμιση δεικτών τόσο απουσία όσο και παρουσία συσκευών στερέωσης για τον προσδιορισμό της απόστασης από το σημείο βραχυκυκλώματος.Στη δεύτερη περίπτωση, οι δείκτες επιταχύνονται στην αναζήτηση λόγω του γεγονότος ότι λόγω της διακλάδωσης των αγροτικών γραμμών ενδείξεων 10 kV οι συσκευές στερέωσης καθορίζουν όχι ένα, αλλά, κατά κανόνα, πολλά σημεία βραχυκυκλώματος (στον κορμό και σε διάφορους κλάδους).

Συσκευές για τον προσδιορισμό της θέσης ενός μονοφασικού βραχυκυκλώματος στη γείωση

Τα μονοφασικά σφάλματα γείωσης είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος σφάλματος. Σε αγροτικά δίκτυα διανομής 10 kV που λειτουργούν με απομονωμένο ουδέτερο, τα μονοφασικά σφάλματα γείωσης που συνοδεύονται από σχετικά χαμηλά ρεύματα δεν είναι βραχυκυκλώματα. Επομένως, όταν εμφανιστούν, επιτρέπεται η μη απενεργοποίηση της γραμμής για το χρόνο που απαιτείται για την αποκατάσταση της βλάβης.

Ωστόσο, είναι απαραίτητο να εντοπίζονται και να επισκευάζονται τα σφάλματα όσο το δυνατόν γρηγορότερα, καθώς ένα μονοφασικό σφάλμα γείωσης μπορεί να γίνει διφασικό. Το τελευταίο είναι βραχυκύκλωμα και θα απενεργοποιηθεί λόγω προστασίας, με αποτέλεσμα τη διακοπή ρεύματος στους χρήστες.

Επιπλέον, είναι δυνατή η ζημιά στο έδαφος, για παράδειγμα, όταν ένα σύρμα σπάσει και πέσει στο έδαφος, κάτι που είναι πολύ επικίνδυνο για τη ζωή ανθρώπων και ζώων. Ταυτόχρονα, μπορεί να προκύψουν σφάλματα γείωσης ως αποτέλεσμα κρυφής ζημιάς, για παράδειγμα λόγω εσωτερικής ραγισμένοι μονωτέςόταν δεν υπάρχουν εξωτερικά σημάδια βραχυκυκλώματος και είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστεί οπτικά. Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί ειδικές συσκευές - φορητές συσκευές που διευκολύνουν και πιο γρήγορα την εύρεση του τόπου της ζημιάς.

Η αρχή λειτουργίας φορητών συσκευών που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά δίκτυα με τάση 10 kV, με βάση τη μέτρηση των υψηλότερων αρμονικών συνιστωσών του ρεύματος σφάλματος γείωσης.Το σημαντικά υψηλότερο επίπεδο αρμονικών στο φάσμα των ρευμάτων σφάλματος γείωσης σε σύγκριση με τα ρεύματα φορτίου εξασφαλίζει αποτελεσματική λειτουργία αυτών των συσκευών.

Σε αγροτικά ηλεκτρικά δίκτυα 10 kV, συσκευές τύπου «Αναζήτηση» (διακοπείσα) και πιο προηγμένες «Κύμα» και «Ανίχνευση». Στις συσκευές "Αναζήτηση" και "Κύμα", τα κύρια στοιχεία είναι ένας μαγνητικός (επαγωγικός) αισθητήρας που ανιχνεύει την εμφάνιση (αύξηση πλάτους) των αρμονικών συνιστωσών του ρεύματος, ένα φίλτρο με υψηλότερες αρμονικές που περνά εκείνες για τις οποίες η συσκευή έχει ρυθμιστεί, ο ενισχυτής παρέχει το απαραίτητο κέρδος σήματος και μια συσκευή μέτρησης που παράγει το σήμα που προκύπτει.

Η θέση του ρήγματος γείωσης στη γραμμή προσδιορίζεται ως εξής. Εάν η παράκαμψη γραμμής ξεκινά από τον υποσταθμό, γίνονται μετρήσεις στην έξοδο γραμμής από τον υποσταθμό, τοποθετώντας τη συσκευή κάτω από τη γραμμή. Η διακεκομμένη γραμμή καθορίζεται από τη μέγιστη απόκλιση της βελόνας της συσκευής μέτρησης. Με τη λήψη μετρήσεων στα σημεία διακλάδωσης της κατεστραμμένης γραμμής, προσδιορίζεται με τον ίδιο τρόπο το κατεστραμμένο κλάδο ή το τμήμα του κορμού. Πίσω από τη θέση του σφάλματος γείωσης, οι ενδείξεις της συσκευής μειώνονται απότομα, γεγονός που καθορίζει το σημείο αστοχίας.

Η συσκευή «Probe» είναι μια συσκευή κατεύθυνσης, δηλαδή παρέχει όχι μόνο τον προσδιορισμό της θέσης του ρήγματος γης, αλλά και την κατεύθυνση αναζήτησης, η οποία είναι ενδιαφέρουσα εάν η αναζήτηση ξεκινά όχι από τον υποσταθμό, αλλά από κάποιο σημείο της κατεστραμμένης γραμμής. Η λειτουργία του βασίζεται σε σύγκριση των φάσεων τάσης και ρεύματος της 11ης αρμονικής (550 Hz).Επομένως, εκτός από τα υποδεικνυόμενα βασικά στοιχεία, το "Probe" έχει ένα όργανο σύγκρισης φάσεων και η συσκευή μέτρησης εξόδου έχει μια κλίμακα με μηδέν στη μέση.