/
Автор: Кузнецов А.П.
Теги: электротехника организация производственного процесса производственное планирование управление качеством электроэнергетика электричество электрические сети серия библиотека электромонтера
ISBN: 5-283-01015-5
Год: 1989
Текст
БИБЛИОТЕКА
i) ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
А П КУЗНЕЦОВ
©ПРЕДЕЛЕ
МЕСТ
ПОВРЕЖДЕ
НА ВОЗДУ"
ЛИНИЯХ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДА'
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Вы nyt к 6 18
Основана в 1959 году
А. П. КУЗНЕЦОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
МЕСТ
ПОВРЕЖДЕНИЯ
НА ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЯХ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
МОСКВА
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
1989
ББК 31.279
К89
УДК 621.315.17:658.588.2
Рецензент А. С. Лисковец
Редакционная коллегия с е р и и: В. Н. Андриевский,
С. А Бажанов, М. С. Бернер, Л. Б. Годгелрф, В. X. Ишкин,
Д. Т. Комаров, В. Н. Кудрявцев, В. П. Ларионов, Э. С. Муса-
элян, С. П. Розанов, В. А. Семенов, А. Д. Смирнов, А. Н. Три-
фонов, А. А. Филатов, А. Н. Щепеткин
Кузнецов А. П.
К89 Определение мест повреждения на воздушных
линиях электропередачи.— М.: Энергоатомиздат,
1989.—94 с.: ил.— (Б-ка электромонтера; Вып. 618)
ISBN 5-283-01015-5
Рассмотрены основные типы устройств для определения мест
повреждения на воздушных линиях электропередачи по пара-
метрам аварийного режима. Наибольшее внимание уделено
вопросам использования и технического обслуживания серийно
выпускаемых устройств, опыту эксплуатации.
Для электромонтеров, мастеров и эксплуатационного пер-
сонала со средним образованием, занимающихся наладкой и
эксплуатацией указанных устройств.
„ 2202080000-096
К 051(01)-89 152~89
ББК 31.279
ISBN 5-283-01015-5
© Энергоатомиздат, 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решениями XXVII съезда КПСС предусматривается ускорен-
ное развитие электроэнергетики как отрасли, определяющей
технический прогресс в народном хозяйстве, и в частности пре-
дусматривается дальнейшее развитие электрических сетей. Высо-
кие темпы развития электросетей при одновременном сокращении
.’удельной численности эксплуатационного персонала требуют
ускоренного внедрения средств автоматики, в том числе уст,-
фойств для определения мест повреждения (ОМП) на воздушных
линиях электропередачи.
’ В энергосистемах Советского Союза широко используются
(устройства ОМП на воздушных линиях электропередачи, осно-
ванные на измерении параметров аварийного режима. К настоя-
щему времени накоплен положительный опыт эффективного при-
менения этих устройств. По принципу действия устройства ОМП
могут быть разделены на три основные группы:
фиксирующие приборы для определения расстояния до места
повреждения на воздушных линиях, автоматически измеряющие
и фиксирующие значения электрических величин во время аварий-,
ного режима; , •
устройства для определения поврежденных при коротком
замыкании (КЗ) участков сети, автоматически контролирующие
и фиксирующие изменения электрических величин промышленной
частоты во время аварийного режима;
переносные устройства для определения места замыкания на
землю в электросетях, работающих с изолированной нейтралью
или в режиме компенсации емкостного тока, осуществляющие
контроль процессов в сети при замыкании на землю с помощью
датчиков тока и напряжения.
Фиксирующие приборы широко используются для ОМП на
линиях электропередачи во всех энергосистемах [1—7]. В СССР
считается необходимым установка фиксирующих приборов на
всех линиях электропередачи напряжением ПО кВ и выше, в от-
ношении обслуживания эти приборы приравниваются к устрой-
ствам релейном защиты. В 1969 г. рижским опытным заводом
«Энергоавтоматика» был освоен серийный выпуск первых фик-
сирующих приборов ФИП, разработанных по материалам Союз-
техэнерго (бывший ОРГРЭС), а в последние годы на основе
3
приборов ФИП заводом освоен серийный выпуск новых фикси-
рующих приборов ЛИФП, ФПТ, ФПН и ФИС, разработанных
совместно с Союзтехэнерго на новой элементной базе, и подго-
товлен к выпуску микропроцессорный фиксирующий прибор
МФИ [8—13].
Для ускорения отыскания мест повреждений на линиях
электропередачи в сочетании с дистанционными методами ОМП
могут успешно использоваться топографические методы с приме-
нением указателей участков линии с поврежденной изоляцией.
Устройства для определения поврежденных участков сети особен-
но эффективны при использовании в сетях напряжением 6—
20 кВ. Одним из наиболее простых устройств этого типа является
указатель УПУ-1, разработанный Союзтехэнерго совместно с
Тулэнерго и изготавливаемый рижским опытным заводом «Энер-
гоавтоматика». С 1986 г. заводом освоен выпуск нового указате-
ля поврежденных участков для сетей 6—35 кВ типа УКЗ, раз-
работанного заводом совместно с Московским институтом инже-
неров сельскохозяйственного производства (МИИСП) и Союз-
техэнерго. Указатель выполнен на новой элементной базе и имеет
визуальный контроль срабатывания. Союзтехэнерго совместно с
МИИСП и рижским опытным заводом «Энергоавтоматика»
разработали для ВЛ 110—750 кВ простые по конструкции ука-
затели гирлянд с поврежденной изоляцией типа УПГ [14], осно-
ванные на использовании электрода, сгорающего при дуговом
перекрытии гирлянды.
Для определения места замыкания на землю в электрических
сетях 6—35 кВ широко применяются переносные приборы. При
этом в основном используется предложенный Союзтехэнерго спо-
соб определения места замыкания на землю путем измерения и
сравнения уровней высших гармонических составляющих тока на
различных участках сети. Для измерения уровня высших гармо-
ник в энергосистемах используются приборы различного типа.
Наиболее широко распространены приборы «Поиск-1», серийно
выпускаемые Мытищинским электромеханическим заводом. В по-
следние годы заводом освоен промышленный выпуск новых при-
боров «Волна» [15], разработанных совместно с Союзтехэнерго и
Украинской сельскохозяйственной академией (УСХА). Рижским
опытным заводом «Энергоавтоматика» освоен выпуск направлен-
ного прибора «Зонд», разработанного совместно с Украинским
отделением Сельэнергопроекта.
Применение современных средств для определения мест по-
вреждения существенно улучшает технико-экономические пока-
затели электроснабжения народного хозяйства, повышает надеж-
ность работы энергосистем, сокращает аварийный недоотпуск
электроэнергии потребителям и значительно сокращает трудо-
затраты на отыскание повреждений.
В книге рассмотрены основные типы используемых в энерго-
системах устройств для определения мест повреждения на
воздушных линиях электропередачи напряжением 6—750 кВ по
параметрам аварийного режима, приведены рекомендации по
повышению эксплуатационной надежности, применению и тех-
ническому обслуживанию устройств. Основное внимание уделено
новым устройствам, которые освоены промышленностью в пос-
ледние годы или находятся в стадии внедрения. В основу мате-
риала книги положены результаты работ Союзтехэнерго, в кото-
рых автор принимал непосредственное участие.
Автор благодарит А. С. Лисковца за рецензирование рукописи
книги и Я. Л. Арцишевского за ее редактирование.
Отзывы и замечания по книге просьба направлять в адрес
Энергоатомиздата: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Автор
4
Глава первая
ФИКСИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ
ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ЛИНИЯХ
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРОВ
Фиксирующие приборы используются в энергосистемах пре-
имущественно для фиксации симметричных составляющих токов
и напряжений нулевой или обратной последовательности. Как
правило, фиксация производится на обоих концах контролируе-
мой линии, что позволяет исключить влияние переходного сопро-
тивления в месте повреждения и не учитывать режим работы
примыкающих к линии участков сети.
Определение расчетного расстояния до места повреждения
линии производится дежурным диспетчерского пункта. По пока-
заниям фиксирующих приборов дежурный диспетчер аналитиче-
ским, графическим или графоаналитическим методом рассчиты-
вает расстояние до места повреждения. Результаты расчетов
передаются персоналу соответствующего предприятия электро-
сетей, высылающего ремонтную бригаду на место повреждения.
Передача показаний фиксирующих приборов может быть осущест-
влена автоматически по телеканалу, а для расчетов диспет-
чером могут быть использованы различные вычислительные сред-
ства.
В последние годы в энергосистемах получили распростране-
ние фиксирующие омметры ФИС, выпускаемые рижским опыт-
ным заводом «Энергоавтоматика». Принцип омметра ФИС пред-
ложен Союзтехэнерго [9], приборы основаны на измерении
реактивной составляющей сопротивления до места повреждения.
Шкала приборов градуируется непосредственно в километрах.
При использовании приборов ФИС производить расчетные опе-
рации для определения места повреждения на линии не тре-
буется.
Техническое обслуживание фиксирующих приборов осущест-
вляется персоналом местных служб релейной защиты, автома-
тики и измерений предприятий энергосистем.
Фиксирующие приборы различных типов начали внедряться
в энергосистемах Советского Союза в 60-х годах. Некоторые из
них изготавливались в виде опытных образцов, другие произво-
дились энергосистемами для своих нужд мелкосерийно.
По принципу действия применяемые в энергосистемах фикси-
рующие приборы могут быть разделены на три основные группы:
с механической, магнитной и электрической памятью [51.
6
В фиксирующих приборах с механической памятью подвиж-
ная система прибора, включенного непосредственно на измеряе-
мую величину, механически фиксируется в точке отсчета. Из
приборов этой группы получили распространение приборы типа
Ф-Э34, разработанные Союзтехэнерго совместно с Брянскэнерго.
Эти приборы начали применяться в 1960 г., выпускались мелко-
серийно Союзтехэнерго. Приборы просты по конструкции, но обла-
дают существенными недостатками — имеют небольшой диа-
пазон измерения, сравнительно невысокую стабильность пока-
заний и большое потребление. Приборы с механической памятью
были разработаны также в Мосэнерго (типа ВНП), в Челяб-
энерго (типа АИ-1) и в других энергосистемах.
В приборах с магнитной памятью измеряемая электрическая
величина используется для намагничивания или размагничива-
ния магнитной системы показывающего прибора в процессе КЗ.
Остаточная индукция магнитной системы, вызывающая откло-
нение подвижной системы прибора, сохраняет свое значение дли-
тельное время, и поэтому специальной фиксации замера не тре-
буется.
Приборы с магнитным запоминанием широкого распростра-
нения в энергосистемах не получили. По разработке Союзтех-
энерго была изготовлена небольшая партия приборов типа ФП-2.
Приборы с магнитной памятью разработаны и применялись так-
же в Узбекэнерго (типа ЗА-2), Саратовэнерго (типа УОМП-2),
Киевэнерго и в других энергосистемах.
Приборы с электрической памятью получили наибольшее
распространение в энергосистемах. Приборы этой группы осно-
ваны на использовании запоминающего конденсатора.
Процесс фиксации электрической величины у приборов с за-
поминающим конденсатором разбит на два этапа. Первый этап
протекает во время КЗ, при этом запоминающий конденсатор
быстро заряжается до напряжения, пропорционального значению
фиксируемого тока или напряжения. Это позволяет обеспечить
достаточное быстродействие прибора при сравнительно малом
потреблении от измерительного трансформатора тока или на-
пряжения. На втором этапе к запоминающему конденсатору
подключается считывающее устройство, осуществляющее пере-
нос информации в долговременную память. Так как на этом эта-
пе не требуется большое быстродействие, то представляется воз-
можным использовать не очень быстродействующие, но зато
простые и надежные элементы.
В настоящее время известно несколько модификаций фикси-
рующих приборов с запоминающими конденсаторами. Они разли-
чаются в основном схемами считывающих устройств и конструк-
циями воспроизводящих элементов. К этой группе фиксирующих
приборов относятся приборы ФИП, ФИП-1 и ФИП-2, ЛИФП,
ФПТ, ФПН и ФИС, серийно выпускаемые рижским опытным за-
7
водом «Энергоавтоматика». Считывающее устройство этих прибо-
ров выполнено в виде вспомогательного конденсатора и измери-
тельного реле, производящих разряд запоминающего конденса-
тора дискретными ступенями. Выходным элементом приборов
является счетчик импульсов, регистрирующий число циклов
разряда.
К группе приборов с запоминающими конденсаторами отно-
сятся также фиксирующие приборы ФМК.-Ю, разработанные
Украинским отделением Сельэнергопроекта и выпускаемые риж-
ским опытным заводом «Энергоавтоматика» [6]. Приборы при
повреждении в сети фиксируют реактивное сопротивление линии
до места повреждения.
В энергосистемах нашли применение также приборы с запо-
минающими конденсаторами, разработанные в Челябэнерго (ти-
па АИ-2), в Мосэнерго (типа АЗАН), Тулэнерго (типа АЗАР),
Ленэнерго (типов ФА-63 и ФВ-63), Иркутскэнерго (типа
ФВИ-3), Саратовэнерго (типа УОМП-1), Литовглавэнерго (ти-
па ЦФП) и др. [5].
В связи с тем что фиксирующие приборы должны обеспечи-
вать автоматические измерение и фиксацию электрических вели-
чин во время КЗ на линии, они должны удовлетворять ряду
специальных требований.
Запоминание электрической величины должно быть закончено
прибором до отключения от релейной защиты контролируемого,
участка сети. Для линий 110—330 кВ минимальное значение
времени отключения с учетом минимального времени действия
защиты 0,05 с и отключения воздушного выключателя 0,05 с
составляет не более 0,1 с. Для линий 500—700 кВ, оборудован-
ных быстродействующими защитами и воздушными выключа-
телями новых типов, время отключения может быть около 0,06 с.
С учетом этого фиксирующие приборы должны срабатывать
и производить запоминание в течение 0,05—0,08 с после возник-
новения повреждения и не должны реагировать на последующие
изменения фиксируемой величины. При этом все фиксирующие
приборы, относящиеся к данной линии, должны производить изме-
рения в одно и то же время.
Диапазон измерения фиксирующих приборов, характеризуе-
мый так называемой кратностью измерения — отношением мак-
симального измеряемого значения к минимальному, должен пе-
рекрывать диапазон возможного измерения .контролируемых
.электрических величин при замыканиях в любой точке линии и
любом режиме работы энергосистемы. Для приборов, фиксирую-
щих токи и напряжения нулевой последовательности, кратность-
измерения должна быть не менее 100, а обратной последователь-
ности — не менее 50. Для омметров, фиксирующих сопротивление
до места повреждения, кратность измерения тока и напряжения
должна быть не менее 50.
8
Поскольку расчетное определение расстояния до места по-
вреждения по параметрам аварийного режима основано на
использовании соотношений между синусоидальными электриче-
скими величинами промышленной частоты, приборы должны
фиксировать действующие значения симметричных составляю-
щих первых гармоник соответствующих электрических величин.
В случаях, когда относительные значения высших гармонических
Й апериодической составляющих значительны, приборы должны
включаться через фильтры, снижающие влияние этих составляю-
щих.
Для обеспечения определения расстояния до места повреж-
дения с достаточно высокой точностью относительная погреш-
ность измерения фиксирующего прибора должна быть не более
3—5% на всем диапазоне измерения. Относительная погреш-
ность фиксирующего омметра, приведенная к верхнему пределу
измерения, также не должна превышать 3—5%.
Для упрощения расчетных операций желательно, чтобы шка-
ла фиксирующего прибора была проградуирована в единицах
измеряемой величины, а шкала фиксирующего омметра — не-
посредственно в километрах.
Конструкция приборов должна позволять их использование
на подстанциях с постоянным и переменным оперативным током,
причем в последнем случае приборы должны обеспечивать фикса-
цию аварийной величины и сохранение информации при сниже-
нии и полном исчезновении напряжения на шинах подстанции.
Должна предусматриваться возможность селективного запуска
приборов, т. е. фиксации контролируемой величины только при
аварийных отключениях линии. Желательно также обеспечить
возможность передачи показаний приборов по телеканалу на
диспетчерский пункт.
Поскольку фиксирующие приборы относятся к устройствам
релейной защиты, их конструкция и электрические параметры
должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТ,
распространяемых на устройства релейной защиты.
2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ и ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ ФИП, ЛИФП,
ФПТ, ФПН, ФИС и МФИ
Фиксирующие приборы рижского опытного завода «Энерго-
автоматика» ФИП, ЛИФП, ФПТ, ФПН и ФИС относятся к
группе приборов с запоминающим конденсатором.
Приборы серии ФИП. В основе приборов ФИП, ФИП-1 и
ФИП-2 лежит функциональная схема, представленная на рис. 1.
Основными элементами схемы являются: блок кратковременной
памяти БКП, состоящий из входного трансформатора Т, выпря-
мителя VS, пускового органа 1К и запоминающего конденсатора
С1 емкостью Ср, блок считывания БС, состоящий из измеритель-
9
Рис. 1. Функциональная схема приборов ФИП
ного реле 2 К и считывающего конденсатора С2 емкостью Сг, й
блок отсчета БО, содержащий счетчик электрических импуль-
сов СИ.
Фиксирующие амперметр и вольтметр различаются только
блоками кратковременной памяти: у вольтметра БКП содержит
трансформатор напряжения, для амперметра используется транс-
форматор тока с резистором, включенным параллельно вторич-
ной обмотке.
В момент возникновения повреждения на электропередаче
на входе БКП появляется сигнал А, вызывающий срабатывание
пускового реле /Д’. При срабатывании пусковой орган через
0,04 с замыкает контакт 1К1 и подключает конденсатор С1 к
цепи заряда. При этом конденсатор С1 заряжается до напряже-
ния
UC = KA,
где К— коэффициент пропорциональности.
Через 0,08 с после появления сигнала А пусковой орган раз-
мыкает контакт 1КА, а через 2—3 с замыкает контакт 1К2, после
чего заряженный конденсатор С1 подключается к конденсатору
С2 через контакты 1К2, 2К1 и обмотку реле 2К- При этом про-
исходит заряд конденсатора С2 и снижение напряжения на кон-
денсаторе С1 до значения
Под действием тока заряда конденсатора С2 происходит сра-
батывание реле 2К- С выдержкой времени, достаточной для
окончания процесса заряда конденсатора С2, реле размыкает
контакт 2К1 и затем замыкает контакты 2К2 и 2КЗ. При этом
С2 отключается от С1 и закорачивается, а на вход счетчика
импульсов БО поступает первый импульс постоянного тока. За-
тем с выдержкой времени, достаточной для окончания процесса
разряда конденсатора С2 и для надежного срабатывания БО,
происходит возврат 2К и разряженный конденсатор С2 вновь
подключается к конденсатору С1. Весь цикл повторяется, и БС
генерирует следующий импульс, который фиксируется БО.
ю
После того как блоком БО будет зафиксировано W импульсов,
напряжение на конденсаторе С1 снижается до U3, при котором
импульс зарядного тока уже недостаточен для приведения в дей-
ствие реле 2 К в БС.
Функциональная связь между числом зафиксированных им-
пульсов и контролируемой величиной А описывается выражением
N=KC ( 1пЛ + 1п^) ,
где Кс, U3 и К — постоянные коэффициенты, причем
Приведенные выражения позволяют оценить особенности
функциональной схемы фиксирующего прибора.
Число импульсов зафиксированное счетчиком, является
логарифмической функцией значения сигнала А. В полулогариф-
мических осях характеристика зависимости А от N, т. е. градуи-
ровочная характеристика прибора, представляет прямую линию.
При этом коэффициент Кс характеризует наклон градуировочной
характеристики к оси N, а отношение U3/K характеризует смеще-
ние градуировочной характеристики по вертикали.
Поскольку градуировочная характеристика в полулогариф-
мических осях прямолинейна, то цена одного импульса, выражен-
, 100Л т-г
ная в процентах от Д, постоянна и составляет ——. При этом
ошибки счетчика постоянны и могут быть сделаны сколь угодно
малыми: для этого достаточно выбрать соответственно большее
значение Кс-
Пропорциональное изменение емкостей обоих конденсаторов
не отражается на показании прибора — в этом одно из досто-
инств схемы. Если оба конденсатора однотипны, то старение этих
конденсаторов или изменение температурного режима мало ска-
зывается на значении Кс и не вызывает дополнительной погреш-
ности прибора.
При большом значении крутизны характеристики нижний пре-
дел измерения прибора практически равен U3. Верхний же предел
в принципе ограничен только емкостью Nc счетчика импульсов.
При этом кратность шкалы прибора В может быть определена
из равенства
Nc = Kc\nB.
При /Q = 20 и #с = 100 кратность шкалы превосходит 50, что
в ряде случаев является достаточным.
Отстройка от влияния апериодической составляющей в фикси-
рующем амперметре производится введением задержки на вклю-
11
чение конденсатора Cl и оптимальным выбором постоянной вре-
мени цепи заряда этого конденсатора.
Фиксирующие приборы ФИП, ФИП-1 и ФИП-2 имеют дВе
модификации: А — для измерения тока и В — для измерения на-
пряжения. Выпуск приборов ФИП-1 освоен рижским заводом
«Энергоавтоматика» в 1971 г. взамен приборов ФИП. .По срав-
нению с приборами ФИП приборы модификации ФИП-1 имеют
лучшую конструкцию и более надежны в работе. В приборе
ФИП-1 поляризованные реле заменены более надежными реле
типа РЭС-22 и РЭС-10, элементы регулировки и настройки выве-
дены на лицевую панель, обеспечена возможность питания при-
бора не только напряжением постоянного тока 220 В, но и НО В,
а также напряжением переменного тока 100, 127 и 220 В. Прибор
имеет меньшую погрешность измерения при изменении темпера-
туры окружающей среды и более стабильные временные интер-
валы в цикле измерения. Для периодической проверки исправ-
ности прибор дополнен специальным блоком опробования.
Структурная схема приборов ФИП (ФИП-1, ФИП-2) при-
ведена на рис. 2. Блок кратковременной памяти БКП содержит
входное устройство ВУ, пусковой орган ПО, орган управления
ОУ и элемент памяти ЭП. Блок считывания БС состоит из анало-
го-цифрового преобразователя АЦП, порогового элемента ПЭ,
формирователя импульсов ФИ и считывающего устройства СУ.
Блок отсчета и управления БО содержит счетчик импульсов СИ
и устройство возврата УВ.
Контролируемый сигнал А подается через входное устройство
на пусковой орган, запускающий орган управления. Последний
подключает к входному устройству элемент памяти и после от-
ключения линии, что сопровождается работой аварийной сигна-
лизации АС, переключает элемент памяти на аналого-цифровой
преобразователь АЦП. Преобразователь производит разряд за-
поминающего конденсатора элемента памяти дискретными сту-
пенями до заданного значения с помощью вспомогательного
конденсатора. Импульсы тока разряда запоминающего конден-
сатора подаются на вход порогового элемента, который при
БКП БС БО
Рис. 2. Структурная схема приборов ФИП
ом импульсе срабатывает и запускает формирователь им-
ка>кД формирователь вырабатывает прямоугольный импульс,
ПУЛЬ точный для срабатывания считывающего устройства. Сигна-
Д0СТат СУ подаются на счетчик импульсов СИ.
ЛЫ Устройство возврата У В предназначено для возврата счет-
импульсов и электрической схемы прибора в исходное сос-
тояние дежурным персоналом.
Питание прибора переменным оперативным током произво-
дится через блок питания, обеспечивающий работу прибора при
снижении и полном исчезновении напряжения на шинах под-
станции. » д.
Приборы градуируются на заводе при синусоидальной форме
кривой тока или напряжения. В реальных условиях КЗ форма
кривой тока может быть искажена апериодической составляю-
щей, а форма кривой напряжения — составляющими высших
гармонических.
Отстройка от апериодической составляющей в приборе моди-
фикации А производится введением задержки на включение за-
поминающего конденсатора на заряд (около 0,04 с) и выбором
постоянной времени цепи заряда такой, чтобы процесс заряда
заканчивался непосредственно перед моментом отключения кон-
денсатора от цепи заряда.
Таким же образом выбирается постоянная времени цепи за-
ряда запоминающего конденсатора у приборов модификации В.
При этом дополнительная погрешность фиксирующего вольт-
метра, вызванная гармоническими составляющими, оказывается
относительно небольшой. Так, например, дополнительная погреш-
ность, вызванная третьей гармонической составляющей 20%
первой гармоники, не превышает 5%.
Приборы модификации ФИП-2 отличаются от приборов моди-
фикации ФИП-1 только блоком отсчета и управления,
ненным с использованием цифровых индикаторных ламп и обес-
печивающим более удобный отсчет показаний прибора.
Основные технические характеристики приборов
ФИП-1 и ФИП-2. Приборы имеют модификации А и В.
Прибор модификации А фиксирует действующее значение
синусоидального переменного тока промышленной частоты в диа-
?^ЗОНЛ0*2—ЮО А с пределами измерения: 0,2—10 А; 0,4—20 А;
1,0—50 А и 2,0—100 А.
Прибор модификации В фиксирует действующее значение
инусоидального переменного напряжения промышленной час-
тоты в пределах 5—250 В.
+0 тока или напряжения происходит в течение (0,08 +
б~121 Ч ЭТ0 вРемя может регулироваться в пределах (0,06 —
через % (М°МИНаЮЩий конденсатор включается в цепь заряда
лах (0 02 0 0’05) с’ ^то вРемя может регулироваться в преде-
ВЫПОЛ-
ФИП,
12
13
Основная относительная погрешность дискретного преобра-
зования не превышает ±3% по отношению к измеряемой вели-
чине на всем диапазоне измерения. Рабочий диапазон темпера-
тур от — 10 до —|— 40° С.
Входное сопротивление прибора модификации А при работе
на указанных пределах измерения не превышает соответственно
3; 0,8; 0,12 и 0,06 Ом.
Потребляемая прибором модификации В мощность по изме-
рительной цепи не превышает 3,0 В-А при напряжении 100 В.
При использовании контактов аварийной сигнализации прибор
работает селективно, т. е. фиксирует контролируемую величину
только при аварийных отключениях линий.
Питание прибора ФИП-1 осуществляется напряжением 110
или 220 В постоянного тока, а с блоком питания — напряжением
100, 127 или 220 В переменного тока. Мощность, потребляемая
от источника постоянного тока напряжением НО—220 В, не пре-
шает 25 Вт, а напряжением 220 В — 35 Вт. Мощность, потреб-
ляемая прибором от источника переменного тока, не превышает
40 В-А.
Питание прибора ФИП-2 осуществляется напряжением НО
или 220 В постоянного тока. Мощность, потребляемая прибором
от источника постоянного тока напряжением НО—220 В, не пре-
вышает соответственно 25—35 Вт в ждущем режиме и 60—
105 Вт в режиме измерения.
Прибор серии ЛИФП. Считывающее устройство приборов
серии ФИП дает показания в импульсах. Для получения величин
в именованных единицах используется градуировочная харак-
теристика. Фиксирующий прибор ЛИФП имеет ВО с выходным
счетчиком, проградуированным в единицах измеряемой вели-
чины.
По сравнению с приборами ФИП приборы ЛИФП имеют ряд
преимуществ — позволяют быстрее определить зафиксированную
величину без помощи градуировочных характеристик, имеют
более широкий диапазон измерений и обеспечивают сохранение
зафиксированной информации при исчезновении оперативного
питания.
В основе прибора ЛИФП лежит функциональная схема, пред-
ставленная на рис. 3. Основными элементами схемы являются:
блок кратковременной памяти БК.П, состоящий из входного
трансформатора напряжения TV (для прибора модификации
В), выпрямителя VS, реле пуска и управления 1К, измерительного
реле 2К, запоминающего конденсатора С1 емкостью Ci и вспомо-
гательного конденсатора С2 емкостью С2; блок считывания БС,
содержащий измерительное реле ЗК, транзисторы VT1—VT3,
вспомогательные конденсаторы СЗ и С4 емкостью соответственно
С3 и С4, генератор симметричных прямоугольных импульсов
ГИ с двумя выходами а и б; блок отсчета БО, содержащий счет-
14
Рис. 3. Функциональная схема приборов ЛИФП
чик импульсов СИ. В исходном состоянии конденсаторы С1 и С2
разряжены, транзистор VT3 открыт, транзисторы VT1, VT2 за-
крыты. На базу транзистора VT1 запирающий потенциал подается
через коллекторно-эммиттерный переход транзистора VT3.
При КЗ на линии на первичную обмотку трансформатора TV
подается напряжение UB, реле 1К срабатывает. Контактом 1К1
реле подключает конденсатор С1 к цепи заряда, а контактом
1КЗ запускает генератор импульсов. При этом конденсатор С1
заряжается до напряжения
Ua=AxUb,
где Ai — коэффициент пропорциональности.
Через 0,1 с после начала КЗ реле 1% размыкает контакт 1R1
и через заданное время (2—3 с) замыкает контакт 1К2. При
этом напряжение на конденсаторе С1 снижается до значения
ь 1 -f- Сг .
Снижение напряжения на конденсаторе С1 позволяет выпол-
нить блок считывания более простым.
Циклический разряд конденсаторов С1—С2 происходит сле-
дующим образом. При поступлении импульса с выхода а гене-
ратора импульсов на базу транзистора VT3 последний закры-
вается и снимает запирающий импульс с транзистора VT1. Тран-
зистор открывается, и конденсатор СЗ заряжается от конденса-
торов С1—С2 до напряжения Uq, устанавливаемого потенцио-
метром /?. При этом под действием тока заряда срабатывает
реле и контактом ЗК! включает счетчик импульсов СИ, ко-
торый отсчитывает свой первый импульс. После этого с выхода
15
б ГИ поступает импульс на базу транзистора VT2. Транзистор
открывается и производит разряд конденсатора СЗ.
При поступлении следующих импульсов от ГИ процесс повто-
ряется, и счетчик производит отсчет до тех пор, пока напряже-
ние на конденсаторах С1—С2 не снизится до Uc, при котором
новый импульс тока заряда конденсатора СЗ не может вызвать
срабатывание реле 2К..
Число импульсов К., отсчитанных счетчиком, можно найти из
равенства
и<=и'~Кс^с,!^и°+^
К__ Ci — Uc+UK С|-рС2 р_|_]
л _ ___ ___ ,
С,±С2 р+1
ЛК--гГ--Л— ,
откуда
при Uс = UK
где'
чз р
р — коэффициент усиления по току транзистора УТИ
Так как число импульсов К находится в линейной зависимос-
ти от (Г, то шкала счетчика импульсов градуируется в вольтах.
Когда входной сигнал превышает значение срабатывания реле
2К, последнее срабатывает и своим контактом 2К1 подключает
параллельно конденсатору СЗ конденсатор С4. При этом емкость
конденсатора циклического разряда возрастает до значения
С3 + С4 и число импульсов находится по выражению
где ,
д/ _С| + С2 Р+,1
к С3+С4 р ’
В качестве счетчика импульсов в приборе ЛИФП использует-
ся двоично-десятичный счетчик с цифровыми индикаторными
лампами.
Основные технические характеристики приборов ЛИФП. При-
боры ЛИФП имеют модификации А и В.
Прибор модификации А фиксирует действующее значение
переменного тока промышленной частоты в диапазоне 0,2—200 А
с пределами измерения: 0,2—20; 0,4—40; 1,0—100 и 2,0—200 А.
Прибор модификации В фиксирует действующее значение си-
нусоидального переменного напряжения промышленной частоты
в 'Пределах 2,5—250 В.
16
фиксация тока или напряжения происходит в течение
(0,08 ±0,01) с, при этом время подключения аналого-цифрового
преобразователя к входной цепи составляет (0,03 + 0,01) с.
Основная 'относительная погрешность и нелинейность выход-
ной характеристики не превышают ±3% по отношению к изме-
ряемой величине на всем диапазоне измерения при кратности
измерения до 100. Рабочий диапазон температур от —10 до
+ 50°С.
Входное сопротивление прибора модификации А при работе
на указанных пределах измерения не превышает соответственно
0,1; 0,08; 0,06 и 0,05 Ом.
. Потребляемая прибором модификации В мощность по измери-
тельной цепи не превышает 1 В-А при напряжении 100 В. При
использовании контактов аварийной сигнализации прибор рабо-
тает селективно, т. е. фиксирует аварийную величину 'только
при аварийных отключениях линии.
Прибор срабатывает при значении входного-сигнала 0,85 ±
±0,15 нижнего значения диапазона фиксации с возможностью
регулировки уставки в пределах 0,85—1,0.
Питание прибора осуществляется напряжением ПО или 220 В
постоянного тока, а с блоком питания — напряжением 100, 127
или 220 В переменного тока. Мощность, потребляемая прибором,
не превышает 30 Вт при питании от источника постоянного
тока и 50 В-А при питании от источника переменного тока.
Прибор снабжен встроенным устройством для контроля ра-
ботоспособности в процессе эксплуатации.
- Приборы серии ФПТ и ФПН. В ряде случаев для определе-
ния места повреждения используется метод контроля тока и
напряжения обратной последовательности [5, 8]. Достоинство
этого метода состоит в том, что с его помощью может быть
определено не только место КЗ на землю, но и место двухфазного
КЗ без земли. Кроме того, фиксация параметров обратной после-
довательности на ВЛ напряжением 110 кВ и выше позволяет
получить более точные результаты в сетях сложной конфигура-
ции, где трудно учитывается взаимоиндукция со смежными ли-
ниями. Например, метод может быть рекомендован для парал-
лельных линий с различной взаимоиндукцией по трассе линии.
Этот метод может быть также рекомендован и для линий с
ответвлениями в тех случаях, когда можно пренебречь током
ответвлений и значительно упростить расчеты расстояния до
места повреждения.
Фиксация токов обратной последовательности может быть
использована и для определения расстояния до места поврежде-
ния в распределительных сетях 6—20 кВ.
С 1983 г. рижским опытным заводом «Энергоавтоматика»
освоен серийный выпуск приборов ФПТ и ФПН для фиксации
тока и напряжения обратной последовательности, разработан-
17
БВ
ВЦП БИ
Рис. 4. Структурная схема приборов ФПТ
ных заводом совместно с Союзтехэнерго. Входные блоки прибо-
ров содержат соответственно фильтры токов и напряжений об-
ратной последовательности.
Структурная схема прибора ФПТ представлена на рис. 4.
Основными блоками прибора являются входной блок БВ, блок
аналого-цифрового преобразования БЦП и блок индикации БИ.
При питании от источника переменного тока прибор дополнитель-
но содержит блок питания. Ток обратной последовательности
после блока БВ преобразовывается в постоянное напряжение,
пропорциональное его значению, которое запоминается кратковре-
менно в блоке БЦП, а затем здесь же преобразуется в про-
порциональное число импульсов.
В блоке БИ происходит счет импульсов, длительное запоми-
нание результата и вывод на соответствующее табло. Для учета
влияния предаварийного тока нагрузки индикатор ФПТ снабжен
узлом коррекции УК в блоке БВ.
При КЗ в электрической сети и появлении на выходе фильтра
тока ФТ тока обратной последовательности, превышающего по-
рог срабатывания пускового органа ПО, от последнего запус-
кается элемент времени ЭВ1, который осуществляет задержку
запоминания входного сигнала на время затухания переходного
процесса в полосовом фильтре Ф.
С фильтра Ф сигнал поступает в масштабный усилитель
МУ и реле метки РМ, уставка которого составляет 0,07—0,09
наибольшего значения входного тока. После срабатывания реле
метки уменьшает коэффициент усиления масштабного усилителя
в 10 раз и вырабатывает сигнал Метка, чем обеспечивается пере-
нос десятичной метки на табло индикации блока БИ на один раз-
ряд вправо.
18
При работе элемента времени ЭВ1 в блок БИ поступает сиг-
нал Сброс триггеров, чем обеспечивается подготовка к счету.
Кроме того, на выходе амплитудного детектора АД появляется
постоянное напряжение, пропорциональное входному току, кото-
рое кратковременно фиксируется элементом памяти ЭП. Время
запоминания входного тока (время подключения) определяется
выдержкой элемента времени ЭВ2, по истечении которой элемент
памяти отделяется от входной цепи.
При помощи элемента времени ЭВЗ осуществляется пуск
аналого-цифрового преобразователя АЦП, при этом задержка
начала преобразования определяется временем работы реле, от-
деляющего элемент памяти от входной цепи. При работе узла
АЦП на выходе логического элемента ЭЛ существует сигнал
«Преобразование», подаваемый в блок БИ, при этом ЭВ2 и ЭВЗ
удерживаются в сработанном состоянии. С выхода аналого-
цифрового преобразователя в счетчик С блока БИ поступают
импульсы, количество которых пропорционально входному току.
Ограничитель длительности сигнала ОДС определяет мини-
мальное время сработанного состояния ЭВ1, которое выбирается
из условия превышения выдержек ЭВ2 и ЭВЗ. Оно выбирается
из условия обеспечения срабатывания блока БЦП при малой
длительности входного сигнала, когда он может исчезнуть до
начала преобразования (срабатывание и самоудерживание эле-
мента ЭВЗ). Минимальное время существования входного сиг-
нала tB определяется по формуле
. tB ~~ to “I- С ,
где to — время .отстройки; Ц — время выделения амплитуды
(10 мс).
При времени отстройки 35—40 мс длительность существова-
ния входного сигнала не превышает 50 мс. Если входная вели-
чина увеличится в процессе фиксации, то необходимое время
фиксации составляет
tB = to —(- ta ,
где tn — время подключения, мс Цп = 30±10 мс).
После исчезновения сигнала «Преобразование» (закончен
счет импульсов) на выходе формирователя сигнала записи ФСЗ
появляется сигнал, который обеспечивает запись информации с
триггеров в элементы энергонезависимости памяти индикаторов
числа ИЧ, метки ИМ и переполнения ИП.
При наличии информации в элементах энергозависимой па-
мяти на вход устройства управления У поступает соответствую-
щий сигнал. При селективном пуске устройства срабатывает уст-
ройство сигнализации УС, при неселективном — происходит
сброс записанной информации. Сигнал о наличии информации
также блокирует формирователь сигнала записи.
19
ной, %
В селективном режиме информация сохраняется только при
поступлении в устройство управления У разрешающего сигнала
PC (замыкании внешнего контакта аварийной сигнализации под-
станции) .
В сетях 6—35 кВ индикатор ФПТ устанавливается на вводе к
шинам подстанции, при этом обеспечивается возможность опре-
деления места двухфазных КЗ на любой из питаемых трансфор-
матором линий. В этом случае на точность определения расстоя-
ния до места повреждения влияет нагрузка неповрежденных
линий.
Погрешность измерения при этом характеризуется величи-
______100______
Zh2 t/ном /(a/3Zt2/„) + 1 ’
где Z„2 — сопротивление обратной последовательности нагрузки,
отн. ед.; [7НОм — номинальное напряжение установки, В; /н —
ток нагрузки, A; Zt2 — сопротивление обратной последователь-
ности трансформатора, Ом.
Для снижения влияния тока нагрузки на показания устрой-
ства используется специальный узел коррекции УК, установлен-
ный в блоке БВ, который формирует вводимое в аналого-циф-
ровой преобразователь напряжение с учетом значения тока
нагрузки в предаварийном режиме таким образом, что резуль-
тат фиксации N определяется выражением
N=M,
где /2 — ток обратной последовательности, протекающий через
прибор, А; Кп — коэффициент пропорциональности между током
обратной последовательности и показаниями индикатора; Кн --
коэффициент, учитывающий влияние нагрузки неповрежденных
линий подстанции:
К„ = 1+фмн.ном,
/н2
где ZT2 — сопротивление обратной последовательности трансфор-
матора подстанции, отн. ед. (zT2=-~y); Zh2 — сопротивление
обратной последовательности нагрузки неповрежденных линий,
отн. ед. (Zh2 = 0,35); /„.„ом— ток нагрузки трансформатора, от-
несеный к его номинальному току.
Индикатор напряжения обратной последовательности имеет
ту же функциональную схему, что и индикатор ФПТ, однако
в блоки БВ отсутствует узел коррекции, а входной сигнал про-
ходит через фильтр напряжения обратной последовательности.
Основные технические характеристики приборов ФПТ и ФПН.
Прибор ФПТ фиксирует значения тока обратной последователь-
ности в диапазоне 0,2—100 А с пределами измерения: 0,2—10,
0,4—20, 1,0—50 и 2,0—100 А.
20
Прибор фиксирует значения линейного напряжения обрат-
ной последовательности в пределах 2—100 В. Основная относи-
тельная погрешность и нелинейность выходной характеристики
не превышают ±5%. Фиксация происходит в течение времени
не более 0,1 с, при этом время подключения аналого-цифрового
преобразователя к входным цепям составляет (0,03 ±0,01) с.
Рабочий диапазон температур от — 10 до +50° С.
Входное сопротивление прибора ФПТ не превышает 0,1 Ом
при работе с пределами измерения 1—50 и 2—100 А; 0,3 Ом — при
работе с пределами 0,2—10 и 0,4—20 А.
Потребляемая прибором ФПН мощность по входным цепям
напряжения при номинальном значении напряжения прямой
последовательности не превышает 4 В-А на фазу.
Прибор ФПТ обеспечивает возможность регулировки порога
срабатывания в пределах 0,5—5 максимального значения тока
обратной последовательности используемого диапазона. Порог
срабатывания прибора ФПН регулируется в пределах 2—20 В
напряжения обратной последовательности.
Питание приборов ФПТ и ФПН осуществляется от источника
постоянного тока напряжением 110 или 220 В, а с блоком пита-
ния— от источника переменного тока напряжением 100, 127 и
220 В. Потребляемая от источника питания мощность при но-
минальном напряжении не превышает 35 Вт при питании от
источника постоянного тока и 55 В-А при питании от источника
переменного тока. Приборы снабжены встроенным устройством
для контроля работоспособности в процессе эксплуатации.
Приборы серии ФИС разработаны рижским заводом «Энерго-
автоматика» совместно с Союзтехэнерго на основе фиксирующих
приборов серии ЛИФП. Приборы ФИС предназначены для
определения мест повреждений всех видов на линиях 35—750 кВ.
Приборы имеют линейную. зависимость показаний счетчика от
фиксируемого отношения контролируемых величин. Шкала при-
боров градуируется непосредственно в километрах.
При повреждениях, связанных с землей, фиксируется отно-
шение минимального фазного напряжения и максимального фаз-
ного тока, компенсированного током нулевой последовательно-
сти. При повреждениях, не связанных с землей, фиксируется
Рис. 5. Функциональная схема приборов ФИС
21
отношение минимального междуфазного напряжения и макси- j-j
мальной разности фазных токов. Для снижения погрешности, чика
вносимой переходным сопротивлением в месте повреждения,
прибор реагирует на реактивную составляющую сопротивления
линии.
Принцип действия приборов ФИС основан на использова- где
нии запоминающих конденсаторов [5, 9]. Функциональная схема
прибора (рис. 5) содержит запоминающие конденсаторы С1 и
установке
UHi = Un и Дн2 = Дт число импульсов счет-
N = K-^ = K^-
и 2 ™2
и.
С,- Рз+ 1
С2. _ Так как число импульсов N прямо пропорционально отно-
При КЗ на контролируемой линии конденсатор С1 емкостью шению контролируемых величин, то шкала обычного счетчика
С\ заряжается до напряжения импульсов может быть проградуирована в значениях сопротив-
U _д у ления либо непосредственно в километрах.
в’ При использовании прибора ФИС на линии с ответвлением
а конденсатор. С2 емкостью С2 заряжается до напряжения ДЛя повышения точности измерения расстояния до места повреж-
j. _________________________ . . дения за ответвлением используется корректор КР, вводящий
и‘2~ 2 в’ коррекцию в характеристику прибора. При числе импульсов,
где At, А>— коэффициенты пропорциональности; UB, /в—соответствующем расстоянию до места ответвления, счетчик СИ
амплитуды фиксируемых напряжения и тока. воздействует на реле корректора, которое своим контактом! КР1
При замыкании контактов органа управления КУ1 и КУ2 подключает вспомогательный конденсатор С4. При этом порции
происходит заряд вспомогательного конденсатора СЗ емкостью разряда конденсатора С1 и цена деления счетчика СИ изме-
Сз через транзистор VT1 конденсатора С1 до напряжения няются на величину поправки, учитывающей влияние тока от-
t/0=t/2+t/H2-t/T
и снижение напряжения на конденсаторе С1 до значения
t/e = Ui -
С । рз ~г 1•
ветвления.
Прибор ФИС обеспечивает определение места повреждения
при всех видах КЗ.
Преобразование входных величин выполняется по формуле
N _Кии sin <р
К,1 ’
где N —: число, фиксируемое в блоке индикации; Ки, К/ — коэф-
фициенты преобразования, устанавливаемые при ,настройке;
U, I — напряжение и ток, формируемые в индикаторе в зависи-
мости от вида повреждения, В, А; <р — угол сдвига фаз между
напряжением U и током I.
Структурная схема прибора ФИС (рис. 6) состоит из трех
блоков: входного блока БВ, блока аналого-цифрового преобра-
зования БЦП и блока индикации БИ.
Входной блок БВ осуществляет предварительную обработку
входных значений токов и напряжений поврежденной линии
электропередачи и пуск индикатора. Он содержит входное
устройство ВУ, устройство коммутации УК, избиратель повреж-
денных фаз ИПФ, фильтры Ф1 и Ф2, устройство управления УУ,
датчик реактивной составляющей напряжения ДРС, амплитуд-
ный детектор АД и индикатор поврежденных фаз ИФ.
Токи и напряжения от трансформаторов тока и напряжения
поступают в ВУ, где они после преобразования в пропорцио-
нальные значения напряжений подаются в УК и ИПФ. Послед-
ний выполняет также функции пускового органа. В зависимости
где ин2 — напряжение вспомогательного источника напряжения;
Рз — коэффициент усиления по току транзистора VT1; U.— па-
дение напряжения на переходе база — эмиттер транзистора VT1.
При этом срабатывает реле К и контактами Д'/ и К2 от-
ключает и закорачивает конденсатор СЗ, а контактом КЗ подает
импульс на счетчик импульсов СИ, который отсчитывает первый
импульс. Затем реле К возвращается и циклы повторяются
пока напряжение на конденсаторе С1 не снизится после очеред-
ного цикла N до значения
U^Ui-N^-^Uv,
Cl рзч 1
при котором напряжение t/K+£/Hi, подводимое к преобразова-
телю, окажется равным напряжению порога срабатывания
реле Un.
Число импульсов N, отсчитанных счетчиком, можно найти
из равенства
Un = Ui + Unl-N-^^ Uo.
' Ci рз —Н1
22
23
БВ ВЦП
Рис. 6. Структурная схема приборов ФИС
амплитудный детектор АД и датчик реактивной составляющей
напряжения.
На выходе БВ формируются напряжение, равное /Q/Vsin ф,
и напряжение, равное КН, где Z7—амплитуда напряжения
петли КЗ (в зависимости от вида КЗ); I— амплитуда тока пет-
ли КЗ (в зависимости от вида КЗ); ф — угол сдвига между током
и напряжением; К\, К? — коэффициенты пропорциональности.
Для обеспечения отстройки от переходного процесса в фильт-
рах Ф1 и Ф2 создается выдержка времени. Индикатор повреж*
денных фаз ИФ срабатывает от УУ.
Блок аналого-цифрового преобразования БЦП служит для
преобразования двух напряжений, формируемых БВ, в число
импульсов, пропорциональное их отношению. Он содержит за-
поминающее устройство ЗУ, формирователь ФР, аналого-циф-
ровой преобразователь АЦП, реле сопротивления PC, три эле-
мента времени ЭВ1, ЭВ2 и ЭВЗ, ограничитель длительности
сигнала ОДС и, элемент логический ЭЛ.
По команде Пуск срабатывает ЭВ1, который определяет
время отстройки от переходного процесса в фильтрах Ф1 и Ф2
и подготавливает сигналы «Измерение» и «Сброс триггеров».
Поступающие в ФР и ЗУ параметры аварийного режима за-
поминаются здесь на время их преобразования в цифровой код.
Кроме того, формирователь ФР обеспечивает возможность авто-
матической коррекции по входному сигналу для компенсации
влияния подпитки на линиях с ответвлениями.
В период работы элемента времени ЭВ2 происходит запоми-
нание параметров аварийного режима, после чего формирова-
тель и запоминающее устройство отделяются от входных цепей
и запускается ЭВЗ. Последний производит пуск аналого-цифро-
вида КЗ устройство управления формирует сигналы длявого преобразователя АЦП, с выхода которого импульс посту-
рт
управления устройством коммутации. пает в БИ. На все время работы АЦП элементы времени ЭВ2
При однофазных КЗ на землю с помощью устройства коммуш ЭВЗ удерживаются в сработанном состоянии, а на выходе ЭЛ
тации к фильтру Ф1 подводится напряжение Ц-,. пропорционалысуществует сигнал «Преобразование», который также поступает
рое напряжению поврежденной фазы U$, а к фильтру Ф2 —в БИ.
напряжение, пропорциональное величине После окончания процесса преобразования с выхода преоб-
/_у _|_зу^0/0 разователя на ЭЛ поступает сигнал, обеспечивающий исчезно-
* . ’ „ вение сигнала «Преобразование» и деблокирование ЭВ2 и ЭВЗ.
где /ф ток поврежденной фазы; /о ток нулевой последо- Ограничитель длительности сигнала ОДС определяет мини-
вательности; Ko=(Zyo Zsi)/3Zsi .коэффициент компенсации,мальное время сработанного состояния ЭВ1, которое выбирается
Zyo, Zy\ удельное сопротивление соответственно нулевой Ииз условия превышения суммарной выдержки времени элемен-
прямой последовательности ВЛ, Ом/км. тов ЭВ2 и ЭВЗ. Этим обеспечивается правильная работа БЦП
Аналогично при двухфазных КЗ и двухфазных КЗ на землйпри условии исчезновения сигнала Пуск до срабатывания ЭВЗ.
к фильтру Ф] подводится напряжение, пропорциональное раз-Минимальное необходимое время существования входного сиг-
ности напряжений поврежденных фаз, т. е. U= U$i — U$2, анала при этом составляет
к фильтру Ф2—напряжение, пропорциональное разности токов / = /0-|-Н,
поврежденных фаз, т. е. / = /ф1 /ф2- где to — интервал времени до срабатывания ЭВ2; 1Я— время
С выхода фильтра Ф1 сигнал поступает в датчик реактивнривыдейения амплитуды равное 10 мс.
составляющей напряжения ДРС, а с выхода фильтра Ф2 — в
24
25
С помощью PC обеспечивается блокирование работы ВЦП при ^gg qm прИ номинальном токе 5 А и от 0,025 до 500 Ом при
условии превышения на, зажимах индикатора значения уставки номинальном токе 1 А с кратностью измерения входных величин
сопротивления. до 50. При этом диапазон подводимых к прибору токов состав-
Блок индикации БИ содержит счетчик С, индикатор числа ИЧ, ляет от о,2 до 200 А с переключением пределов: 0,2—20; 0,4—
индикатор метки ИМ, индикатор переполнения ИИ, формирова-^g. j g—100 и 2,0—200 А, а диапазон подводимых напряжений
тель сигнала записи ФСЗ, устройство управления УУ и устройство j о’_-’1ОО В.
сигнализации. ’ Основная относительная погрешность и нелинейность выход-
При работе индикатора из ВЦП в БИ вначале поступаетHOg характеристики не превышают 3%.
сигнал «Сброс триггеров», что приводит все триггеры БИ в ис- Время фиксации не более 0,1 с, при этом время подключения
ходное состояние. С выхода аналого-цифрового преобразова- блока аналого-цифрового преобразования к входному блоку
теля ВЦП на вход счетчика БИ поступают импульсы. Одновре- составЛяет (0,03 ± 0,01) с.
менно на формирователь сигнала записи с выхода ЭЛ поступает Рабочий диапазон температур от —10 до —|—50° С.
сигнал «Преобразование». После окончания процесса счета Сопротивление входных токовых цепей не превышает 0,1 Ом
(исчезает сигнал «Преобразование») на выходе ФСЗ появляется прИ номинальном токе 1 А и 0,05 Ом при номинальном токе 5 А.
сигнал, обеспечивающий запись информации с триггеров в эле- Потребление по входным цепям напряжения не превышает
менты неразрушающейся памяти индикаторов числа, метки ид^ В-А на фазу. Прибор обеспечивает работу в неселективном
переполнения. Сигнал о наличии этой информации поступаетрежиме с сохранением информации во всех случаях, а также
на вход УУ. При наличии сигнала от контактов аварийнойв селективном режиме с сохранением информации при условии
сигнализации АС подается команда на работу устройства сиг-замыкания внешнего контакта управления. Прибор снабжен
нализации, в противном случае производится сброс записаннойвстрОенным устройством для контроля работоспособности в про-
информации. цессе эксплуатации.
В индикаторе типа ФИС предусмотрены три режима полу- Приборы серии МФИ. Приборы серии МФИ разработаны
чения информации, выбираемые в зависимости от конкретных рижским опытным заводом «Энергоавтоматика» совместно с
условий эксплуатации. Селективный режим 1 применяется приСоюзтехэнерго и Рижским политехническим институтом на осно-
необходимости получения информации как при неуспешных, такВе технических решений фиксирующих приборов серий ЛИФП,
и при успешных АПВ линии электропередачи. Селективный ре-ФПТ, ФПН и ФИС с использованием микропроцессорной эле-
жим 2 обеспечивает фиксацию показаний только при неуспеш-ментной базы. Новые фиксирующие приборы имеют более широ-
ных АПВ. Неселективный режим обеспечивает работу индика-кие функциональные возможности и обеспечивают повышение
тора без подведения внешнего сигнала. Сохранение или сбросточности и надежности определения мест повреждения. В состав
информации производится в зависимости от наличия сигналаразработанного комплекса микропроцессорных приборов входят
аварийной сигнализации и выбранного режима. приборы исполнений МФИ-1, МФИ-2 и МФИ-3.
Устройство управления УУ позволяет, кроме того, осущест- Фиксирующий прибор МФИ-1 предназначен для использо-
влять контроль исправности элементов энергонезависимостивания на линиях электропередачи напряжением 110—750 кВ.
памяти. Если записанная в режиме неселективной работы инфор-Прибор обеспечивает фиксацию сопротивления до места повреж-
мация не сбрасывается, срабатывает устройство сигнализации,дения, а также фиксацию составляющих тока и напряжения
при этом нажатие кнопки Сброс сигнала не снимает. прямой, обратной и нулевой последовательности, фазных токов
Основные технические характеристики приборов ФИС. При-и напряжений. Прибор выдает информацию о расстоянии до
боры ФИС предназначены для определения расстояния до местаместа повреждения в километрах и виде повреждения, содержит
повреждения на ВЛ электропередачи НО—750 кВ и могут бытьблок сопряжения с устройством автоматической печати резуль-
использованы на линиях 6—35 кВ. татов и с устройством телемеханики.
По роду тока источника питания прибор выполняется в двух Фиксирующий прибор МФИ-2 предназначен для использо-
ирполнениях: при питании от источника переменного тока на-вания на линиях электропередачи напряжением 6—35 кВ. При-
пряжением 100, 127 и 220 В; при питании от источника постоян-бор обеспечивает фиксацию сопротивления до места поврежде-
ного тока напряжением 110 или 220 В. составляющих тока и напряжения прямой и обратной
По значению номинального тока прибор предусматриваетпоследовательности, а также интервалов времени между импуль-
также два исполнения: на номинальный ток 1 и 5 А. сами тока КЗ в цикле АПВ. Прибор выдает информацию о
Прибор фиксирует сопротивления в диапазоне от 0,005 дорасстоянии до места повреждения в километрах и виде повреж-
26
27
дения, а также информацию о номерах аварийно отключенных
выключателей.
Фиксирующий прибор МФИ-3 предназначен для использо-
вания на линиях электропередачи напряжением 1.10—750 кВ.
Прибор обеспечивает фиксацию тока и напряжения нулевой
последовательности трех присоединений взамен шести приборов
серии ЛИФП.
Приборы МФИ всех трех исполнений имеют однотипную кон-
струкцию, отличаются в основном входными преобразователями,
лицевой платой и программой работы. Все приборы обеспечи-
вают возможность проверки работоспособности и изменения
уставок в процессе эксплуатации без дополнительных испыта-
тельных устройств и измерительных приборов.
Результаты испытаний образцов МФИ подтвердили работо-
способность и высокую эффективность новых приборов. Серий-
ный выпуск прибороов МФИ планируется с 1990 года, стоимость
прибора 800 руб.
Основные технические характеристики приборов МФИ. При
боры исполнений МФИ-1 и МФИ-3 предназначены для опреде-
ления расстояния до места повреждения на линиях электро-
передачи НО—750 кВ, приборы исполнения МФИ-2 предназна-
чены для использования в электросетях 6—35 кВ.
По роду тока источника питания приборы МФИ выполняются
в двух вариантах: с питанием от источника переменного тока
напряжением 100, 127 или 220 Вис питанием от источника по-
стоянного тока напряжением 110 или 220 В.
Рабочие диапазоны входных токов приборов 1—100 А, 2—
200 А при номинальном токе 5 А и 0,2—20 А, 0,4—г40 А при
номинальном токе 1 А. Рабочие диапазоны входных напряже-
ний 1 —100 В для исполнений МФИ-1, МФИ-2 и 2—200 В для
исполнения МФИ-3.
Приведенная погрешность фиксации приборов МФИ-1 и
МФИ-2 не превышает 2%. Относительная погрешность фиксации
прибора МФИ-3 не превышает 2,5%.
Время фиксации параметров аварийного режима для при-
боров всех исполнений составляет 50±5 мс с возможностью
увеличения времени до 80 мс. Рабочий диапазон температур от
— 10 до +50°, габариты 170X250X360 мм. Приборы снабжены
встроенным устройством для проверки работоспособности в про-
цессе эксплуатации.
3. ПРИМЕНЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Определение мест повреждения по показаниям фиксирующих
приборов на ВЛ электропередачи производится путем двухсто-
-ронних или односторонних измерений параметров аварийного
режима. Выбор метода определения места повреждения зависит
. 28
от конкретных условий — конфигурации сети, параметров конт-
ролируемой линии и др.
фиксирующие приборы серий ФИП и ЛИФП применяются
в первую очередь для фиксации токов и напряжений нулевой
последовательности при двухсторонних измерениях на линиях
электропередачи 110 кВ и выше.
Фиксирующие приборы обратной последовательности ФПТ
и ФПН применяются на линиях 110 кВ и выше с относительно
большим количеством междуфазных КЗ, например, на линиях
с деревянными опорами, на близкорасположенных линиях, где
затруднен учет взаимоиндукции между приводами, а также в
электрических сетях 6—35 кВ.
Фиксирующие омметры ФИС применяются в первую очередь
на тупиковых линиях электропередачи 110 кВ и выше, где опре-
деление мест повреждения на основе односторонних измерений
тока или напряжения приводит к большим погрешностях из-за
влияния переходного сопротивления в месте КЗ.
Приборы ФИС могут эффективно использоваться и на линиях
с двухсторонним питанием, при этом приборы рекомендуется
устанавливать со стороны более мощного источника питания.
Специфика фиксирующих приборов вызывает ряд дополни-
тельных требований к техническому обслуживанию и выбору
характеристик устройств. Диапазон измерения приборов должен
перекрывать диапазон контролируемых токов и напряжений при
повреждениях на линии при всех возможных режимах. Для воз-
можности фиксации малых токов при повреждениях через пере-
ходное сопротивление (при падении провода на дерево, сухой
грунт, снег и т. д.) целесообразно использовать фиксирующие
приборы с максимально возможной чувствительностью.
Нижний предел измерения у фиксирующих амперметров ре-
комендуется выбирать по условию отстройки от тока небаланса
фильтра симметричных составляющих, который может состав-
лять примерно 0,3 А при использовании трансформаторов тока
с номинальным током 5 А. Нижний предел измерения у фикси-
рующих вольтметров должен быть отстроен от напряжения не-
баланса фильтров напряжения нулевой и обратной последо-
вательности, который может составлять около 2 В.
При использовании фиксирующих вольтметров необходимо
учитывать погрешность измерения из-за падения напряжения
во вторичных цепях трансформатора напряжения. Фиксирующие
вольтметры нулевой последовательности должны подключаться
к трансформаторам отдельными жилами.
Фиксирующие приборы должны, как правило, работать в
селективном режиме, т. е. производить фиксацию только при
аварийном отключении поврежденной линии. В неселективном
режиме приборы целесообразно использовать на узловых под-
станциях с постоянным дежурным персоналом.
29
Рис. 7. Структурная схема приборов
ЛИФП, ФПТ и ФПН при фиксации двух
электрических величин
Выпускаемые рижским опытным заводом «Энергоавтоматика»
фиксирующие приборы ЛИФП, ФПН и ФПТ обеспечивают фик-
сацию одного параметра аварийного режима на одном контро-
лируемом присоединении.
Для сокращения количества используемой в энергосистемах
аппаратуры и соответственно трудозатрат эксплуатационного
персонала эти приборы могут быть использованы для контроля
двух параметров аварийного режима на двух контролируемых
присоединениях с выбором и фиксацией наибольшего по зна-
чению параметра. При этом один прибор ЛИФП-В или ФПН
может использоваться для контроля напряжения на двух сек-
циях шин подстанции, один прибор ФПТ — для контрол-я тока
на Двух вводах двухтрансформаторных подстанций, а один при-
бор ЛИФП-А может быть применен для контроля тока на двух
линиях электропередачи.
Для расширения функциональных возможностей приборов
входные блоки ЛИФП и ФПН, содержащие (рис. 7) входной
преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2 и блок
индикации 3, дополняются вторым входным преобразователем 4
и элементом сравнения 5 с ключом 6.
Элемент сравнения обеспечивает выбор наибольшей из двух
контролируемых величин и с помощью ключа 6 с контактным
выходом подключает к аналого-цифровому преобразователю
выходные цепи соответствующего входного преобразователя.
Входные блоки индикаторов ФПТ соответственно дополняются
вторым входным преобразователем, вторым формирователем сиг-
нала по току нагрузки, элементом сравнения с ключом и элемен-
том контроля работы аналого-цифрового преобразователя.
В качестве дополнительных входных преобразователей ис-
пользуются преобразователи серийных приборов. Вариант вы-
полнения элемента сравнения и ключа для приборов ЛИФП-В
и ФПН приведен на рис. 8.
Принцип действия предлагаемой схемы основан на сравнении
значений выпрямленных сигналов, поступающих от входных
трансформаторов Т1 и Т2, контролирующих напряжения Ui и
Ui, с помощью компаратора на микросхеме А1.
В нормальном режиме вход измерительной части индикатора
подключен к выходу трансформатора Т2. При превышении сиг-
нала с выхода первого трансформатора,срабатывает компара-
тор А1 и открывает транзистор VT1 в цепи питания обмотки
30
Рис. 8. Схема входных преобразователей, элемента сравнения и ключа для при-
боров ЛИФП-В и ФПН:
Л/— микросхема К553УД2; VT1 — транзистор типа КТ315В; VD1 — VD4 — диоды Д310А- VD5 —
VD8 — диоды Д223А; R1 — — резисторы: R} — /?2 = 2 кОм, R3 = /?4 = Я5 = Я6 = 56 кОм, fl7=’18O кОм,
/?в = 36 кОм, Rg—1 кОм, = R]2 — 300 кОм, /?и = 75 кОм, У?|з = 22 кОм; С1—СЗ — конденсаторы
Ct = С2 — 1 мкФ, Сз = 1000 пФ; К! — реле РЭС15
реле R1. Реле срабатывает и переключает измерительную ч^сть
индикатора к выходу трансформатора Т1. /
Эти же элементы сравнения и ключ могут быть использованы
в схемах приборов ЛИФП-А, ФПН и ФПТ.
Рекомендуемая модернизация приборов может быть прове-
дена силами энергосистем. Завод предполагает внести измене-
ния в схемы входных блоков приборов ЛИФП, ФПН и ФПТ,
обеспечивающие фиксацию двух электрических величин, в 1990 г.'
25 15 12,5 9,5 6,5 3,5 2,5 1,5 А
Рис. 9. Схема включения прибора ФПТ на ввод 10(6) кВ
подстанции (а) и схема участка сети 10 (6) кВ с эквитоко-
выми линиями (б)
31
В последние годы накоплен положительный, опыт применения
приборов ФПТ и ФПН для определения расстояний до мест
двухфазных КЗ в сельских распределительных сетях [11].
Для более эффективного применения индикаторов ФПТ и
ФПН рекомендуется использовать метод, предложенный Белорус-
ской энергосистемой. При использовании индикаторов ФПТ по
этому методу индикатор ФПТ устанавливается на вводе к шинам
подстанции (рис. 9, а) и предварительно рассчитываются токи
двухфазного КЗ для разных точек каждой из отходящих от
подстанций линий. По результатам расчета на схему электросети
10 (6) кВ наносятся эквитоковые линии, соединяющие точки
с равными значениями токов КЗ обратной последовательности.
Маркировку этих линий рекомендуется производить непосредст-
венно в показаниях индикатора ФПТ (рис. 9, б). С помощью
показаний ФПТ и схемы с эквитоковыми линиями из-за раз-
ветвленности сетей 6—10 кВ можно определить , несколько ве-
роятных мест повреждения. Поэтому данный метод следует ис-
пользовать совместно с применением указателей поврежденных
участков, устанавливаемых в местах разветвлений линии (см.
гл. 2).
Для более эффективного использования приборов ФПТ и
ФПН в сетях 6—20 кВ могут быть также применены номограммы
зависимостей значений составляющих тока (напряжения) обрат-
ной последовательности от расстояния до места повреждения
и марки проводов, построенные для конкретной подстанции.
График может иметь несколько осей абсцисс по числу марок
проводов, использованных в конкретной сети. По этим осям
в линейном масштабе откладываются расстояния до места двух-
фазного КЗ на ВД. По оси ординат в логарифмическом масш-
табе откладываются значения тока (напряжения) обратной
последовательности.
График строится следующим образом. Вначале определяется
максимальное значение тока обратной последовательности при
КЗ на шинах подстанции
Z ___ бе?
‘ 2ш---- ' ,
где /7ср — среднее значение напряжения на шинах, В; Rc, Хс —
активное и индуктивное сопротивления системы, Ом-
Затем определяется минимальное значение тока при КЗ в
конце ВЛ с наибольшим сопротивлением:
у/(^+21г)2.+ (Xc + XW
где L — длина участка ВЛ, км; г, х — удельные активные и ин-
дуктивные сопротивления участков проводов линии, Ом/км.
После этого для разных значений тока обратной последова-
32
дельности в пределах от /2л до /2ш определяются расстояния
до места повреждения на линиях с разными марками проводов:
, л]Ulf, (х2 +75/4/ 2 — (RcX — — Rcr + Х,.х
г -4-х
где h — ток обратной последовательности в месте КЗ, А.
При построении графика зависимости" напряжения обратной
последовательности от расстояния до места повреждения
Номограммы могут строиться либо в первичных, либо во вто-
ричных величинах. При определенном опыте с использованием
для расчетов микрокалькулятора номограммы для подстанции
могут быть построены достаточно быстро. Пример номограммы
для подстанции 110 (35) кВ с трансформатором 4000 кВ-A при-
веден на рис. 10. По оси ординат отложены первичные значения
тока обратной последовательности /2, по осям абсцисс — рас-
стояние L до места повреждения при использовании разных ма-
рок проводов.
С помощью такой номограммы по показаниям фиксирующих
приборов быстро определяется расстояние до места повреждения
на любой линии подстанции, в том числе на линиях, имеющих
участки с проводами разных марок. Так, при показании прибора
ФПТ 250 А расстояние до места повреждения на линии с прово-
дом АС 50 составляет 30 км. Если поврежденная линия имеет
участки с проводами разных марок, например, в начале линии
имеется участок с проводом АС 50 длиной 13 км, а следующий
участок выполнен проводом АС 25, то при показании индикатора
250 А расстояние до места повреждения определяется как сумма
длин первого аб и части второго вг участков, т. е. равно 26 км.
При определении мест повреждения с помощью приборов ФПТ
и ФПН следует учитывать влияние сопротивления нагрузки не-
поврежденных присоединений.
2-95 7
Рис. 10. Номограмма для прибора ФПТ
Рис. 11. Установка прибора ФИС иа ли-
нии с двухсторонним питанием
33
Погрешность измерения расстояния до места повреждения
при номинальной нагрузке трансформатора подстанции опреде-
ляется по выражению
§2 = Нк/-ZH2,
где ик — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
Z„2 — относительное сопротивление обратной последовательности
нагрузки.
В электрических сетях сельскохозяйственного назначения,
питающихся от трансформаторов 35/10 кВ, погрешность измере-
ния без коррекции может составлять от 18 до 33%, а при пита-
нии от трансформаторов 110/35/10 кВ погрешность может до-
стигать 75%.
Для снижения погрешности при измерении расстояния до
места повреждения приборы ФПТ снабжены специальным кор-
ректором. Значения коэффициента коррекции устанавливаются
в соответствии с приведенными далее рекомендациями.
Более простые индикаторы ФПН могут эффективно исполь-
зоваться на подстанциях с относительно малой нагрузкой, в
первую очередь с трансформаторами мощностью до 6,3 МВ-А
при максимальной нагрузке до 40—60% номинальной. Эти ин-
дикаторы могут быть рекомендованы для применения в сельских
электросетях и в других случаях, когда погрешность измерения
не превышает 10% погрешности измерения при использовании
индикатора ФПН определяется по выражению
где SH, St.ном — значения мощности нагрузки и номинальной
мощности трансформатора.
При использовании приборов ФИС на линиях с двусторонним
питанием может быть использован разработанный Союзтехэнерго
способ фиксации сопротивления до места повреждения в режиме
одностороннего питания места повреждения на период цикла
АПВ.
По этому способу прибор ФИС устанавливается со стороны
линии, выключатель которой включается от устройства АПВ
первым. При этом прибор ФИС переводится в селективный ре-
жим без памяти разрешающего сигнала, т. е. при каждом вклю-
чении линии в цикле АПВ или вручную происходит деблокирова-
ние прибора и запись новой информации.
При возникновении КЗ на контролируемой линии (рис. 11)
она отключается выключателями Q/ и Q2 с обеих сторон. В пе-
риод времени КЗ прибор ФИС осуществляет измерение сопро-
тивления, соответствующего расстоянию до места повреждения
с погрешностью, определяемой влиянием токов со стороны ПС2.
При включении выключателя Q1 от устройства АПВ и устой-
чивом коротком замыкании в приборе ФИС происходит сброс
34
записанной и запись новой информации в режиме односторонне-
го питания линии от ПС1. Фиксирующие приборы ФИС,обеспе-
чивающие запись последней информации в селективном режиме,
выпускаются заводом с 1986 г.
Техническое обслуживание. Фиксирующие приборы с точки
зрения эксплуатации относятся к устройствам релейной защиты,
и на них распространяется действие всех нормативно-техни-
ческих документов (НТД) по эксплуатационному техническому
обслуживанию.
Согласно НТД фиксирующие приборы должны периодически
подвергаться следующим видам планового технического обслу-
живания:
проверке при новом включении (наладке):; :
первому профилактическому контролю (через год после вклю-
чения в эксплуатацию);
профилактическому восстановлению;
опробованию.
Цикл технического обслуживания — период эксплуатации
между ближайшими профилактическими восстановлениями для
фиксирующих приборов может быть принят от 3 до 6 лет в за-
висимости от опыта эксплуатации и типа приборов. Примени-
тельно к приборам ФИС до накопления опыта эксплуатации цикл
технического обслуживания целесообразно принять равным
3 годам.
Техническое обслуживание фиксирующих приборов ЛИФП,
ФПТ, ФПН и ФИС требует сравнительно больших затрат вре^
мени. В значительной степени это вызвано тем, что в заводских
инструкциях по эксплуатации не содержится всех необходимых
рекомендаций по наладке этих приборов.
Настройку фиксирующих приборов рекомендуется произво-
дить при помощи испытательной установки, например У5052, по
методикам и схемам заводских инструкций с учетом следующих
особенностей.
Проверка узла питания БЦП. При проверке следует вынуть
из блоков все платы (кроме Е1 ВЦП), установить перемычку
между зажимами 14—15 и подать постоянное напряжение от
установки У5052 на зажимы 17 (плюс) и 19 (минус) БЦП.
Напряжение следует плавно повышать от нуля до номинального
значения (220 В). При номинальном значении напряжения сле-
дует измерить потребление по цепи питания (значение тока в
цепи должно быть не более 80 мА). Наличие характерного звука
высокой частоты свидетельствует о работе преобразователя пи-
тания. После этого при отключенном напряжении питания уста-
навливается плата устройства управления Е5.
При плавном повышении напряжения питания от нуля до
номинального значения контролируется ток по цепи питания
(значение тока должно быть не более 100 мА) и напряжение
35
между гнездами «ф-15» и «О» платы Е5. (Значение напряжения
должно быть в пределах 15—17. В.)
После этого также при отключенном напряжении питания
устанавливаются и закрепляются все платы в блоках БВ, БЦП,
БИ и вновь контролируется ток потребления по цепи питания
(значение тока не должно превышать 120 мА). Повышенное
значение тока потребления свидетельствует о неисправности в
блоках. Поиск неисправной платы производится путем поочеред-
ного снятия плат и проверки тока потребления. Снятие и уста-
новка плат должны производиться при отключенном напряжении
питания.
После установки плат проверяется работа стабилизатора
устройства питания путем контроля напряжения на гнездах «0»
и « + 15» при измерении входного напряжения от 0,8 до 1,1 но-
минального значения (значение напряжения должно быть в пре-
делах 14,6—15,2 В).
Калибровка прибора ФПН. При помощи резистора «Порог»
БЦП устанавливается минимальная уставка пускового органа.
Штырь «метка» БИ устанавливается в положении «0,01». Затем
устанавливается перемычка между зажимами 2—3 блока БВ, а к
зажимам 1—2 этого блока подводится переменное напряжение
3,46 В. При помощи резистора «Калибровка-1» БЦП устанавли-
вается в БИ число 2,00, соответствующее напряжению 2,0 В
обратной последовательности. Затем на зажимы 1—2 БЦП пода-
ется переменное напряжение 34,6 В. При помощи резистора «Ка-
либровка-2» устанавливается число 20.
Калибровка прибора ФПТ. Индикатор рекомендуется на-
страивать на линейный ток обратной последовательности. При
калибровке штырь выбора диапазона в люке лицевой панели
блока БВ устанавливается в положение «50 А» или «100 А»,
а штырь «Метка» БИ в положение «0,01». Затем на зажимы
1—2 блока БВ подается скачком переменный ток 2,5 А для диа-
пазона 50 А и при помощи резистора «Калибровка-1» БЦП уста-
навливается в БИ число 2,5. Потом при подаче тока 10 А при
помощи резистора «Калибровка-2» устанавливается в БИ число
10,0.
Измерение времени фиксации. Контроль времени фиксации
производится на гнездах «Время фиксации» при подаче на вход
(зажимы /—2 блока БВ) сигнала, превышающего уставку сраба-
тывания пускового органа. При помощи резистора «Время отст-
ройки» БЦП время фиксации устанавливается равным 85—90 мс.
Измерение времени Отстройка и Подключение БЦП произ-
водится при помощи специальной приставки (рис. 12). Время
подключения должно составлять (30+10) мс, время отстройки
40—70 мс.
Приставка реагирует на снижение напряжения на контроль-
ных гнездах «Время отстройки» и «Время подключения» БЦП
36
К гнезду „О”
о-----------—
К гнезду
„Отстройка”
или
„Подключение”
о---------------
К гнезду ,у15”
о--------------
Рис. 12. Схема приставки для проверки фиксирующих приборов;
4/ — микросхема К553УД2; R. —R4— резисторы: /?| — 30 кОм, #2^=300 кОм, R3 = 40 кОм, /?4 = 10 кОм;
31 — конденсатор 30 пФ; К1 — реле РЭС 64 А
при работе элементов времени. Она содержит компаратор А1
на операционном усилителе и выходное реле К1 с магнитоуправ-
ляемым контактом. Уставка срабатывания компаратора задается
; смещением, подаваемым на неинвертирующий вход усилителя
с делителя на резисторах R3—R4 (составляет +3 В). Резистор
R2 обеспечивает возврат приставки, a R1 используется для огра-
ничения входного сигнала. Диод VD1 используется для защиты
входов компаратора от перенапряжений. Питание приставки
осуществляется от гнезд «О» и «-(-15» блока БЦП. Применение
приставки позволяет повысить точность и сократить время про-
верки индикатора.
Проверка настройки фильтра напряжения обратной последо-
вательности. При последовательном подведении переменного
напряжения 86,5 В (50 В напряжения обратной последователь-
। ности) к зажимам БВ устройства ФПН /—2 (2—3 закорочены),
’2—3 (/—2 закорочены) и 1—3 (1—2 закорочены) контролируют-
ся индицируемые в БИ числа. Эти числа не должны различать-
ся более чем на 2%. В случае большего расхождения их значе-
ний производится балансировка входного фильтра. Регулировка
фильтра при подведении сигнала на зажимы 1—2 и 2—3 вход-
ного блока производится резистором R1 (ближний к шасси БВ).
При подведении сигналов на зажимы 1—3 регулировка произво-
дится резистором R2 (ближний к лицевой панели). После регу-
лировки фильтра индикатор калибруется повторно.
Проверка настройки фильтра тока обратной последователь-
ности. При последовательном подведении переменного тока 5 А
на зажимы БВ 1—2, 8—10, 1—10 (установлена перемычка на
зажимы 2—8) контролируется идентичность фиксируемых в БИ
чисел. Зафиксированные числа не должны различаться более
чем на 2%. При большем расхождении значений производится
балансировка фильтра. Регулировка фильтра при подаче тока на
зажимы 1—2 и 8—10 производится резистором R1 (блок БВ), а
по входу 1—10 (зажимы 2—8 при этом закорочены) — резисто-
37
Рис. 13. Схема проверки прибора ФПТ
ром R2. После регулировки фильтра повторно производится
калибровка индикатора.
Проверка работы блока питания в режиме исчезновения на-
пряжения (для фиксаторов исполнения 1) производится по схе-
ме, представленной на рис. 13. Переключателем «5Л5» блока
К513 на блок питания подается сигнал, равный по значению
сигналу «Калибровка-2». Контролируется срабатывание индика-
тора, причем число, зафиксированное в режиме исчезновения
напряжения, не должно отличаться от числа, зафиксированного
ранее при питании от источника постоянного тока. Проверка
производится при снятой перемычке 14 на блоке К.513.
Уставка срабатывания пускового органа настраивается в
соответствии с током (напряжением) обратной последовательно-
сти при металлическом двухфазном повреждении в наиболее
удаленной точке контролируемой сети с коэффициентом запаса,
равным 1,2. Такая настройка уменьшает число излишних сраба-
тываний.
Настройка коэффициента коррекции в устройстве ФПТ. Коэф-
фициент коррекции может быть выбран экспериментально либо
получен расчетным путем.
Экспериментальный метод. При вводе индикатора ФПТ в
работу цепь тока фазы к зажимам 6—7 блока БВ не подводится,
это полностью выводит коррекцию. При возникновении в контро-
лируемой сети двухфазного КЗ определяется погрешность в изме-
рении тока, т. е. разность в процентах А/ между значением тока,
измеренным ФПТ, и значением, соответствующим месту КЗ, при-
веденным к последнему. При этом контролируется ток нагрузки
ввода секции в предаварийном режиме и определяется относи-
тельный уровень загрузки трансформатора К,- Коэффициент
коррекции вычисляется по выражению
Расчетный метод. Для настройки корректора рассчитывается
сопротивление обратной последовательности нагрузки трансфор-
38
матора, которое приводится к номинальной нагрузке силового
трансформатора. Коэффициент коррекции вычисляется по вы-
ражению ДЛ
К = 1
ZH2
где ик — напряжение КЗ трансформатора, %; Zh2— относитель-
ное сопротивление обратной последовательности нагрузки, для
сети 10 кВ составляет при преобладании двигательной нагрузки
около 0,3, для средней сельхознагрузки около 0,4.
Для настройки коэффициента коррекции прибор отключается
от трансформаторов тока. Как показал опыт эксплуатации, авто-
матический вывод коррекции при близких КЗ не обязателен.
С учетом этого реле тока обратной последовательности до наст-
ройки коэффициента коррекции должно быть выведено из работы
установкой штыря «Уставка» в положение «1» и поворотом
движка резистора «Уставка» блока БВ в крайнее правое поло-
жение. Затем на зажимы 8—10 блока БВ подводится от уста-
новки У5052 ток, соответствующий номинальному значению тока
силового трансформатора со стороны низшего напряжения, и
фиксируется индицируемое в блоке БИ число. После этого сое-
диняются последовательно входные обмотки трансформаторов
|тока фазы С (зажимы 6—7 и 8—10) и при том же значении тока
^резисторами регулировки коэффициента коррекции R20 и R22
блока БВ показания индикатора устанавливаются соответствен-
но выбранному значению коэффициента коррекции.
Регулировка коэффициента преобразования прибора ФИС.
Для получения на цифровом табло блока индикации прибора
ФИС числа, равного расстоянию до места КЗ при повреждении
на линии, коэффициент преобразования Должен быть равен зна-
чению, определяемому по выражению
х„.„ к, ’
Г где Ки, Ki — коэффициенты трансформации напряжения и тока
контролируемой линии; Хл.п — первичное удельное сопротивле-
ние прямой последовательности контролируемой линии, Ом/км.
Настройка коэффициента преобразования прибора ФИС вы-
полняется на БЦП для получения при двухфазном и трехфаз-
ном КЗ показаний, пропорциональных расстоянию до места
повреждения в километрах.
При имитации КЗ на фазах АВ к индикатору подводится ток
и напряжение, определяемые соотношением
где /р — расчетный ток, подводимый к прибору, А; (7Р — напря-
жение, подводимое к прибору, принимается равным 50 В; ХЛ] —
39
вторичное значение индуктивного сопротивления прямой последо-
вательности контролируемой линии, Ом.
Регулировкой при помощи резистора «Калибровка» БВ и пе-
ремычками лепестков 1—2 — 4—8 «Калибровка» БЦП устанав-
ливается требуемое индицируемое число.
В приборах ФИС наибольшее значение коэффициента преоб-
разования составляет 35. При относительно малых значениях
коэффициента трансформаторов тока (200/5 — в установках
НО кВ, 600/5 — в установках 220 кВ) значение требуемого
коэффициента преобразования оказывается значительно больше
35 (может достигать 70 и более). Аппаратный коэффициент
преобразования требуется значительно увеличивать также в слу-
чаях использования прибора на линиях длиной до 100 км, где
для повышения точности отсчета показаний целесообразно иметь
число на табло блока индикации, в 10 раз превышающее длину
линии в километрах.
Для увеличения коэффициента преобразования с сохранением
точности измерения рекомендуется уменьшить в 2—4 раза ем-
кость дозирующего конденсатора С4 преобразователя БЦП. При
этом для сохранения линейности выходной характеристики при-
бора должны использоваться конденсаторы со стабильными ха-
рактеристиками.
Для повышения эксплуатационной надежности приборов
ЛИФП, ФПТ и ФПН выпуска до 1 апреля 1984 г. В схемы
устройств рекомендуется внести следующие изменения.
Для исключения ложного переноса метки из-за импульсных
помех на плате Е4 блока БЦП (реле метки) следует установить
конденсатор типа МБМ емкостью 0,1 мкФ, включив его между
общей точкой диодов Е2 VD5, VD7 и эмиттером транзистора
VT2. Для снижения перегрузки транзистора VT2 блока БП в ре-
жиме резервирования питания из схемы блока должен быть
исключен конденсатор СЗ, а ввод « + » конденсатора С16 сле-
дует подключить к выводу « + » конденсатора С5.
Для повышения эксплуатационной надежности блоков пита-
ния приборов, изготовленных до 1 марта 1987 г., схема блоков
питания может быть дополнена транзисторным элементом защи-
ты от КЗ, включенным в схему вместо ограничителя тока на
стабилитроне VD24. Схема элемента защиты приведена в ин-
струкции по эксплуатации фиксирующих приборов, выпускаемых
с 1 марта 1987 г.
4. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРОВ
Внедрение фиксирующих приборов для определения мест
повреждения в электрических сетях 6—750 кВ является одним из
важных факторов повышения надежности электроснабжения
потребителей, снижения потерь электроэнергии в сетях, обеспе-
40
чения экономичности эксплуатации и безопасности обслужива-
ния электрических сетей. Хотя еще имеются резервы снижения
удельной повреждаемости элементов электросетей, в современ-
ных условиях очень эффективны мероприятия по повышению
надежности электроснабжения потребителей за счет сокращения
времени восстановления повреждающихся линий электропереда-
чи. При этом главной составляющей является повышение эф-
фективности средств определения мест повреждения в электри-
ческих сетях классов напряжения.
Внедрение фиксирующих приборов радиально сокращает
|время отыскания мест повреждения в электрических сетях,
а в ряде случаев позволяет и предотвратить аварийные
отключения ВЛ за счет определения мест неустойчивых повреж-
дений. „ :
Качественный скачок в оснащении линий устройствами для
определения мест повреждений был сделан в 1969 г., когда риж-
ский опытный завод «Энергоавтоматика» начал серийный выпуск
фиксирующих приборов типа ФИП. К 1975 г. практически пре-
кратилось мелкосерийное производство приборов в энергосисте-
мах, на ВЛ устанавливались в основном приборы серий ФИП,
ФИП-1 и ФИП-2. В 1982—1983 гг. заводом освоен серийный
выпуск новых фиксирующих приборов ЛИФП, ФПТ, ФПН и
ФИС. К концу 1986 г. в эксплуатации находилось свыше 18 тыс.
фиксирующих приборов.
Фиксирующие приборы используются практически во всех
энергосистемах для определения мест повреждения на ВЛ
электропередачи. Типовыми проектными решениями предусмотре-
но использование приборов ЛИФП, ФПТ, ФПН и ФЙС на лини-
ях напряжением НО кВ и выше. В последние'годы фиксирующие
приборы начали широко применяться также в распределитель-
; ных сетях 6—35 кВ.
На воздушных линиях 110 кВ и выше для определения мест
! повреждения преимущественно используются фиксирующие при-
. боры, измеряющие токи и напряжения нулевой последовательно-
: сти. На 85% ВЛ место повреждения определяется по измере-
ниям с двух концов, на 15% — по измерениям с одного конца
линии. . .
Применение фиксирующих приборов позволяет определить
место повреждения с достаточно высокой точностью, около 5%
длины линии, что обеспечивает сокращение времени отыскания
мест повреждения на линиях электропередачи в 2—3 раза.
Случаи определения повреждения с погрешностью более 10%
обусловлены в основном неточностью расчетных параметров,
погрешностью измерительных трансформаторов, сбоями фикси-
рующих приборов и методическими погрешностями.
Погрешность определения расстояния до места повреждения
, в значительной степени зависит и от точности используемых
41
фиксирующих приборов, являющихся датчиками первичной ин-
формации о параметрах аварийного режима.
Результаты обобщения опыта эксплуатации и обследования
энергосистемы показали, что новые фиксирующие устройства в
целом имеют улучшенные технические характеристики и более
широкие функциональные возможности. Так, приборы ЛИФП по
сравнению с ранее выпускавшимися приборами ФИП имеют бо-
лее широкий диапазон измерения, обеспечивают фиксацию пара-
метров аварийного режима с высокой точностью (3—5%) и в
линейном масштабе. Приборы ФПТ снабжены специальным кор-
ректором, позволяющим эффективно использовать эти устройства
в сетях 6—35 кВ даже при наличии значительной нагрузки (80—
100% номинальной). Приборы ФИС обеспечивают возможность
непосредственного определения расстояния до мест повреждения
в электрических сетях ПО кВ и выше с высокой точностью (око-
ло 3—4%). Однако опыт эксплуатации фиксирующих устройств
наряду с положительными качествами выявил и ряд недостат-
ков. Фиксирующие приборы, изготовленные до 1 апреля 1984 г.,
не обладали достаточной эксплуатационной надежностью.
В фиксирующих приборах, выпускаемых с 1 апреля 1984 г., реа-
лизованы рекомендации энергосистем и Союзтехэнерго по совер-
шенствованию приборов. Рекомендации по повышению эксплуа-
тационной надежности приборов приведены в § 3.
Фиксирующие приборы позволяют определить расстояние до
места повреждения с определенной точностью. При этом само
место повреждения определяется путем обхода и визуального
осмотра предполагаемого участка повреждения. При неустой-
чивых повреждениях й отсутствии видимых повреждений найти
опору с поврежденной изоляцией часто оказывается невозмож-
ным. Для повышения эффективности и ускорения отыскания та-
ких повреждений фиксирующие приборы целесообразно исполь-
зовать на ВЛ совместно с указателями опор и участков с пов-
режденной изоляцией (см. гл. 2).
По устройству ФМК-Ю еще нет достаточного опыта эксплуа-
тации. Энергосистемами отмечаются положительные качества
устройства — возможность определения непосредственно рас-
стояния до места повреждения для линий, выполненных прово-
дами различных марок и сечений, за исключением стальных про-
водов, а также отстройка от влияния дуги в месте КЗ. Наряду
с положительными качествами устройство имеет ряд недостатков,
ограничивающих область его применения. Устройство имеет низ-
кую эксплуатационную надежность. Из-за большой погрешности
устройство не рекомендуется использовать в электрических сетях
с двигательной нагрузкой.
Применение фиксирующих приборов позволяет получить су-
щественный экономический эффект, определяемый сокращением
расходов по обходу и осмотру линий после повреждения, сокра-
42
щением времени аварийного отключения линии и снижением
потерь электрической энергии. По данным энергосистем, приме-
нение одного прибора ФИС дает экономический эффект в сред-
нем 1764. руб. в год, прибора ЛИФП — 569 руб., приборов ФПТ
и ФПН — 314 руб.
Глава вторая
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УЧАСТКОВ И ОПОР
ЛИНИЙ С ПОВРЕЖДЕННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
5. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ
, Энергосистемами Советского Союза, Союзтехэнерго и дру-
гими организациями разработаны различные типы устройств
;для определения участков и опор воздушной сети с поврежденной
!изоляцией по параметрам аварийного режима. По принципу дей-
ствия и назначению эти устройства могут быть разделены на
три основные группы:
i указатели участка воздушной сети с поврежденной изоля-
цией, контролирующие параметры аварийного режима в задан-
ной точке участка сети — увеличение тока, снижение напряже-
ния, направление мощности к месту повреждения и др.;
указатели опоры с поврежденной изоляцией, контролирую-
щие протекание тока повреждения по металлическим элементам
опоры;
указатели гирлянды с поврежденной изоляцией, контролирую-
щие перекрытие гирлянды электрической дугой.
Указатели поврежденных участков предназначены в первую
очередь для распределительных сетей 6—20 кВ, но могут быть
использованы в сетях ПО кВ и выше. Указатели для сетей 6—
20 кВ содержат датчики тока, измерительный элемент, индикатор
срабатывания и блок возврата, обеспечивающий ручной или
автоматический возврат устройства после восстановления нор-
мального режима работы линии. Предпочтителен автоматичес-
кий возврат устройства в исходное состояние, так как при этом
не требуется обход ВЛ для возврата указателей при успешном
повторном включении линии.
Для отбора информации о возникновении КЗ указатели могут
использовать трансформаторы тока или специальные магнитные
датчики.
Указатели, использующие для отбора информации трансфор-
маторы тока, устанавливаются в двух фазах линии. В связи с
тем, что эти указатели находятся под рабочим напряжением
линии, их индикатор срабатывания представляет собой электро-
механическое сигнальное устройство для визуального наблюде-
43
ния. К этой группе указателей относятся выпускаемые мелкосе-
рийно указатели типа АУПН, разработанные ОЗАП Мосэнерго
[5].
К группе указателей с магнитными датчиками относятся ука-
затели серии УПУ-1, разработанные Союзтехэнерго совместно с
Тулэнерго [8] и серийно выпускаемые рижским опытным заво-
дом «Энергоавтоматика». Эти указатели имеют измерительную
часть с магнитным датчиком и контактным выходом, блок авто-
матического возврата с антенным отбором напряжения и пере-
носной контактный индикатор срабатывания.
К этой группе относится и указатель типа УКЗ, разработан-
ный МИИСП совместно с рижским опытным заводом «Энерго-
автоматика» и Союзтехэнерго. Устройство УКЗ, так же как и
УПУ-1, использует для отбора информации магнитные датчики,
но для индикации срабатывания в устройстве использован
электромеханический указатель с автоматическим возвратом при
восстановлении напряжения на контролируемой линии.
Для определения поврежденного участка в электрических
сетях 6—35 кВ могут успешно использоваться указатели, контро-
лирующие броски тока КЗ и длительность паузы между броска-
ми тока в цикле АПВ [16]. К этой группе указателей относится
устройство контроля аварийного отключения сетевых выключа-
телей типа КСВ, разработанное Сельэнергопроектом совмест-
но с Целиноградским сельскохозяйственным институтом и Союз-
техэнерго.
Указатели поврежденных участков могут эффективно исполь-
зоваться и на воздушных линиях электропередачи напряжением
НО кВ и выше. Союзтехэнерго совместно с МИИСП разработаны
принципы указателей направления к месту повреждения типа
УПН-2 и УПН-3, основанные на контроле протекания составляю-
щих тока повреждения по грозозащитному тросу. Указатели име-
ют автоматический возврат, при повторных КЗ устройства фик-
сируют направление к месту последнего повреждения [13].
В Союзтехэнерго разработан вариант указателя УПН-1, опре-
деляющего поврежденный участок сети 110—220 кВ по направ-
лению мощности при КЗ на землю с помощью упрощенных пре-
образователей тока и напряжения [5].
Указатели опоры с поврежденной изоляцией предназначены
для использования в основном в сетях напряжением 110 кВ и
выше. Их применение в ряде случаев оказывается целесообраз-
ным, так как определение мест повреждений с помощью фикси-
рующих устройств производится только приближенно. Само ме-
сто повреждения находится визуальным осмотром участка линии,
длина которого может составлять до 10—14% длины линии [5,
7]. В случае невозможности выявления причин отключения визу7
ально с земли производится трудоемкий верховой осмотр участ-
ков линии, примыкающих к предполагаемому месту повреждения.
44
Применение указателей опор с поврежденной изоляцией су-
щественно ускоряет нахождение места повреждения * как
при устойчивом, так и при неустойчивом КЗ. При этом во
многих случаях может оказаться необязательным и верховой
осмотр.
Энергосистемами и Союзтехэнерго в последние годы разра-
ботаны несколько типов указателей опор с поврежденной изоля-
цией, основанных на автоматическом контроле и запоминании
факта протекания тока повреждения по металлическим элемен-
там опоры. По принципу действия эти устройства могут быть
разделены на указатели с механической памятью и указатели с
магнитной памятью.
Устройства с механической памятью основаны на использова-
нии в качестве сигнального элемента электромеханического ин-
дикатора. К этой группе устройств относится указатель с пиро-
патроном, разработанный предприятием «Энергоналадка» Мин-
энерго УзССР. Указатель состоит из трансформатора, в каче-
стве первичной обмотки которого используется токоведущая
арматура опоры, и сигнального элемента. Последний выполняет-
ся в виде запальной спирали, подключенной ко вторичной обмот-
ке трансформатора тока, пиропатрона и связанного с пиропатро-
ном сигнального флажка. В качестве трансформатора тока в
указателях этого типа используется накладной трансформатор
тока с разъемным сердечником.
К достоинствам этих указателей следует отнести возмож-
ность визуального определения срабатывания устройства. Недо-
статком является сложность возврата в исходное состояние,
связанная с заменой пиропатрона.
Указатели с магнитной памятью основаны на использовании
магнитных запоминающих элементов, они разработаны рижским
опытным заводом «Энергоавтоматика» и получили условное
название УПИ-1 (указатели поврежденной изоляции). По срав-
нению с указателями первой группы указатели типа УПИ-1
имеют более простую конструкцию и меньшую стоимость.
Указатели гирлянды с поврежденной изоляцией предназна-
чены для использования в основном в сетях напряжением 110 кВ
и выше. Указатели основаны на использовании электрода, уста-
новленного на ближайшем к опоре изоляторе. При дуговом пере-
крытии гирлянды указатель сгорает, что позволяет с земли или
с вертолета определить место повреждения изоляции гирлянды
и опоры. В качестве электрода может использоваться металлизи-
рованная пленка либо стальная проволока. Наиболее простым
указателем гирлянды с поврежденной изоляцией является ука-
затель типа УПГ [14], разработанный Союзтехэнерго совмест-
но с МИИСП и рижским опытным заводом «Энергоавтомати-
ка».
Описание и характеристики указателей приведены в § 6.
45
6. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ и ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВ УПУ-1, укз,
КСВ, УПН, УПИ-1 и УПГ
Указатель поврежденного участка УПУ-1 основан на исполь-
зовании магнитного датчика тока для дистанционного контроля
тока в проводах линии и элемента отбора напряжения для авто-
матического возврата устройства в исходное состояние при вос-
становлении напряжения на линии. Автоматический возврат
устройств исключает необходимость обхода и ручного возврата
всех устройств, расположенных между питающей подстанцией и
местом повреждения, что особенно важно при успешном АПВ.
Указатель состоит (рис. 14) из стационарного блока БС с
вынесенным контактным гнездом XI и переносного блока контро-
ля (индикатора срабатывания) БП с контактным штырем Х2.
Стационарный блок устройства устанавливается на опоре на изо-
ляционном расстоянии от контролируемых проводов. Контактное
гнездо укрепляется на опоре на уровне 2,8—3 м от земли и сое-
диняется со стационарным блоком двумя проводами. Перенос-
ный блок служит для проверки состояния выходных контактов
стационарного блока. Один переносный блок может быть исполь-
зован для контроля срабатывания группы стационарных блоков.
Магнитный датчик Л4 стационарного блока имеет Т-образный
магнитопровод с двумя рабочими / и 3 и двумя испытательными
2 и 4 обмотками. Каждая рабочая обмотка включена на свой
выпрямитель VS1 и VS2. Выходы выпрямителей соединены по-
следовательно и питают обмотку 1 поляризованного реле К-
Конденсаторы Cl и С2 служат для компенсации реактивного
сопротивления обмоток.датчика на частоте 50 Гц. Резисторы R1
и R2 служат для регулировки чувствительности указателя на
заводе, а резисторы R5 и R6 используются для плавноступенча-
той регулировки уставки по току срабатывания перед установкой
указателя в эксплуатацию. Обмотка 2 реле К служит для возвра-
та устройства в исходное состояние.
Блок возврата состоит из выпрямителя KS3, конденсатора
СЗ, тиратрона с холодным катодом VL и резисторов R3, R4.
Питание блока возврата осуществляется с помощью емкостного
отбора напряжения от линии. Отбор напряжения может быть
выполнен с помощью подвески к одному проводу линии изоля-
тора П-4,5, пестик которого подключается к зажиму 3 указателя,
или от подвешенного в одном пролете четвертого провода, кото-
рый также подключается к этому зажиму.
При рабочем режиме линии контакт KJ реле К замкнут, а
контакт К2 разомкнут. Контакт К1 через емкость конденсатора
С4 закорачивает вход выпрямителя KS3, вследствие чего напря-
жение на конденсаторе СЗ близко к нулю и обмотка 2 реле обе-
сточена. При КЗ на линии за местом установки указателя воз-
растает ток в проводах контролируемой линии, что приводит к
увеличению магнитного потока в сердечнике датчика и соответ-
ственно к увеличению тока в обмотке 1 реле. При значении тока,
равном и большем заданной уставки, реле срабатывает, замыка-
ет контакт К2 и размыкает контакт К1. После отключения КЗ
положение контактов реле остается тем же. Если в этом состоя-
нии указателя подключить переносный блок к контактной вилке,
лампа HL переносного блока будет гореть через замкнутый кон-
такт К2, что сигнализирует о срабатывании указателя. Если ли-
ния после отключения КЗ успешно включилась от АПВ или
вручную, т. е. на линии восстановилось рабочее напряжение, кон-
денсатор СЗ начинает заряжаться током отбора до напряжения
зажигания тиратрона. Тиратрон зажигается, через обмотку 2
реле проходит ток разряда конденсатора СЗ и реле возвращает-
ся в исходное состояние.
Указатели УПУ-1 имеют контактный выход, который может
быть использован для передачи информации о срабатывании
устройства по каналу связи на питающую подстанцию. В част-
ности, указатель УПУ-1 используется как фиксатор коротких
замыканий в комплексном устройстве «Сигнал», разработанном
институтом «Сельэнергопроект».
Указатели УПУ-1 обладают пониженной чувствительностью к
токам, частоты которых ниже или выше 50 Гц. Благодаря резо-
нансной настройке магнитный датчик практически не трансфор-
мирует апериодические токи, даже затухающие со сравнительно
малыми постоянными времени, что облегчает отстройку указа-
телей от бросков намагничивающего тока трансформаторов.
47
БТ
Основные технические данные указателей типа УПУ-1. Ука-
затели предназначены для определения поврежденного участка
при междуфазных КЗ в сети 6—35 кВ. Указатели выпускаются
в двух исполнениях по току срабатывания: от 50 до 200 А и от
100 до 300 А.
Указатели выдерживают в течение 2 с без повреждений про-
текание тока не менее 30-кратного минимального тока срабаты-
вания. Возврат указателя в исходное состояние обеспечивается
при прохождении тока в цепи отбора напряжения .20 мкА и
выше.
Рабочий диапазон температур от —40 до -j-40° G. Темпера-
турная погрешность по току срабатывания в рабочем диапазоне
температур не превышает 20%.
Указатель короткого замыкания типа УКЗ. Принцип действия
указателя УКЗ основан на использовании магнитных датчиков,
элемента отбора напряжения и электромеханического индика-
тора.
Указатель УКЗ (рис. 15) состоит из блока измерения тока
БТ, блока магнитной памяти БП и блока возврата БВ. Блок БТ
имеет двухстержневой магнитный датчик М, который совместно
с конденсаторами С1 и С2 составляет резонансный контур, на-
строенный на частоту 50 Гц. Напряжение выхода датчика, про-
порциональное току в линии, выпрямляется выпрямителем VS1
и сглаживается конденсатором СЗ. Дифференцирующая цепоч-
ка R-C4 обеспечивает при скачкообразном возрастании тока в
линии подачу управляющего импульса на вход тиристора VD1,
выход которого включен на обмотку срабатывания БП.
48
Блок БП представляет собой П-образный магнитопровод 1
с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором размещены
обмотки срабатывания 2 и возврата 3. Между полюсами магни-
топровода на оси 4 закреплен сигнальный флажок 5, выполнен-
ный из магнитотвердого сплава и намагниченный, как показано
на рисунке.
Блок БВ содержит выпрямитель VS2, конденсаторы С5 и С6
и динистор VD2. Блок подключен к элементу отбора напряжения
в виде изоляторов С7 и С8, подключенных к проводам П конт-
ролируемой линии.
При возникновении КЗ через дифференцирующую цепочку
R-C4 на вход тиристора VD1 подается импульс тока, включаю-
щий тиристор. Конденсаторы С5 и С6, заряженные от элемента
отбора напряжения через выпрямитель VS2, разряжаются через
тиристор на обмотку срабатывания 2 магнитопровода и пере-
магничивают его. Под действием магнитного поля магнитопрово-
да флажок индикатора поворачивается вокруг оси 4 до упора 6.
При этом флажок оказывается повернутым к наблюдателю сто-
роной, окрашенной в яркий цвет, что свидетельствует о срабаты-
вании устройства.
При включении линии в работу после устранения КЗ конден-
саторы С5 и С6 заряжаются от антенны. Когда напряжение
на конденсаторе С5 возрастает до напряжения включения дини-
стора VD2, конденсатор С5 разряжается через обмотку возвра-
та БП, сердечник его вновь перемагничивается и флажок инди-
катора возвращается в исходное состояние.
В указателе, подготовленном к серийному выпуску, порого-
вые органы срабатывания и возврата выполнены на транзисто-
рах. Для срабатывания и возврата БП используется одна об-
мотка, на которую подается напряжение разной полярности с
помощью дополнительного релейного элемента.
, Структурная схема указателя (рис. 16) содержит преобра-
зователи тока ПТ1 и ПТ2, элемент емкостного отбора напряже-
ния ЭО, максиселектор сигналов преобразователей МС, выпря-
мители VS1 и VS2, блок выделения переходной составляющей
тока БТ и формирователь Ф. Выход формирователя подключен
ко входу порогового органа срабатывания ПО1. Формирователь
Ф выполнен из двух последовательно соединенных блоков: ог-
'Рис. 16. Структурная-схема указателя
-УКЗ
49
раничителя сигнала ОС и интегратора И. Кроме того, указатель
содержит блок индикации БИ, источник опорного напряжения
ИН, пороговый орган возврата И02, накопитель И, элемент
контроля напряжения ЭН, разрядный элемент накопителя РЭ
и элемент стабилизации напряжения накопителя СН.
При включении линии в работу через элемент емкостного
отбора напряжения ЭО напряжение через выпрямитель VS2
подается на накопитель Н, который заряжается за время по-
рядка 40 с и подготавливает схему указателя к срабатыванию.
Напряжение на накопителе ограничивается с помощью элемен-
та стабилизации напряжения CH. С помощью преобразователей
тока ПТ1 и ПТ2 производится измерение токов в фазах контро-
лируемого участка линии. При возникновении КЗ на контроли-
руемом участке линии значение сигнала на выходе одного или
обоих ПТ возрастает и сигнал через максиселектор МС, выде-
ляющий наибольший из сигналов, и выпрямитель VS1 поступа-
ет на вход блока выделения переходной составляющей тока БТ.
На выходе этого блока появляется напряжение, пропорциональ-
ное приращению тока при КЗ, которое через ограничитель сиг-
нала ОС и интегратор И подается на вход порогового органа
срабатывания ПО1.
Если значение сигнала превышает напряжение уставки сра-
батывания порогового органа ПО1, последний срабатывает и
разряжает накопитель Н на обмотку срабатывания блока инди-
кации БИ. При этом флажок индикатора поворачивается к
окошку стороной, окрашенной в яркий цвет и таким образом
указатель дает сигнал о КЗ на контролируемом участке сети.
При включении линии в работу после устранения КЗ или после
успешного АПВ появляется напряжение на выходе элемента
отбора ЭО. При этом вновь заряжается накопитель Н и сраба-
тывает пороговый орган ПО2, который переводит блок индика-
ции в исходное состояние. Для исключения срабатываний ука-
зателя от тока нагрузки в указателе предусмотрены элемент
контроля напряжения ЭН и разрядный элемент РЭ, которые при
отключении линии разряжают накопитель Н. Для исключения
излишних срабатываний при кратковременных бросках тока
нагрузки используются ограничитель сигнала ОС и интегра-
тор И.
Ограничитель сигнала ОС ограничивает приращение напря-
жения на выходе максиселектора МС до значения, соответству-
ющего минимальному току КЗ, а интегратор И имеет постоян-
ную времени интегрирования, при которой выходной сигнал
интегратора достигает максимального значения через 0,1 с. Ог-
раничитель ОС используется для стабилизации времени интег-
рирования, которое выбрано' с учетом минимального времени
отключения КЗ. Источник опорного напряжения ИН позволяет
устанавливать стабильный порог срабатывания указателя.
50
Основные технические данные указателей типа УКЗ. Указа-
тели предназначены для определения поврежденного участка
при междуфазных КЗ в сети 6—10 кВ. Допускается использова-
ние указателя на линиях 20—35 кВ.
Указатель срабатывает при резком увеличении тока в прово-
дах контролируемой линии на 50 А и более. Возврат указателя
обеспечивается при протекании тока в цепи отбора напряжения
50 мкА и более. Работа указателя обеспечивается при токах
нагрузки линии до 100 А.
Флажок индикатора имеет площадь 5 см2. Указатель обес-
печивает возможность контроля исправности в процессе эксплу-
атации.
Рабочий диапазон температур от —45 до Ц-50° С.
Указатель отключения выключателей типа КСВ предназна-
чен для контроля аварийного отключения сетевых выключателей
в электрических сетях 6—35 кВ. Принцип действия указателя
основан на использовании диагностического контроля отключе-
ния выключателя путем анализа параметров аварийного режи-
ма в контролируемой сети.
При использовании в сети 35 кВ указатель устанавливает-
ся на линии 35 кВ (рис. 17, а) и осуществляет контроль аварий-
ных отключений выключателей 35 кВ (/ и 2) и выключателей
10 кВ (3—16) с указанием их номеров.
Рис. 17. Установка указателя аварийного отключения выключателя КСВ на линии
35 кВ (а); изменение тока линии Л при аварийном отключении выключателя сети,
оснащенного устройством однократного (б) и двукратного (в) АПВ
51
Указатель содержит блок выявления броска тока БТ, под-
ключенный к трансформаторам тока контролируемой линии,
блок контроля интервалов времени между бросками тока БК,
блок логических операций БЛ, блок индикации номера аварий-
но отключенного выключателя БИ, блок сброса информации
БС и блок опробования БО. Указатель фиксирует аварийное
отключение выключателей, оснащенных устройством однократ-
ного и двукратного АПВ.
Признаком аварийного отключения выключателя, оснащен-
ного устройством однократного АПВ, например выключателя
1 при КЗ в точке К1, служит появление на входе устройства
КСВ двух импульсов тока КЗ с заданным интервалом времени
/2— /з между импульсами (рис. 17, б). Выдержка времени уст-
ройств АПВ контролируемых выключателей устанавливается
различной, например АПВ выключателя 1 имеет выдержку 5 с,
выключателей 2 и 3 — соответственно 7 и 9 с, и т. д.
При появлении на входе блока БТ импульсов тока КЗ с ин-
тервалами времени t\—12 и /3 — /4 на выходе блока возникают
соответствующие сигналы, поступающие на вход блока контро-
ля БК, который фиксирует возникновение импульсов тока КЗ,
а также интервал между этими импульсами /2— С-
Блок логических операций БЛ по длительности зафиксиро-
ванного интервала времени между бросками тока КЗ опреде-
ляет номер аварийно отключившегося выключателя и выдает
команду в блок индикации БИ, на цифровом табло которого
появляется номер этого выключателя. Сброс информации осу-
ществляется от блока сброса БС. Блок опробования БО позво-
ляет в процессе эксплуатации проверить исправность устройства.
Признаком аварийного отключения выключателя, оснащен-
ного устройством двукратного АПВ, например выключателя 15
при КЗ в точке К2, служит появление на входе устройства КСВ
трех импульсов тока КЗ (импульсы с интервалами времени
Л—/2, t3— К и К — К на рис. 17, в) с заданным интервалом вре-
мени между первым и вторым импульсами. При этом блок ло-
гических операций БЛ по интервалу времени между первыми
двумя импульсами определяет номер аварийно отключившего-
ся выключателя, а также оснащенность этого выключателя
двукратным АПВ. При возникновении третьего импульса тока
КЗ в течение заданного времени (примерно 60 с) блок БЛ фик-
сирует аварийное отключение выключателя, в данном случае
выключателя 15. При отсутствии третьего импульса тока КЗ в
течение заданного времени, т. е. при успешном АПВ, фиксация
номера выключателя не производится и устройство возвраща-
ется в исходное состояние.
Число выключателей, контролируемых одним указателем
КСВ, зависит от стабильности характеристик используемых в
электрической сети устройств АПВ и может составлять от 3-—5
52
(при использовании устройств' АПВ с погрешностью ±20%)
до 20—25 (при использовании устройств АПВ с погрешностью
±3%).
Указатель КСВ может использоваться также непосредствен-
но в электрических сетях 10 кВ для контроля аварийных отклю-
чений секционирующих выключателей 10 кВ. При этом устрой-
ство КСВ устанавливается на вводах к шинам 10 кВ подстан-
ции.
Основные технические данные указателей КСВ. Указатели
предназначены для дистанционного контроля отключения вык-
лючателей 6—35 кВ при КЗ на присоединении за выключателем.
Указатель обеспечивает возможность контроля до 25 выклю-
чателей, оборудованных устройствами АПВ с погрешностью
±3%, и до 5 выключателей при погрешности устройств АПВ
±20%.
Указатель осуществляет контроль интервала времени меж-
ду первым и вторым импульсами тока КЗ в течение 0,5—15 с
и наличие третьего импульса тока КЗ в течение 60 с.
Питание указателя осуществляется от источника переменно-
го тока напряжением 100, 127 и 220 В. Потребляемая от ис-
точника питания мощность не превышает 50 В-А.
Указатель снабжен встроенным устройством для проверки
работоспособности в процессе эксплуатации.
Указатели поврежденных направлений типа УПН. В настоя-
щее время все большее распространение получает использова-
ние ответвлений от распределительных линий напряжением
НО—220 кВ. При этом в ряде случаев подстанции подключают-
ся к линии через отделители и разъединители.
При повреждении на любом участке такой линии (рис. 18)
поврежденный участок может быть отключен и питание подстан-
ции восстановлено. Для определения поврежденного участка
в подобных случаях могут быть использованы фиксирующие при-
боры, установленные на подстанциях ПС1 и ПС2, или указате-
ли поврежденного участка, контролирующие со стороны подстан-
ции ПСЗ направление протекания мощности к месту повреж-
Рис. 18. Схема питания подстанции без
выключателей со стороны высшего на-
пряжения
Рис. 19. Структурная схема указателя
УПН-1
53
дения. Второй вариант более эффективен, так как позволяет
определить поврежденный участок значительно скорее.
В качестве указателей поврежденного участка на таких под-
станциях могут быть применены простейшие устройства, исполь-
зующие.для отбора информации о параметрах аварийного режи-
ма упрощенные датчики тока и напряжения. В Союзтехэнерго
разработан вариант указателя типа УПН-1, определяющего
поврежденный участок сети по направлению протекания мощ-
ности при КЗ на землю. В качестве датчика тока в устройстве
применен фильтр токов нулевой последовательности, выполнен-
ный на магнитных трансформаторах тока типа ТВМ, использу-
емых в комплекте защиты ТЗК-1 рижского опытного завода
«Энергоавтоматика».
В качестве датчика напряжения в устройстве может быть
применен .обычный измерительный трансформатор напряжения
с обмотками, соединенными в разомкнутый треугольник, либо
фильтр с емкостным отбором напряжения.
Указатель УПН-1 (рис. 19) содержит датчики тока BI и на-
пряжения BU, реле тока КА, напряжения KV и направления
мощности KW, реле времени КТ, элемент памяти П, логические
элементы И, НЕТ и замедленное выходное реле KL. Датчики
устанавливаются на конструкции одного из релейных разъеди-
нителей (или отделителей), например на конструкции разъеди-
нителя QR3 (см. рис. 18) в соответствии с рекомендациями инст-
рукции по эксплуатации устройства ТЗК-1.
Реле KV питается от датчика фазного напряжения линии или
от трансформатора собственных нужд подстанции и в нормаль-
ном режиме находится в сработанном состоянии.
При КЗ на контролируемом участке, например на участке
I (см. рис. 18) срабатывают реле КА и KW и через элемент И
воздействуют на реле КТ. Последнее срабатывает с заданной
выдержкой времени и подает сигнал на элемент памяти П, за-
поминающий информацию в течение заданного времени.
Повреждения на участках I и II линии сопровождаются от-
ключением подстанции ПСЗ. При этом реле КА и KV возвра-
щаются в исходное положение и через элемент НЕТ вместе с
элементом 77 воздействуют через элемент И на выходное реле
KL. Последнее срабатывает, указывая поврежденный участок.
Информация о поврежденном участке позволяет персоналу под-
станции быстро отключить участок 7 и восстановить питание
подстанции по участку II. Контакты выходного реле указателя
могут быть использованы в схеме подстанционной автоматики
для автоматического отключения отделителя поврежденного
участка в бестоковую паузу, следующую за первым циклом АПБ.
Контроль наличия напряжения на линии с помощью реле
KV позволяет выполнить устройства селективными — дейст-
вующими при повреждениях только на участках питающей ли-
54
нии I и II. При повреждениях на соседних: линиях выходное реле
устройства не срабатывает из-за отсутствия разрешающего сиг-
нала от реле KV. В указателе может быть использован орган
направления мощности, реагирующий на междуфазные пов-
реждения. При этом в качестве датчика тока в указателе может
быть использован упрощенный фильтр токов обратной последо-
вательности.
Рассмотренный принцип выполнения направленного указа-
теля поврежденного участка положен в основу устройства типа
УПН-1. Этот указатель предназначен для определения повреж-
денного участка линий НО—220 кВ, питающих подстанцию без
выключателей со стороны высшего напряжения. Указатель раз-
работан с использованием элементов комплексного устройства
защиты типа ТЗК-1.
В качестве датчика тока в указателе используется фильтр
токов нулевой последовательности с применением магнитных
трансформаторов Т1 — ТЗ (рис. 20) типа ТВМ. Трансформато-
ры ТВМ позволяют устанавливать их на типовых конструкциях
отделителей и разъединителей. Для настройки фильтра исполь-
зуется корректор в виде резисторов R4 — R6.
В качестве датчика напряжения в схеме можно применить
фильтр напряжения нулевой последовательности с использова-
нием измерительных конденсаторных ввддов (С/ — СЗ), пред-
назначенных для подключения приспособления для измерения
напряжения ПИН. Отбор напряжения от фаз А, В и С линии
производится через емкости С4 — С6 основной изоляции вводов.
Для настройки фильтра используются резисторы — R6.
Релейная часть устройства содержит реле тока КА, реле
контроля напряжения KV, два реле направления мощности 1RW и
2KW, два реле времени 1КТ и 2 КТ и два замедленных выход-
Рис. 20. Принципиальная схема указателя УПН-1
55
ных p&ie 1KL и 2KL. Эта часть схемы работает в соответствии
с логической схемой, представленной на рис. 19. Имеются два
комплекта аппаратуры, действующей при повреждении на лю-
бом (/ или II) участке линии.
Основные технические данные указателя типа УПН-1. Ука-
затели предназначены для определения поврежденного участка
линий ПО—220 кВ, питающих подстанции без выключателей
со стороны высшего напряжения.
Ток срабатывания устанавливается в пределах 100—1000 А
при использовании в установках 110 кВ и 200—2000 А — в ус-
тановках 220 кВ. Правильная работа обеспечивается, если нап-
ряжение нулевой последовательности составляет более 0,05 зна-
чения номинального напряжения установки.
Рабочий диапазон температур от —40 до +40° С.
На ВЛ ПО—750 кВ могут быть эффективно использованы
простые топографические указатели направлений к месту пов-
реждения, основанные на контроле протекания составляющих
тока повреждения на участках троса. Союзтехэнерго совместно
с МИИСП разработаны принципы выполнения новых указате-
лей направления к месту повреждения на линиях с тросом ти-
пов УПН-2 и УПН-3 с автоматическим возвратом [13].
Указатель типа У ПН-2 (рис. 21, а) предназначен для уста-
новки на ВЛ через участки протяженностью 10—15 пролетов.
Он содержит преобразователи тока 1ПТ — ЗПТ, фазосравни-
вающие элементы 1ФС и 2ФС, элементы фиксации 1ЭФ и 2ЭФ,
элементы индикации 1ЭИ и 2ЭИ и элемент возврата ЭВ. На
рисунке показана установка указателя на анкерной опоре, где
трос Т крепится к опоре через изоляторы И, а заземляется пе-
ремычками. Буквами А, В и С обозначены фазные провода ли-
нии.
При КЗ на участке линии со стороны преобразователя 1ПТ
Рис. '21. Структурные схемы указателей направления к месту повреждения ВЛ с
тросом: . .
ft1— УПН-2} б — упн-з
56
составляющая тока повреждений в опоре /р совпадает. по-нап-
равлению с составляющей тока повреждения I" в ближнем к
месту повреждения участке троса. При этом к фазосравниваю-
щему элементу 2ФС от преобразователей 1ПТ и 2ПТ подводят-
ся сигналы, совпадающие по направлению с учетом полярности
преобразователей. На выходе фазосравнивающего элемента по-
является сигнал, вызывающий срабатывание элемента фикса-
ции 2ЭФ с элементом индикации 2ЭИ, указывающим направле-
ние к месту повреждения ВЛ.
При повторных КЗ и изменении направлений контролируе-
мых токов (совпадении по направлению составляющих 10 и Гт)
элемент фиксации 2ЭФ возвращается в исходное положение,
а элемент фиксации 1ЭФ фиксирует новое направление к месту
повреждения.
Фазосравнивающие элементы могут быть выполнены с ис-
пользованием опорных диодов, а в качестве элементов фиксации
могут быть использованы двухпозиционные реле. В качестве
элемента индикации могут быть использованы стационарные
индикаторы (например, звуковые) либо цереносные, контроли-
рующие состояние элемента фиксации по положению выходно-
го контакта последнего.
Указатель типа УПН-3 (рис. 21, б) предназначен для опре-
деления направления к месту повреждений на линии электропе-
редачи с ответвлениями. Указатели устанавливаются на линии
в точках ответвлений. Указатели содержат -преобразователи
тока 1ПТ — ЗПТ, включенные в цепи участков троса Т, фазо-
сравнивающие элементы фиксации 1ЭФ — 2ЭФ, элементы инди-
кации 1ЭИ — 2ЭИ и элемент возврата ЭВ. Буквами А, В и. (J
обозначены фазные провода линии.
При КЗ на участке линии, контролируемом преобразовате-
лем 2ПТ или ЗПТ, срабатывает соответственно элемент фикса-;
ции 1ЭФ или 2ЭФ. При повреждении участка линии до ответе?
ления срабатывают элементы фиксации 1ЭФ и 2ЭФ. ,
Результаты испытаний показывают, что составляющие тока
замыкания на реальных ВЛ снижаются до 5 А в опоре и 20—
30 А в тросе практически через 15—30 пролетов от места замы-
кания. Для эффективного применения указатели типа УПН-2
должны реагировать на значения тока соответственно 25 А в
тросе и 5 А в опоре. При этом контролируемые указатели участ-
ка линии превышают по протяженности участки, выделяемые
дистанционными средствами ОМП, что обеспечивает правиль-
ность действия указателей во всех режимах работы линии.
Указатели модификации УПН-3, реагирующие на вынужденную
составляющую тока в тросе ВЛ, практически могут не иметь
ограничений по длине контролируемого ответвления линии.
Указатели направлений к месту повреждения достаточно
просты и могут изготавливаться силами энергосистем. Промыш-
57
ленное освоение этих устройств намечается осуществить в 1989^
1990 гг.
Указатели опор с поврежденной- изоляцией типа У ПИ-1 вы-
полняются в виде двух блоков: стационарного — с элементом
памяти, устанавливаемого на опоре, и переносного, используе-
мого для контроля срабатывания и для возврата всех реагирую-
щих блоков контролируемой линии.
Указатели основаны на использовании магнитных запоми-
нающих элементов. Стационарный блок этих указателей содер-
жит элемент памяти из магнитотвердого материала, намагни-
ченного в определенном направлении. При повреждении изоля-
ции контролируемой опоры по металлическим деталям опоры
протекает ток повреждения и его магнитным полем элемент
памяти перемагничивается. Контроль состояния намагниченное-
ти и возврат элемента памяти в исходное состояние произво-
дятся с помощью переносного блока контроля.
Указатели УПИ-1 имеют несколько исполнений (рис. 22),
различающихся выполнением стационарных блоков, что позво-
ляет использовать указатели на линиях как с железобетонными,
так и металлическими опорами. Стационарный блок указателя,
предназначенного для линий с железобетонными опорами
(рис. 22, а), выполнен в виде кольца 1 из магнитотвердого ма-
териала и магнитопровода 2 из листовой электротехнической
стали, используемого одновременно для крепления блока к опо-
ре 3. Магнитопровод 2 состоит из двух половин, соединяемых
с помощью металлических скоб 4.
При установке указателей в эксплуатацию кольца намагни-
чиваются постоянным дугообразным магнитом в вертикальном
направлении, как показано на рис. 22, а. Магнитные элементы
сохраняют остаточную намагниченность длительное время.
При повреждении изоляции контролируемой опоры по металли-
ческим деталям опоры протекает ток. Магнитный поток, замы-
кающийся по кольцу из элементов 1 и 2, производит перемагни-
чивание кольца 1 так, что магнитный потенциал точек N и S
становится одинаковым.
В качестве индикатора для проверки состояния намагничен-
ности запоминающего элемента в устройстве используется пе-
реносный индикатор (рис. 22, б) с магнитоуправляемым контак-
том. Схема индикатора содержит несимметричный мультивибра-
тор на транзисторах VT1 и VT2, при этом в качестве нагрузоч-
ного сопротивления транзистора Т1 используется катушка /С,
расположенная вблизи магнитоуправляемого контакта. При на-
жатии кнопки SB через обмотку /С периодически с частотой ра-
боты мультивибратора протекает ток и соответственно периоди-
чески замыкается магнитоуправляемый контакт. При этом
сигнальная лампа HL горит мигающим светом. При расположе-
нии ферромагнитных стержней И индикатора вблизи магнитного
кольца 1 опоры с неповрежденной изоляцией магнитоуправля-
емый контакт удерживается в замкнутом состоянии магнитным
полем кольца и лампа начинает гореть непрерывно. При рас-
положении индикатора вблизи кольца опоры, перемагниченного
током повреждения, лампа продолжает гореть мигающим светом,
что свидетельствует об имевшем место протекании по опоре тока
повреждения и возможном повреждении изоляции.
Стационарный блок варианта указателя, предназначенного
для использования на линиях с металлическими опорами
(рис. 22, в), выполняется в виде кольца 1 из магнитотвердого
материала, пластин 2 и фиксаторов 3 из магнитомягкого мате-
риала. Фиксаторы используются в качестве магнитопровода и
для крепления запоминающего элемента к элементу опоры,
например к поясному уголку 4. При этом сам уголок 4, по кото-
59
рому протекает контролируемый ток, используется также в ка-
честве магнитопровода.
Пластины 2 могут быть прикреплены к элементу опоры свар-
кой (рис. 22, г), при этом фиксаторы не используются.
Выполнение контрольного индикатора позволяет произво-
дить достаточно просто проверку его исправности в процессе
эксплуатации. Для этой цели к включенному индика-
тору подносится магнит элемента возврата. Если при прибли-
жении магнита на установленное инструкцией расстояние лампа
индикатора перестает гореть мигающим светом и начинает го-
реть непрерывно, то индикатор исправен.
Основные технические характеристики указателей УПИ-1.
Указатели типа УПИ предназначены для определения опор с
поврежденной изоляцией при устойчивых и неустойчивых КЗ
на линиях 110 кВ и выше. Указатели могут быть использованы
также для определения опоры с поврежденной изоляцией при
двойных замыканиях на землю на линиях 6—35 кВ.
Указатель УПИ-1 при установке на железобетонной опоре
срабатывает при протекании по опоре тока повреждения около
300 А при длительности протекания более 0,1 с.
60
При установке на элементе металлической опоры указатель
срабатывает при протекании по контролируемому элементу тока
повреждения около 200 А при длительности протекания более
0,1 с.
Стационарные блоки указателя УПИ-1 позволяют установку
указателя на железобетонных опорах диаметром до 550 мм и ме-
таллических опорах с уголками размерами от 50X50 до 160Х
X 160 мм.
Указатели УПИ-1 поставляются заводом в комплекте 50 ста-
ционарных блоков, 2 индикатора и 2 элемента возврата.
Указатель поврежденной гирлянды типа УПГ предназначен
для определения места перекрытия гирлянды изоляторов при
устойчивых и неустойчивых КЗ на линиях ПО кВ и выше.
Указатель содержит реагирующий элемент 1 (рис. 23, а),
выполненный из стальной проволоки, муфту 2 для скрепления
концов реагирующего элемента и три сигнальных флажка 3.
Указатель устанавливается на шапке верхнего изолятора гирлян-
ды. Размеры и выполнение элементов указателя представлены
на рисунке.
Сигнальные флажки обеспечивают возможность визуальной
индикации наличия индикатора на гирлянде с земли и с верто-
лета на расстоянии до 50—70 м.
При перекрытии гирлянды электрической дугой реагирующий
элемент указателя частично сгорает. При этом благодаря пру-
жинистым свойствам реагирующий элемент распрямляется и
указатель падает на землю. Муфта указателя позволяет про-
изводить установку и снятие его без разборки гирлянды.
Реагирующий элемент выполняется из оцинкованной
проволоки, что гарантирует продолжительный срок службы до
6—10 лет.
При использовании для реагирующего элемента проволоки
диаметром 1,5 мм указатель реагирует на ток дугового пере-
крытия гирлянды 1 кА и выше при длительности про-
текания тока 0,1 с и более. При протекании тока в течение
более 0,1 с указатель срабатывает при меньших значениях токй
(рис. 23, б).
Основные технические характеристики указателей УПГ. Ука-
затель реагирует на ток дугового перекрытия гирлянды 1 кА и
выше при длительности протекания тока 0,1 с и более.
Реагирующий элемент выполнен из стальной оцинкованной
проволоки по ГОСТ 1526—81 * или ГОСТ 15892—70*.
Сигнальные флажки окрашены в желто-оранжевый цвет.
Конструкция замка обеспечивает возможность скрепления кон-
цов реагирующего элемента без применения инструмента и ус-
тановку указателя без разборки гирлянды.
Рабочий диапазон температур от —50 до -(-50° С.
61
7. ПРИМЕНЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Накопленный к настоящему времени опыт эксплуатации ука-
зателей участков и опор с поврежденной изоляцией позволяет
рекомендовать ряд уточнений и дополнений к указаниям завод-
ских инструкций при применении и техническом обслуживании
устройств.
Указатели поврежденного участка УПУ-1 выпускаются за-
водом настроенными на ток срабатывания 50 или 100 А для
принятого расчетного расположения проводов на опоре согласно
рис. 24, а. При других расстояниях и расположении проводов
значения тока срабатывания приведены в заводской документа-
ции.
. Ток срабатывания /с указателя УПУ-1 должен удовлетворять
соотношению
1,5/ут "С; А
где /к — минимальное значение тока двухфазного КЗ в наиболее
удаленной точке участка линии, расположенной за местом уста-
новки указателя; /2т — суммарный номинальный ток трансфор-
маторов, установленных за указателем.
Если ток срабатывания не удовлетворяет этому соотноше-
нию, то производится перенастройка указателя.
Проверка тока срабатывания осуществляется путем подачи
тока либо во вспомогательную обмотку сердечника со снятием
крышки указателя, либо в дополнительную обмотку из трёх
витков, намотанную на корпус указателя. Уставке 50 А соот-
ветствует ток в дополнительной обмотке 1 А, уставке 100 А--
ток 2 А.
Рис. 24. Установка указателя -УПУ-1:
а вариант установки указателя на опоре ВЛ; б—вариант установки изолятора на
проводе ВЛ
62
Настройка указателя на заданный ток срабатывания npot
изводится с помощью резистора R6 и перемычки П (см. рис. 14).
Проверка узла возврата производится путем подачи через кон-
денсатор или резистор на контакты 1—3 разъема переменного
тока 20 мкА. При этом токе указатель должен надежно воз-
вращаться в исходное состояние.
В качестве отбора напряжения для указателя УПУ-1 исполь-
зуется подвешенный в одном пролете дополнительный провод
или изолятор, например, типа ПС-70. Крепление изолятора к
проводу линии может осуществляться стандартными крепеж-
ными элементами либо с помощью специального держателя
(рис. 24, б).
По этому способу в головке изолятора просверливаются
два дополнительных отверстия диаметром 6—7 мм, в которые
устанавливается стальной прут диаметром 5 и длиной 380 мм/
который затем изгибается, как показано на рисунке. Изолятор
подвешивается на провод линии таким образом, чтобы провод
проходил через держатель «змейкой». Держатель дополнитель-
но закрепляется к проводу алюминиевой жилой.
Поврежденный участок при отключении линии определяется
проверкой состояния указателей с помощью контрольного ин-
дикатора, укрепленного на изолирующей штанге.
Указатели УПУ-1 имеют контактный выход, который может
быть использован для передачи информации о срабатывании
на питающую подстанцию с помощью известных каналов связи:
Указатель УПУ-1 может быть использован и в сочетании с более
простыми схемами дистанционной передачи информации, на-
пример с использованием резонансного контура.
Устройство (рис. 25) состоит из указателя серии УПУ-1,
резонансного контура РК и блока контроля БА. Резонансный
/ 02 оз
Рис. ,25. Вариант применения указателя УПУ-1 с дистанционной пере-
дачей информации ,
63
контур может быть выполнен в виде конденсаторов CJ и С2 и
катушки индуктивности L1, контур подключен между одним из
проводов контролируемой линии и землей. При рабочем режиме
линии катушка индуктивности L1 и конденсатор С2 зашунти-
рованы контактом К1 реле К и контур PR практически не влияет
на сопротивление линии относительно земли.
При срабатывании указателя размыкается контакт К1 и на
частоте настройки контура сопротивление линии относительно
земли изменяется. Резонансные контуры указателей, установ-
ленных на линии, настраиваются на разные частоты. На других
линиях данной сети частоты настройки контуров могут повто-
ряться.
Блок контроля содержит конденсатор СЗ и дроссель L2,
служащие для присоединения к линии, и измерительное устрой-
ство ИУ для регистрации изменения входного сопротивления
линии на частотах настройки резонансных контуров указателей,
установленных в сети. Измерительное устройство включает в
себя генератор звуковой частоты, поочередно настраиваемый
в процессе измерений на частоты настройки этих контуров.
При отключении линии от релейной защиты происходит
запуск измерительного устройства, которое после завершения
цикла измерений замыкает цепи сигнальных ламп, соответст-
вующих сработавшим УПУ-1. При этом может быть получена
информация и о зоне неустойчивого повреждения, если полный
цикл измерений укладывается в бестоковую паузу АПВ.
Указатели короткого замыкания типа УКЗ выпускаются
настроенными на порог срабатывания 50 А для принятого рас-
четного указателя относительно проводов линии (рис. 26). Порог
срабатывания соответствует броску тока в проводах.контро-
Рис. 26. Установка указателя УКЗ на железобетонной опере
(а) и деревянной опоре (б)
64
лируемого участка линии при КЗ. Надежное срабатывание
указателя обеспечивается при скачкообразном увеличении тока
на 50 А, если ток предварительной нагрузки не более 100 А,
т. е. указатель отстроен от тока нагрузки.
При расположении указателя относительно проводов конт-
ролируемого участка, как показано на рис. 26, Т-образный
магнитный датчик обеспечивает одинаковую чувствительность
указателя ко всем видам двухфазных КЗ и при трехфазном КЗ.
Выходное напряжение датчика равно максимальному зна-
чению одной из двух обмоток. При КЗ на фазах АВ и ВС чув-
ствительность указателя (рис. 26, а) определяется сердечни-
ком 1, который контролирует ток в проводе А. При КЗ на фазах
ВС чувствительность указателя определяется сердечником 2,
в котором суммируются магнитные истоки токов фаз В и С.
При изменении расстояний Ц и /2 порог срабатывания изме-
няется пропорционально этому изменению. При увеличении
расстояния /| между проводами ВС пропорционально возрастает
порог срабатывания при коротком замыкании на фазах ВС,
при увеличении расстояния /2 возрастает порог срабатывания
при коротких замыканиях на АВ и ВС.
Проверка тока срабатывания указателя осуществляется
путем подачи тока в дополнительную обмотку из трех витков
провода, намотанных на корпус перпендикулярно вертикальной
и горизонтальной осям указателя. Порогу срабатывания 50 А
соответствует срабатывание указателя при подаче толчком тока
1 А в дополнительную обмотку, расположенную перпендикулярно
вертикальной оси, и —1,5 А в обмотку, расположенную пер-
пендикулярно горизонтальной оси.
Проверка узла возврата производится путем подачи на
входные зажимы 1—3 блока возврата указателя переменного
тока значением 50 мкА. При этом токе указатель должен на-
дежно возвращаться в исходное состояние.
Указатель обеспечивает возможность контроля исправности
в процессе эксплуатации с помощью магнита. При поднесении
магнита к месту, указанному на корпусе указателя, последний
срабатывает.
На деревянных опорах с расположением среднего провода
слева (рис. 26, б) указатель устанавливается симметрично
относительно оси опоры. На деревянных опорах с расположением
среднего провода справа от указателя и на железобетонных
опорах указатель устанавливается со смещением относительно
оси опоры влево на 5 см.
В качестве отбора напряжения для указателя УКЗ исполь-
зуются два подвесных изолятора, например, типа ПС-70. За-
крепление изоляторов к проводам осуществляется стандартными
элементами либо с помощью специального держателя (см.
рис. 24, б). Провода от указателя подсоединяются к серьгам
3-957
65
изоляторов при помощи специальных скоб, входящих в мон-
тажный комплект.
Указатели УПУ-1 и УКЗ устанавливаются на различных
участках сети в зависимости от характера контролируемой
линии. На линиях с короткими ответвлениями указатели рекомен-
дуется устанавливать по стволу линии за местом ответвления. На
линиях с коротким стволом и длинными ответвлениями указатели
устанавливаются на ответвлениях вблизи мест разветвлений.
На линиях с длинным стволом и длинными ответвлениями ука-
затели рекомендуется устанавливать в начале ответвлений и на
стволе линии за местом разветвления.
Высокая эффективность внедрения указатели УПУ-1 и УКЗ,
рост, нагрузок и повышение требований к надежности электро-
снабжения потребителей распределительных сетей делают це-
лесообразным сокращение протяженности участков линии, при-
ходящейся на один указатель этого типа до 2—5 км.
В частности, при решении вопроса о целесообразности уста-
новки указателя на ответвлениях следует учитывать, что во
многих случаях проезд на автомашине по трассе ответвления
невозможен и поиск места повреждения приходится производить
пешком. В этих случаях проход по трассе ответвления обычно
происходит дважды — от начала ответвления до конца и обрат-
но. Поэтому представляется целесообразным устанавливать
указатели на ответвлениях, суммарная протяженность которых
превышает 1,5—2 км. Необходимо отметить, что не всегда
целесообразно начинать осмотр поврежденного участка с го-
ловной его части. Так, например, если участок линии с двух
сторон оснащен указателями, а дорога от начала участка к его
концу не проходит вблизи трассы участка, то осмотр этого
участка, как правило, должен начинаться с конца, если будет
установлено, что указатель в конце участка не сработал и,
следовательно, повреждение находится на рассматриваемом
участке.
Если в сети имеются труднодоступные участки, осмотр ко-
торых связан с большими затратами времени, целесообразна
установка указателя для контроля этого участка, даже если
протяженность участка составляет всего 1—2 км.
Указатели отключения выключателей типа КСВ рекомен-
дуется использовать в распределительных сетях 6—35 кВ. При
установке на линиях 35 кВ, питающих подстанции 35/10 кВ,
указатель используется для контроля аварийных отключений
выключателей линии 35 кВ и присоединений 10 кВ, питаемых
от линии подстанций. При установке на вводах к шинам 10 кВ
подстанций 35/10 кВ указатель используется для контроля
аварийных отключений секционирующих выключателей присое-
динений 10 кВ подстанции. Диагностический способ, на основе
которого указатель различает аварийно отключившийся выклю-
66
чатель, отличается высокой достоверностью. Однако для по-
лучения достоверной информации об аварийном отключении
выключателей число контролируемых указателем выключателей
должно быть выбрано таким, чтобы с учетом возможного раз-
броса временных характеристик устройств АПВ значение вре-
мени первой бестоковой паузы находилось в контролируемом
интервале времени. Ступень различия контролируемых интер-
валов времени в указателе может быть установлена от 0,5 до
Зев зависимости от точности используемых в сети устройств
АПВ. При использовании устройства АПВ-2П с погрешностью
±20% ступень интервалов времени может быть установлена
равной 3 с. При длительности бестоковых пауз АПВ от 2 до 20 с
один указатель может контролировать отключение шести-семи
выключателей. При использовании устройства АПВ с более
стабильными временными характеристиками, например устрой-
ства АПВ-2М с погрешностью до ±3% (серийный выпуск
АПВ-2М освоен с 1988 г.), ступень различия временных интер-
валов может быть установлена равной 0,5—1 с. При этом число
контролируемых одним указателем выключателей может быть
увеличено до 20—25.
Указатели опор с поврежденной изоляцией типа УПИ-1 ре-
комендуется использовать в первую очередь на ВЛ 110 кВ и
выше без грозозащитного троса. На этих линиях указатели
позволяют четко определять опору с поврежденной изоляцией.
Указатели могут быть использованы и на линиях с тросом для
уточнения участка линии с поврежденной изоляцией. Однако
при этом следует учитывать, что при КЗ на линии указатели
срабатывают на ряде опор и что длина выделенного указате-
лями участка линии при этом зависит от значения полного
тока повреждений и сопротивлений заземления опор линии.
При использовании топографических указателей на ВЛ с
грозозащитным тросом необходимо учитывать особенности рас-
пределения тока по опорам.
При перекрытии изоляции опоры ВЛ с тросом ток повреж-
дения протекает к земле как по опоре с поврежденной изоля-
цией, так и через трос по соседним опорам. Из-за падения
напряжения на участках тросов между опорами значения со-
ставляющих тока, протекающих через опоры в землю, умень-
шаются по мере удаления от опоры с поврежденной изоляцией.
С учетом допущений о равенстве сопротивлений участков
тросов в пролетах /?, и равенстве сопротивлений заземления
опор /?0 значения свободных составляющих тока повреждения
/3, протекающих через п пролетов линии в тросе /т„ и опоре
Ion, для ВЛ могут быть определены с помощью выражений
/Тп^/Зе"^,
/о„ = /з(1-е
67
где
Р=д/А’т//?0.
Из приведенных соотношений следует, что значения состав-
ляющих тока повреждения на участках троса и в опорах ВЛ
по мере удаления от опоры с поврежденной изоляцией умень-
шаются по экспоненциальному закону. Уменьшение этих со-
ставляющих происходит тем быстрее, чем больше сопротивление
участка троса по сравнению с сопротивлением заземления опор.
Напряжение U3 на опоре с поврежденной изоляцией
U3 = IQ.0RQ = IW~e~^,
где /о о— составляющая тока замыкания, протекающая по опоре
с поврежденной изоляцией.
На рис. 27, а показаны расчетные и экспериментальные за-
висимости, характеризующие снижение протекающей по опоре
составляющей тока замыкания от номера п и значения сопро-
тивления опоры /?0- Пунктиром на рисунке показана зависи-
мость, полученная на реальной ВЛ при сопротивлениях за-
землений опор 10—15 Ом. На рис. 27, б показаны зависимости
составляющих тока 10п в опорах ВЛ от номера опоры п и зна-
чения сопротивлений заземления опор Ro при токах повреждения
13, равных 1 и 3 кА.
Протяженность участка линии с тросом, на котором могут
сработать топографические указатели, существенно зависит от
значений тока повреждений и сопротивления заземлений опор.
Практически при больших кратностях тока повреждений вы-
деленный указателями участок может содержать от 2 до 20 опор.
При решении вопроса о целесообразности применения указа-
телей опор с поврежденной изоляцией на ВЛ с тросом могут
быть использованы приведенные методические приемы.
Рис. 27. Расчетные и экспериментальные зависимости, характеризующие
распределение тока КЗ по опорам ВЛ с тросом
68
Рис. 28. Установка указателей УПИ-1 и УПГ на желе-
зобетонной опоре (а) и металлической опоре (б)
При использовании указателей опор с поврежденной изо-
ляцией, имеющих сравнительно большой ток срабатывания
(200—300 А), на ВЛ с тросом следует также учитывать, что
по опоре с поврежденной изоляцией протекает лишь часть тока
повреждения, значение которой при сопротивлении заземлений
опор примерно 5—15 Ом практически может быть меньше пол-
ного тока повреждения в 5—10 раз.
Воспринимающие элементы указателей УПИ-1 устанавли-
ваются на контролируемых опорах на высоте 1,5—2 м от по-
верхности земли (рис. 28, варианты I и II). Воспринимающие
элементы могут дополнительно устанавливаться и на консолях
траверс металлических опор для непосредственного определения
поврежденной гирлянды изоляторов.
При установке воспринимающих элементов на железобе-
тонных опорах с малым диаметром ма'гнйтопровод может быть
69
укорочен до необходимой длины. При установке воспринима-
ющих элементов на металлических опорах и креплении магни-
топровода сваркой магнитную шайбу на время сварки следует
снять, так как при нагревании шайба может потерять магнитные
свойства.
После установки воспринимающих элементов на опоры маг-
нитные шайбы всех элементов намагничиваются дугообразным
магнитом. При намагничивании шайб магнит прикладывается
к шайбе так, чтобы конец магнита, обозначенный «Верх», был
приложен к верхней точке шайбы, а другой конец магнита —-
к нижней точке шайбы. После намагничивания шайбы магнит
резко удаляется от последней, такая операция повторяется
несколько раз.
При определении опоры с поврежденной изоляцией контроль-
ный индикатор во включенном состоянии (при этом сигнальная
лампа индикатора горит мигающим светом) подносится к уста-
новленной на опоре магнитной шайбе так, чтобы стержень ин-
дикатора, обозначенный «Верх», был приложен к верхней точке
шайбы, а другой стержень соответственно к нижней точке
шайбы. Если сигнальная лампа продолжает гореть мигающим
светом, значит, по опоре протекает ток повреждения и ее изо-
ляция может быть повреждена. Если же лампа начинает гореть
непрерывным светом,— по опоре ток повреждения не протекал
и соответственно изоляция опоры не повреждена.
До поиска места повреждения необходимо проверить рабо-
тоспособность контрольного индикатора. Для этого к включен-
ному индикатору подносится магнит, при этом верхний и нижний
концы магнита должны быть расположены против нижнего и
верхнего стержней индикатора. Контрольный индикатор рабо-
тоспособен, если при приближении магнита на расстояние 15—
35 мм сигнальная лампа индикатора начинает гореть непрерыв-
ным светом.
Указатели гирлянд с поврежденной изоляцией типа УПГ
рекомендуется использовать для определения места устойчивых
и неустойчивых повреждений на ВЛ НО кВ и выше при токах
короткого замыкания 1 кА и более. Указатели могут быть ис-
пользованы также на линиях 20—35 кВ для определения места
перекрытия линейной изоляции при двойных замыканиях на
землю. Применение указателей целесообразно на всех ВЛ НО кВ
и выше, но в первую очередь на линиях, подверженных частым
перекрытиям изоляции. При токе дугового перекрытия 1 кА
указатель срабатывает при длительности тока не более 0,1 с.
При протекании тока в течение времени более 0,1 с указатель
срабатывает при меньших значениях тока повреждения (см.
рис. 23).
Указатель устанавливается -на шапке верхнего изолятора
гирлянды без разборки гирлянды на линиях с металлическими
70
и железобетонными опорами (рис. 28, варианты III и IV). Реа-
гирующий элемент, сигнальные флажки и замок изготавлива-
ются из материала, не подверженного коррозии. Указатель
является устройством разового действия, не требует специаль-
ного технического обслуживания.
8. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ
Применение указателей участков с поврежденной изоляцией
особенно эффективно в распределительных сетях 6—35 кВ. Для
определения повреждений в этих сетях широко применяются
указатели серии УПУ-1. На конец 1987 г. в эксплуатации на-
ходилось свыше 14 тыс. указателей этого типа.
Результаты эксплуатации в течение многих лет большого
количества указателей УПУ-1 позволяют сделать выводы от-
носительно эффективности их применения и определить основ-
ные направления усовершенствования этих устройств.
По данным энергосистем, более 80% указателей УПУ-1
используются в сетях 6—10 кВ. При применении указателей
(в среднем четыре указателя на одну линию) среднее время
отыскания повреждения уменьшается с 5,2 до 2,7 ч. Годовой
экономический эффект от внедрения указателей составляет в
среднем 140 руб. на один указатель.
Большинство энергосистем в целом дает положительную
оценку работы указателей УПУ-1, но отмечается недостаточно
надежное крепление реле РП-4, завышенная уставка сраба-
тывания указателей, трудоемкость установки (до 10 чел.-ч и
более), отсутствие возможности контроля работоспособности
без демонтажа с опоры и большой разброс уставок при низких
температурах.
С 1986 г. рижским опытным заводом «Энергоавтоматика»
освоен серийный выпуск более совершенных указателей серии
УКЗ с визуальным контролем срабатывания. В этом указателе,
так же как и УПУ-1, используются для контроля параметров
аварийного режима магнитные датчики и емкостный отбор на-
пряжения, но для индикации срабатывания в устройстве исполь-
зован электромеханический индикатор.
Результаты испытаний и опытной эксплуатации указателя
УКЗ в энергосистемах подтвердили его эффективность. Указа-
тель прост в эксплуатации, монтаж указателя, по данным
Энергосистем, занимает не более 1 —1,5 ч. Обеспечивается на-
дежный визуальный контроль срабатывания указателя на рас-
стоянии не менее 30 м. Указатель обеспечивает возможность
контроля неисправности без снятия с опоры с помощью простого
магнитного элемента.
Указатели УПУ-1 и УКЗ используются при конкретном про-
ектировании Сельэнергопроектом.
71
Указатели аварийных отключений выключателей типа КСВ
испытаны в электрических сетях 10 и 35 кВ Целинэнерго и Ка-
рагандаэнерго. При испытаниях расстояния от указателя до
контролируемых выключателей составили от 10 до 142 км. Ре-
зультаты испытаний и опытной эксплуатации подтвердили ра-
ботоспособность и эффективность устройств. Серийный выпуск
указателей КСВ планируется с 1990 г. на Пятигорском электро-
механическом заводе ПО «Союзэнергоавтоматика».
Указатели опор с поврежденной изоляцией серии УПИ-1
используются в энергосистемах, в первую очередь на линиях
без грозозащитного троса и на линиях с тросом при сравни-
тельно малых кратностях тока повреждения. При больших
кратностях тока повреждения на линиях с тросом указатели
срабатывают на относительно большом участке, содержащем
до 10 опор и более.
Более эффективными при использовании на линиях с тросом
являются указатели гирлянд с поврежденной изоляцией типа
УПГ.
Результаты испытаний указателей УПГ в энергосистемах
подтвердили их работоспособность и высокую эффективность.
Указатели надежно срабатывают при токе дугового перекры-
тия гирлянды 1 кА и выше при длительности его протекания
0,1 с и более. Конструкция указателя обеспечивает индикацию
срабатывания визуальным осмотром с расстояния до 70 м без
применения оптических приборов.
Применение указателей существенно ускоряет отыскание
места повреждения. При использовании указателей УПГ на
линиях 110 кВ годовой экономический эффект в среднем состав-
ляет 4,2 руб. на один указатель при стоимости указателя 1,5 руб.
Глава третья
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА
ЗЕМЛЮ НА ЛИНИЯХ 6—35 кВ
9. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ
Воздушные распределительные сети 6—35 кВ работают с изо-
лированной или компенсированной нейтралью. Значения токов
замыкания на землю в этих сетях относительно невелики и во
многих случаях на один или даже два порядка меньше токов
нагрузки.
Для воздушной сети 6—35 кВ с изолированной нейтралью
значение тока замыкания на землю при замыкании без переход-
ного сопротивления может быть ориентировочно определено по
эмпирической формуле
7С = 2,7^Л/С. 10“3,
72
где /с— ток замыкания, А; (7Л — линейное напряжение, кВ;
/с — суммарная длина линий сети, км.
В компенсированных сетях ток замыкания на землю зависит,
кроме того, от степени компенсации емкостного тока. Для этих
сетей характерна также сложная древовидная конфигурация
линий.
Указанные особенности сетей 6—35 кВ практически исключа-
ют возможность применения для них методов и средств опреде-
ления мест однофазных замыканий на землю, используемых в
сетях более высокого напряжения. В связи с этим в воздушных
сетях 6—35 кВ получили распространение переносные приборы,
которые позволяют путем ряда последовательных измерений в
разных точках сети определить место повреждения.
Известные методы и приборы для отыскания места однофаз-
ного замыкания на землю в воздушных распределительных
сетях основаны на использовании процессов и явлений, проис-
ходящих в сети при этом виде повреждения. При замыкании
на землю как в поврежденной, так и неповрежденных линиях
сети протекают токи нулевой последовательности. Значение этих
токов в неповрежденных линиях определяется при прочих оди-
наковых условиях емкостью проводов каждой линии по отноше-
нию к земле. В поврежденной линии от шин подстанции к месту
замыкания протекает суммарный ток нулевой последовательности
неповрежденных линий. Направление тока в поврежденной линии
противоположно направлению токов в неповрежденной линии.
Замыкание на землю вызывает искажение системы фазных на-
пряжений. Токи нулевой последовательности, кроме основной
составляющей 50 Гц, содержат составляющие высших гармоник.
Основными источниками высших гармоник являются генераторы,
ЭДС которых не чисто синусоидальна, а также силовые транс-
форматоры и токоприемники, имеющие нелинейную характе-
ристику.
При замыкании на землю в сети гармонический состав тока
нулевой последовательности неповрежденной линии определяется
гармоническим составом напряжения нулевой последовательнос-
ти и параметрами данной линии. Гармонический состав тока
поврежденной линии представляет собой сумму гармонических
составляющих токов неповрежденных линий. В компенсирован-
ной сети к высшим гармоникам тока нулевой последователь-
ности поврежденного присоединения добавляются высшие гармо-
нические составляющие тока дугогасящей катушки.
Контроль тока нулевой последовательности в линиях сети
осуществляется переносными приборами путем измерения маг-
нитного поля вблизи линии с помощью встроенных в прибор
магнитных датчиков, представляющих собой индуктивную катуш-
ку с разомкнутым ферромагнитным сердечником. Контроль на-
73
пряжения сети осуществляется путем измерения электрического
поля линии с помощью штыревой антенны.
По измеряемым составляющим тока и напряжения перенос-
ные приборы делятся на две группы: приборы, работающие на
частоте 50 Гц, и приборы, работающие на высших гармонических
составляющих. Каждая группа в свою очередь включает как
токовые, так и направленные приборы. Токовые приборы исполь-
зуются для сравнительной оценки токов нулевой последова-
тельности в линиях и участках сети при замыкании на землю.
Направленные приборы дают возможность определить направ-
ление протекания этих токов.
При применении токовых приборов в результате сравнитель-
ной оценки уровня соответствующих составляющих токов нуле-
вой последовательности определяется поврежденная линия, пока-
зания прибора для которой максимальны; затем по максималь-
ным показаниям прибора на поврежденной линии определяются
поврежденное ответвление и место повреждения, за которым
показания прибора резко снижаются.
Направленные приборы позволяют по показаниям индикатора
определить направление к месту повреждения в точке сети, если
значение соответствующей составляющей тока нулевой последо-
вательности в данной точке сети достаточно для работы прибора.
Это условие не выполняется обычно на сравнительно коротких
ответвлениях и концевых участках линий.
Применение приборов, использующих составляющие основной
частоты, встречает трудности из-за влияния магнитного поля
токов нагрузки, напряженность которого сравнима с напряжен-
ностью магнитного поля тока замыкания на землю. Наличие
вблизи линии нескомпенсированного магнитного поля токов на-
грузки объясняется несимметричным расположением проводов
линии по отношению к точке расположения переносного при-
бора. Влияние магнитного поля токов нагрузки резко ограни-
чивает область применения наиболее простых приборов на ос-
новной частоте. При токах замыкания на землю, составляющих
менее 20% тока нагрузки, применение таких приборов практи-
чески невозможно.
Использование высших гармонических составляющих имеет
то преимущество, что их относительный уровень в токе замы-
кания на землю по сравнению с уровнем в токе нагрузки тем
выше, чем выше номер гармоники. Это объясняется емкостным
характером сопротивления в контуре протекания тока замыкания
на землю и в значительной степени индуктивным характером
сопротивления в контуре протекания тока нагрузки. Поэтому
при использовании высших гармонических составляющих влия-
ние магнитного поля токов нагрузки существенно, меньше.
Замыкания на землю в большинстве случаев происходят через
переходное сопротивление. В процессе протекания тока замыка-
74
ния на землю значение этого сопротивления, как правило, не
остается неизменным. Изменения переходного сопротивления,
часто значительные, вызывают изменения уровня гармонических
составляющих тока. Так как емкостное сопротивление в контуре
прохождения тока замыкания на землю тем меньше, чем выше
номер гармоники, влияние изменений переходного сопротивления
на изменение уровня высших гармоник тем больше, чем выше
номер гармоники.
Таким образом, хотя более высокие гармоники дают возмож-
ность лучшей отстройки от влияния токов нагрузки, нестабиль-
ность их уровня вследствие изменения переходного сопротивле-
ния затрудняет работу с прибором, использующим более высокие
гармоники.
Наибольшее распространение в энергосистемах получили се-
рийно выпускаемые приборы «Поиск-1», «Волна» и «ЗОНД».
Серийный выпуск первого переносного прибора «Поиск-1»
был освоен Мытищинским электромеханическим заводом в
1969 г. Прибор «Поиск-1» разработан Союзтехэнерго как универ-
сальный прибор. Он имеет фиксированную настройку на 5,7, 11
и 13-ю гармоники и возможность работы в полосе частот. Реко-
мендуется преимущественное использование 5-й гармоники. Ос-
новным недостатком прибора «Поиск-1» являются относительно
большие размеры и масса.
С 1981 г. Мытищинским электромеханическим заводом ос-
воен выпуск нового, более совершенного прибора серии «Волна»,
разработанного заводом совместно с Союзтехэнерго и Украин-
ской сельскохозяйственной академией. По сравнению с прибором
«Поиск-1» прибор «Волна» имеет лучшую селективность, более
высокую чувствительность, меньшие габариты и вес. В 1990 г. за-
вод предполагает освоить выпуск приборов «Волна-М» на новой
элементной базе с более стабильными характеристиками.
Рижским опытным заводом «Энергоавтоматика» в 1981 г.
освоен выпуск направленного прибора «ЗОНД», разработанного
Украинским отделением Сельэнергопроекта совместно с заводом.
Прибор основан на сравнении фаз тока и напряжения 11-й гар-
моники.
Кроме серийно выпускаемых переносных приборов в энерго-
системах нашли некоторое применение и имеют положительный
опыт эксплуатации прибор «Гармоника», разработанный Укра-
инской сельскохозяйственной академией, прибор Мосэнерго
УМП-7 и др.
Общими ко всем переносным приборам для определения места
Замыкания в сети являются следующие требования.
Прибор должен иметь достаточно высокую чувствительность,
обеспечивать определение места замыкания в сетях малой про-
тяженности (не более 20 км), позволять производить контроль
наличия замыкания в сети в процессе поиска повреждения. При-
75
бор должен обеспечивать надежное определение поврежденной
линии на подстанции, поврежденного ответвления и места по-
вреждения на линии при значительных токах нагрузки (до
80—100 А).
Прибор должен быть универсальным, применяем как в сетях
с изолированной, так и в сетях с компенсированной нейтралью
при любой конструкции линий, в широком диапазоне температур,
от —40 до +40° С. Прибор должен быть легким и малогабарит-
ным, надежным в работе и простым в употреблении, чтобы при-
бором мог пользоваться без труда любой электромонтер.
Наиболее перспективными переносными приборами, в боль-
шей степени удовлетворяющими перечисленным требованиям, яв-
ляются приборы, основанные на использовании высших гармони-
ческих составляющих.
10. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ и ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВ «ПОИСК-1»,
«ВОЛНА», «ВОЛНА-М» и «ЗОНД»
Прибор « Поиск-1» основан на измерении составляющих выс-
ших гармоник в токе замыкания на землю [5]. Прибор выполнен
универсальным, рассчитанным на эксплуатацию в сетях с различ-
ными характеристиками. Это определяется возможностью работы
прибора на любой из четырех фиксированных частот, хорошей
отстройкой от токов нагрузки, возможностью контроля наличия
в сети замыкания на землю. Основными узлами прибора
(рис. 29) являются: магнитный датчик М, представляющий
собой индуктивную катушку с разомкнутым ферромагнитным
сердечником; фильтр-пробка на конденсаторах С1—СЗ и резис-
торах, предназначенная для запирания сигнала основной часто-
ты; узел конденсаторов С4—С7 для настройки прибора на раз-
Рис. 29. Принципиальная схема прибора «Поиск-1»
76
Рис. 30. Характеристики приборов «Поиск-1» и «Волна»:
а — зависимости показаний <V прибора «Поиск-1» от частоты при настройке на частоты 5, 7, 11 и
13-й гармоник (1—4 кривые соответственно); б — зависимости показаний N приборов «Поиск-1» (/) и
«Волна» (2) от расстояния I между оператором и проекцией оси-линии
ные рабочие частоты; полупроводниковый усилитель на транзисто-
рах VT1—VT4. выходной измерительный прибор РА и источник
питания GB.
В качестве фильтра-пробки в схеме используется двойной
Т-образный /?С-фильтр с нулевой настройкой на частоте 50 Гц.
Это обеспечивает отсутствие влияния на показания прибора
первой гармоники в токе нагрузки и в токе нулевой последо-
вательности.
Возможность настройки датчика с помощью конденсаторов
С4—С7 в резонанс на частоте одной из высших гармоник обес-
печивает дополнительное ослабление сигнала основной частоты
при отклонении частоты сети от частоты настройки /?С-фильтра
и повышает избирательность прибора (рис. 30, а).
Прибор «Поиск-1» снабжен штыревой емкостной антенной А
(см. рис. 29), позволяющей контролировать наличие напряжения
на линии в процессе поиска повреждения, а также определять
наличие в сети замыкания на землю. Магнитный датчик прибора
кроме рабочей обмотки 1 имеет вспомогательную обмотку 2, ис-
пользуемую при наладке^ прибора, а также для проверки его ис-
правности в условиях эксплуатации. С помощью переключателя
JSA последовательно с рабочей обмоткой включаются конден-
саторы С4—С7, которые обеспечивают резонансную настройку
датчика на частоты соответственно 5, 7, 11 и 13-й гармоник.
Положение 5 переключателя используется для контроля сум-
мы высших гармоник, а также настройки двойного Т-образного
фильтра, а положение 6 позволяет контролировать составляющую
промышленной частоты. Двойной Т-образный фильтр имеет под-
строечные резисторы, позволяющие настраивать фильтр на про-
мышленную частоту (50 Гц). Усилитель измерительной частоты
77
собран на транзисторах типа МП-106. Стабилизация режима по
постоянному току первых трех каскадов осуществляется с помо-
щью кольцевой глубокой обратной связи. Переключатель служит
для изменения пределов измерения, контроля и отключения ис-
точника питания.
Антенна прибора подключается непосредственно на вход уси-
лителя. Для подключения антенны переключатель ISA перево-
дится в положение 7. Если в сети нет замыкания на землю,
на антенне прибора, помещенного вблизи линии, возникает срав-
нительно небольшой потенциал, вызванный несимметричным рас-
положением проводов. Однако этого потенциала достаточно,
чтобы вызвать заметное отклонение стрелки прибора.
При замыкании на землю одной фазы сети на антенне возни-
кает потенциал, определяемый напряжением нулевой последова-
тельности. Этот потенциал в 20—30 раз превышает потенциал
нормального режима и вызывает резкое увеличение показаний
прибора.
Основные технические данные приборов «Поиск-1»
Контролируемые частоты, Гц....................
Минимальный ток замыкания, А..................
Регулировка чувствительности..................
Рабочий диапазон температур, °C...............
Источник питания..............................
Габариты, мм...................................
Масса, кг.....................................
50, 250, 350, 550 и 650
1
1.1, 1:5; 1:20; 1:100
От —40 до +40
Два элемента 3336Х
226X188X120
3,7
Прибор «Волна», так же как и прибор «Поиск-1», основан
на измерении составляющих высших гармоник в токе замыкания
на землю.
По сравнению с прибором «Поиск-1» прибор «Волна» имеет
более высокую чувствительность при существенно меньших габа-
ритах и массе и более простое управление. Благодаря специаль-
ным мерам прибор имеет повышенную селективность по сравне-
нию с другими приборами. Повышение селективности обеспечено
путем использования в приборе корректора, снижающего зави-
симость показаний прибора от расстояния между устройством и
проводами линии (рис. 30, б), а также от значения переходного
сопротивления в месте замыкания.
Структурная схема прибора (рис. 31) содержит магнитный
датчик М, представляющий собой индуктивную катушку с разом-
Рис. 31. Структурная схема прибора «Вол-
на»
78
кнутым стержневым ферритовым сердечником, который совмест-
но с параллельно подключенными к нему конденсаторами 1 об-
разует резонансный контур, настроенный на частоту 550 или
250 Гц и включенный на вход эмиттерного повторителя 2. В эмит-
терной цепи повторителя включен делитель напряжения 3, обес-
печивающий ступенчатую регулировку чувствительности устрой-
ства. Сигнал, снятый с делителя, подается через блок управ-
ления 8 на вход первого транзисторного усилителя переменного
тока 4, на выход которого через схему выпрямления включен
микроамперметр магнитоэлектрической системы 5.
Электрическая антенна А, представляющая собой металли-
ческую пластину, встроенную в корпус устройства, включена
через эмиттерный повторитель 6 на вход второго усилителя пере-
менного тока 7. Усилитель 7 имеет два выхода — переменного и
постоянного тока. Выход постоянного тока воздействует на уси-
литель 4, обеспечивая автоматическую стабилизацию показаний
выходного прибора при изменении расстояния от устройства до
проводов линии путем увеличения (или уменьшения) коэффи-
циента усиления первого усилителя при уменьшении (или увели-
чении) электрического поля в точке измерения и, следовательно,
напряжения на антенне. Это решение обеспечивает также частич-
ную компенсацию изменения показаний прибора при изменении
переходного сопротивления в месте замыкания на землю в про-
цессе поиска места повреждения.
Выход переменного тока второго усилителя через блок управ-
ления 8 подается на вход последних двух каскадов первого уси-
лителя, что позволяет в режиме контроля наличия в сети замы-
кания на землю контролировать напряженность электрического
поля по показаниям выходного прибора.
Блок управления 8 состоит из переключателя режима работы
и чувствительности устройства и кнопки включения питания.
В устройстве обеспечена возможность контроля исправности
встроенного источника питания при помощи выходного прибора.
На рис. 32 представлена принципиальная схема устройства.
Магнитный датчик М имеет рабочую обмотку 1 и испытатель-
ную обмотку 2, которая используется для настройки устройства
на заводе-изготовителе или для проверки его в процессе эксплу-
атации. Обмотка 1 совместно с параллельно подключенными
конденсаторами образует резонансный контур, настроенный на
частоту 250 или 550 Гц и включенный на вход составного эмит-
терного повторителя на транзисторах VT1 и VT2, в эмиттерной
цепи которого включен делитель напряжения. С делителя сигнал
поступает через /?С-фильтр верхних частот на вход первого тран-
зисторного усилителя переменного тока (транзисторы VT3—VT6),
на выход которого через схему выпрямления включен микро-
амперметр магнитоэлектрической системы РА. Электрическая ан-
тенна А через эмиттерный повторитель на транзисторе. VT7 вклю-
79
чена на вход второго усилителя переменного тока на транзисто-
рах VT8— VT10.
Выход переменного тока этого усилителя (с коллектора тран-
зистора VT10) через переключатель ЗЛ подается на вход послед-
них двух каскадов первого усилителя, что позволяет по показа-
ниям прибора РА контролировать напряженность электрического
поля. Выход постоянного тока второго усилителя включен на
базу транзистора VT4 первого усилителя, что обеспечивает изме-
нение коэффициента усиления первого усилителя при изменении
напряжения на антенне. Переключатель ЗЛ служит для ступен-
чатого регулирования чувствительности, для перевода устройства
в режим контроля источника питания устройства. Питание уст-
ройства включается кнопкой SB на время измерения.
Основные технические данные прибора «Волна»
Контролируемые частоты, Гц....................... 250 и 550
Чувствительность к магнитному полю, А/м (при откло-
нении стрелки прибора на 100% шкалы), на частоте:
550 Гц.......................................1,5-10-4
250 Гц.......................................1,5-10~3
Чувствительность к электрическому полю, В/м, на
частоте 50 Гц............................... 100
Рабочий диапазон температур, °C............... От —40 до -|-40
Источник питания . . . . .............,...........Элемент 3336Х (3336Л)
Потребление прибора от источника,.питания, Вт- . . . 50-10-3
Габариты, мм........................... Г Г . . . 230X85X95
Масса, кг................................, ... 1,5
Прибор «Волна-М», так же как и прибор «Волна», исполь-
зует для контроля замыкания в сети частоты 550 и 250 Гц. По
сравнению с прибором «Волна» этот прибор имеет более стабиль-
ные характеристики, снабжен элементом автоматического конт-
роля наличия замыкания на землю.
В качестве магнитного датчика М (рис. 33) в приборе исполь-
зуется оригинальный датчик, выполненный в виде двух последо-
вательно расположенных индуктивных катушек с разомкнутыми
ферритовыми сердечниками. Совместно с конденсаторами С1 и
С2 датчик образует резонансный контур, настроенный на полосу
частот.
Усиление сигнала с выхода магнитного датчика производится
усилителем переменного тока на микросхеме Al. С выхода усили-
теля сигнал подается на вход масштабного усилителя на микро-
схеме А2. Изменение чувствительности прибора производится из-
менением коэффициента передачи масштабного усилителя с по-
мощью переключателя 5Л. Одновременно этим же переключа-
телем осуществляется подача сигнала с выхода усилителя А2 на
измерительный прибор РА.
Сигнал с антенны А подается на вход усилителя-ограничителя
на микросхеме АЗ. Выход усилителя АЗ через выпрямитель под-
ключен на затвор полевого транзистора VT1, включенного парал-
81
Рис. 33. Принципиальная схема прибора «Волна-М»
лельно выходу магнитного датчика М. С помощью транзистора
VT1 обеспечивается автоматическая стабилизация показаний
прибора при изменении расстояния от прибора до проводов ли-
нии. Ограничение действия коррекции осуществляется с по-
мощью стабилитрона VD1.
С выхода усилителя АЗ сигнал одновременно подается через
переключатель на измерительный прибор РА, что позволяет
при переводе переключателя в положение 2 контролировать на-
личие замыкания в сети. При работе прибора в режиме
контроля тока контроль наличия замыкания в сети осуществ-
ляется с помощью светодиода VD2. Светодиод зажигается при
наличии замыкания в сети и нахождении оператора с прибором
в зоне до 10 м от оси линии. Преобразователь напряжения
питания выполнен в виде задающего генератора на транзисторах
VT2—VT3, управляющего переключением транзисторов VT4—
VT5 в цепях накопительных конденсаторов СЗ—С4 с частотой
36 кГц.
Остальные технические характеристики прибора «Волна-М»
такие же, как и прибора «Волна».
Прибор «ЗОНД» позволяет непосредственно определять на-
правление к месту замыкания на землю, кроме того, прибор
позволяет производить измерение тока 11-й гармоники и контро-
лировать напряжение нулевой последовательности 50 Гц.
Структурная схема прибора (рис, 34) содержит магнитный
датчик М, включенный на полосовой фильтр 1 с настройкой на
82
Рис. 34. Структурная схема прибора
«ЗОВД»
частоту 550 Гц. К выходу полосового фильтра подключен усили-
тель 2, выходное напряжение которого поступает на делитель
напряжения 3 и через блок управления 9 на усилитель 4.
Выдвижная телескопическая антенна А включена на вход
эмиттерного повторителя 5. С выхода повторителя сигнал подает-
ся на блок управления 9 и на резонансный усилитель 6, настроен-
ный на частоту 550 Гц, затем на апериодический усилитель
7 и далее через фазоинверсный каскад 8 на фазосравнивающую
схему 10.
В зависимости от режима работы устройства на измеритель-
ную схему 11 к выходной измерительный прибор 12 с помощью
блока управления могут быть поданы выходные сигналы с уси-
лителя 4, или с эмиттерного повторителя 5, или с фазосравни-
вающей схемы 10. Для выбора направления к месту повреж-
дения в качестве выходного прибора используется микроампер-
метр магнитоэлектрической системы с нулем в середине шкалы.
Устройство позволяет контролировать исправность встроен-
ного источника питания.
Органами управления прибора (рис. 35) являются четыре
кнопки—-Земля, Ток, Направление и Контроль питания, пере-
ключатель Усиление и тумблер Подсвет.
В режиме Земля с помощью прибора определяется наличие
в сети замыкания на землю по значению напряжения нулевой
последовательности основной частоты. При этом сигнал с антен-
ны А усиливается эмиттерным повторителем на транзисторе VT1
и усилителем на транзисторах VT11—УТ 13. Затем сигнал вы-
прямляется диодом VD1 и поступает на измерительный при-
бор РА.
В режиме Направление сигнал с магнитного датчика М уси-
ливается усилителем на транзисторах VT9—VT13 и подается на
фазосравнивающую схему, выполненную на транзисторах VT7 и
VT8. Сигнал с антенны после усилителя на транзисторах VT1
и VT2 поступает через ЛС-фильтр и усилитель на транзисторах
VT3—VT5 на фазоинвертор на транзисторе VT6. Напряжение с
выхода фазоинвертора используется для управления фазосрав-
нивающей схемой. Транзисторы VT7 и VT8 фазосравнивающей
схемы открываются и закрываются в зависимости от того, сов-
падают или находятся в противофазе сигналы тока и напряже-
83
ния. Нагрузкой транзисторов является измерительный прибор
РА, в качестве которого использован микроамперметр с нулем в
середине шкалы. Полярность подключения прибора выбрана так,
что стрелка отклоняется в направлении к месту замыкания на
землю.
В режиме работы Ток сигнал с магнитного датчика после
усиления и выпрямления диодом VD1 подается непосредственно
на измерительный прибор РА.
Основные технические данные прибора «ЗОНД»
Контролируемая частота, Гц.......................550
Чувствительность к электрическому полю, В/м, на
частоте 550 Гц...................................0,1
Чувствительность к магнитному полю, А/м...........5-Ю 5
Наибольшая длина одной линии, км.................55
Наибольшая суммарная длина сети, км.............
Рабочий диапазон температур, °C ................
Источник питания................................
220
От —40 до +40
Два элемента 3336У
Потребление от источника питания, мА:
с отключенным освещением..................1 ... 5
с включенным освещением...................150
Габариты, мм................................ 230X160X105
Масса, кг...................................2,8
11. ПРИМЕНЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Применение и техническое обслуживание переносных прибо-
ров разного типа имеют свои особенности.
Прибор « Поиск-1» рекомендуется использовать на частоте
250 Гц. Отыскание места замыкания на землю с помощью этого
прибора производится в следующем порядке. У выходов линий с
территории подстанции прибор располагается под одной линией
на расстоянии 6—8 м от ее оси. Переключатель /ЗЛ (рис. 29)
ставится в положение 1, соответствующее контролю пятой гармо-
ники. При этом фиксируется показание прибора.
Необходимая чувствительность прибора устанавливается пе-
реключателем 2SA. Аналогичные измерения производятся под
остальными отходящими линиями.
Поврежденная линия определяется по максимальным показа-
ниям из результатов измерения под всеми линиями. Далее из-
мерения производятся в местах разветвлений поврежденной ли-
нии; при этом переключатель /ЗЛ остается в положении, соот-
ветствующем той гармонике, на которой получены максимальные
показания прибора на поврежденной линии, а переключатель
2SA в положении, соответствующем выбранной чувствитель-
ности.
Неповрежденное ответвление дает минимум показаний прибо-
ра. Для определения места повреждения на поврежденном ответ-
влении производятся последовательные измерения вдоль этого
85
84
Ответвления. Переход через место замыкания определяется по
резкому снижению показаний прибора.
В отдельных случаях с помощью переносного прибора бывает
трудно определить место повреждения. Так, если от подстанции
отходят всего две линии примерно одинаковой длины, то при
замыкании на землю на одной из них токи нулевой последова-
тельности в начале обеих линий практически равны между собой
и токовым прибором определить поврежденную линию практи-
чески невозможно. Аналогичное явление будет и при большем
числе отходящих линий, если две из них имеют протяженность,
существенно превышающую суммарную протяженность осталь-
ных линий.
Для отыскания места замыкания в этих случаях совместно с
прибором может применяться электромагнитный генератор час-
тоты, например генератор типа ЭГЧ [6], разработанный в Тул-
энерго.
Электромагнитный генератор ЭГЧ при работе на отключен-
ную линию обеспечивает пробой поврежденного изолятора, нало-
жение на поврежденный изолятор выпрямленного тока до 0,6 А
для прожига изоляции, наложение на сеть тока высших гармоник
от 0,5 до 3,5 А в зависимости от переходного сопротивления
в месте замыкания, причем содержание пятой гармоники в на-
кладываемом токе составляет от 50 до 75%.
При работе на сеть, находящуюся под напряжением, генера-
тор обеспечивает подачу в сеть тока высших гармоник до 3,5 А
с содержанием составляющей частотой 250 Гц до 75% значения
тока, что во много раз превышает естественный уровень пятой
гармоники сетей 6—35 кВ с протяженностью до 120—150 км.
Наложенный ток частотой 250 Гц дает возможность четко опре-
делить поврежденную линию и место замыкания на ней по пока-
заниям переносного прибора в самых неблагоприятных случаях.
Значение наложенного тока, протекающего от места включения
генератора до места замыкания, практически не зависит от уда-
ленности последнего.
Генератор ЭГЧ по условиям нагрева может непрерывно рабо-
тать в течение 3—4 ч, что, как правило, достаточно для нахожде-
ния места замыкания. Питание генератора осуществляется от
сети переменного тока промышленной частоты напряжением
220 В. Схема подключения генератора к отключенной линии по-
казана на рис. 36, а, а к линии, находящейся под напряжени-
ем — на рис. 36, б.
Трансформатор генератора ЭГЧ работает на нелинейной ча-
сти характеристики намагничивания, в результате чего в обмот-
ках среднего напряжения СН и высокого напряжения ВН индук-
тируется ЭДС со значительным содержанием высших гармоник.
В контуре, состоящем из обмотки среднего напряжения и конден-
сатора С1, резонансная частота которого 250 Гц, выделяется
86
Рис. 36. СхеМа включения генератора ЭГЧ на отключенную линию (а) и линию,
находящуюся иод напряжением (б) .
ток пятой гармоники, который накладывается на ток сети. Вы-
прямленное напряжение включенных последовательно обмоток
СН и ВН подается на отключенную линию для пробоя и прожи-
гания изоляции. При отыскании повреждения на линии, остав-
шейся под напряжением, в провода сети подается только
ток пятой гармоники. Генератор ЭГЧ может быть использован
и для профилактики изоляции в сети 6—10 кВ с отысканием
дефектных изоляторов с помощью приборов «Поиск-1» и
«Волна». j
Опытная эксплуатация генератора ЭГЧ совместно с перенос-
ными приборами дала положительные результаты.
Украинским отделением Сельэнергопроекта разработано
устройство для определения места замыкания на землю в элек-
трических сетях 6—10 кВ типа «Пульс» с использованием гене-
ратора на частоте 515 Гц и переносного прибора. Генератор
подключается к двум фазам вторичной обмотки трансформатора
напряжения НТМИ-10, соответствующим неповрежденным фа-
зам в контролируемой сети 10 кВ. При возникновении замыкания
на землю в сети генератор начинает передавать в сеть через
трансформатор НТМИ-10 пачки импульсов тока с частотой
515 Гц и периодичностью 2 с. С помощью переносного прибора
контролируется наличие пачек импульсов тока с частотой 515 Гц
на участках сети до места повреждения. Применение генератора
обеспечивает возможность определения места замыкания в сети
при замыканиях через значительное переходное сопротивление.
Серийный выпуск устройства «Пульс» намечается на рижском
опытном заводе «Энергоавтоматика».
Прибор «Волна» выпускается заводом с настройкой на
550 Гц. Отыскание места замыкания на землю с помощью этого
прибора производится таким же образом, как ичс помощью при-
бора «Поиск-1». Благодаря корректору, снижающему зависн-
ет
мость показаний прибора от расстояния между устройством и
проводами линии, прибор «Волна» обеспечивает четкое определе-
ние места повреждения с многократным запасом по селективно-
сти даже в сетях с малым током замыкания на землю (1 —
1,5 А) при значительных токах нагрузки до 80—100 А. Кроме
отыскания мест замыканий на землю прибор «Волна» позволяет
производить отыскание железобетонных опор, находящихся под
напряжением, места обрыва провода в сети и отыскание других
Ридов повреждений.
Железобетонная опора в ряде случаев оказывается под на-
пряжением при пробое изоляции и длительном протекании через
опору тока замыкания на землю. При этом виде повреждения
грунт под опорой высыхает, оплавляется и становится практи-
чески непроводящим. Опора же находится под высоким потен-
циалом и может быть причиной электротравмы. Большую опас-
ность также представляют опоры с линейными разъединителями
при пробое опорных изоляторов.
Определение опор с поврежденной изоляцией при больших
переходных сопротивлениях может производиться с помощью при-
бора «Волна», контролирующего значения напряженности элект-
рического поля вблизи опоры.
Для определения находящейся под напряжением, опоры с
поврежденной изоляцией оператор должен подойти к опоре на
расстояние 8—9 м, поставить переключатель S/1 (рис, 32) в по-
ложение Дли,, и расположить прибор перпендикулярно оси линии.
Если опора находится под напряжением, а заземление опоры
нарушено или имеет большое переходное -сопротивление, пока-
зания прибора превышают 30—40% шкалы. Если же опора
не находится, под напряжением, показания прибора близки
к нулю.
Для определения места обрыва провода оператор устанав-
ливает переключатель прибора «Волна» в положение Длин и про-
изводит контроль электрического поля на расстояний около 5 м
от ствола линии в различных точках сети. Показания прибора
за местом обрыва провода резко возрастают (в 15—20 раз) по
сравнению с показаниями до места обрыва.
Прибор «Волна» позволяет также определить, какой из про-
водов сети с симметричным расположением проводов на опоре
имеет замыкание на землю. Для этого оператор устанавливает
переключатель прибора в положение £/лнн и производит контроль
электрического поля в двух точках по обе стороны линии, рас-
положенных симметрично относительно оси линии на расстоя-
нии около 5 м от линии. Равенство показаний прибора свиде-
тельствует о повреждении изоляции провода средней фазы, при
неравенстве показаний провод с поврежденной изоляцией распо-
ложен ближе к точке измерений с меньшими показаниями при-
бора,
88
Перед началом поиска места повреждения необходимо прове-
рить исправность источника питания прибора. Для этого пере-
ключатель ставится в положение Unm и кнопкой включается пи-
тание прибора. При исправном источнике питания стрелка при-
бора должна находиться в пределах 70—95% шкалы. Если пока-
зания прибора ниже 70% шкалы, то источник питания должен
быть заземлен.
Перед началом поиска места повреждения рекомендуется
провести упрощенную проверку работоспособности прибора. Для
этого переключатель переводится в положение 1:3 и прибор под-
носится торцевой стороной к электрической лампе накаливания
мощностью 40—60 Вт. При исправности прибора стрелка должна
отклониться на 30—60% шкалы вблизи лампы мощностью 40—
60 Вт напряжением 220 В. При переводе переключателя в по-
ложение стрелка прибора должна отклониться на 10—20%
шкалы.
Если при такой проверке отклонения стрелки отсутствуют
или значительно отличаются от указанных выше, то прибор дол-
жен быть направлен в лабораторию для устранения неисправ^
ности. Лабораторная проверка и устранение неисправностей
производятся в соответствии с рекомендациями заводской ин-
струкции.
Прибор «ЗОНД» может быть использован как направленный
и как токовый прибор. Для определения направления к месту
повреждения вначале прибором находится линия на подстанции,
при измерении вблизи которой в режиме Ток, стрелка прибора
отклоняется на наибольшее число делений. Затем переключа-
тель S1 Усиление (рис. 35) ставится в такое положение, при
котором стрелка прибора отклоняется на 30—50 делений и пере-
водится в следующее положение, соответствующее большей
чувствительности.
При дальнейших измерениях положение переключателя не
меняется. Для определения поврежденной линии измерения про-
водятся поочередно под линиями на расстоянии 6—10 м от ство-
ра линии. Отклонение стрелки прибора под линией в сторону от
подстанции указывает на то, что данная линия имеет замыкание
на землю. Не рекомендуется проводить измерения на расстоя-
нии менее 15 м от деревьев и строений, а также в тех местах,
где участки линий находятся на расстоянии менее 20 м друг от
друга.
Для определения места замыкания на линии проводится ряд
измерений на разных участках линии. За местом повреждения
отклонение стрелки прибора изменяется на противоположное
(стрелка отклоняется в сторону подстанции) и отклонение стрел-
ки уменьшается пропорционально снижению составляющей тока
замыкания, определяемому длиной участка линии за местом пов-'
реждения. Прц,. небольшом отклонении стрелки необходимо убе-
89
диться в том, что замыкание на землю не устранилось. Для этого
следует нажать кнопку Земля. Отклонение стрелки прибора при
этом измерении на 80% и более свидетельствует о наличии
замыкания в сети.
12. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ
Внедрение переносных приборов для определения мест по-
вреждения в сетях 6—35 кВ является эффективным средством
повышения надежности электроснабжения потребителей и обес-
печения электробезопасности обслуживания электросетей.
Наиболее широко в энергосистемах применяются серийно
изготавливаемые приборы «Поиск-1», «Волна» и «ЗОНД».
К концу 1987 г. в эксплуатации находилось более 15 тыс. прибо-
ров «Поиск-1», 5 тыс. приборов «Волна» и 4 тыс. приборов
«ЗОНД».
Приборы серии «Поиск-1» эксплуатируются в энергосистемах
с 1969 г. Результаты эксплуатации этих приборов в целом поло-
жительные. Опыт эксплуатации наряду с положительными ка-
чествами выявил ряд недостатков этих приборов, из которых
основными являются недостаточная чувствительность, большие
габариты и масса.
При разработке прибора «Волна» был учтен опыт эксплуата-
ции прибора «Поиск-1». Новый прибор имеет более высокую чув-
ствительность, значительно меньшие габариты и массу. Кроме
того, прибор «Волна» имеет повышенную селективность по срав-
нению с другими приборами, прост в эксплуатации.
Направленный прибор «ЗОНД» позволяет непосредственно
определить направление к месту повреждения, но обладает рядом
недостатков, ограничивающих область его применения. Прибор
имеет много ручек управления, что усложняет его применение.
В эксплуатации отмечаются отказы при использовании прибора
для определения сложных видов повреждений, таких, как замы-
кание на землю с обрывом провода, а также при использовании
в протяженных сетях 20—35 кВ.
Данные энергосистем свидетельствуют о высокой эффективно-
сти применения приборов «Поиск-1», «Волна» и «ЗОНД», кото-
рая определяется в первую очередь возможностью отыскания
места повреждения без поочередного отключения линии и ответ-
влений и, следовательно, без недоотпуска электроэнергии потре-
бителям. При этом значительно сокращаются трудозатраты на
отыскание места повреждения за счет сокращения времени поис-
ка и сокращения количества участвующих в поиске людей.
Так, среднее количество людей, участвующих в отыскании
одного места замыкания на землю, после внедрения приборов
сократилось в среднем.с 4 до 2 чел. Одновременно сократилось
среднее время на отыскание места одного замыкания на землю
90
с 5 до 2 ч. Таким образом, внедрение переносных приборов по-
вышает производительность труда персонала при отыскании мест
однофазных замыканий на землю в среднем в 5 раз.
Годовой экономический эффект от внедрения приборов опре-
деляется из выражения
Э = Э1 + Э2-Э3,
где Э\ — годовой экономический эффект за счет предотвращения
недоотпуска электроэнергии при отключении линий и участков
сети; 32 — годовой экономический эффект за счет сокращения
стоимости отыскания мест повреждений в результате снижения
трудозатрат и расходов на автотранспорт; Эз — годовая состав-
ляющая затрат на приобретение приборов и годовые расходы на
эксплуатацию приборов.
По данным энергосистем, годовой экономический эффект от
внедрения переносных приборов составляет в среднем 250—
300 руб. на один прибор при стоимости прибора 70—90 руб.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем. Электро-
техническая часть. М.: Энергоиздат, 1981.
2. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем/Релей-
ная защита сетей. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Казанский В. Е., Кузнецов А. П. Автоматизация энергетических систем.
М.: Высшая школа, 1973.
5. Борухман В. А., Кудрявцев А. А., Кузнецов А. П. Устройства для опре-
деления мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 6—750 кВ. М.:
Энергия, 1980.
6. Стасенко Р. Ф., Фещенко П. П. Автоматизация сельских электрических
сетей. Киев: Техника, 1982.
7. Шалыт Г. М., Айзенфельд А. И., Малый А. С. Определение места по-
вреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. М.:
Энергоатомиздат, 1983.
8. Фиксирующие индикаторы тока и напряжения обратной последователь-
ности/А. И. Айзенфельд, А. П. Кузнецов, В. Н. Аронсон, А. Я. Янаус//Элект-
рические станции. 1982. № 11. С. 62—63.
9. Фиксирующий индикатор сопротивления для ВЛ напряжением 35 кВ
и выше/А. И. Айзенфельд, А. П. Кузнецов, В. Н. Аронсон, Й. А. Федотов //
Электрические станции. 1981. № 5. С. 61—64.
10. Кузнецов А. П. Применение новых технических средств для определения
мест повреждения в сельских электрических сетях//Энергетик. 1983. № 6.
С. 24—26.
11. Гловацкий В. Г., Кузнецов А. П., Аронсон В. Н. Применение фиксирую-
щих индикаторов для определения мест повреждения в сельских электрических
сетях //Электрические станции. 1985. № 10. С. 63—66.
12. Айзенфельд А. И., Ароисои В. Н., Гловацкий В. Г. Фиксирующий инди-
катор сопротивления. М.: Энергоатомиздат, 1987.
13. Кузнецов А. П., Белотелое А. К. Опыт эксплуатации средств автомати-
зации в сельских электрических сетях //Энергетик. 1985. № 11. С. 4—5.
14. Кузнецов А. П., Селивахин А. И. Определение участков и опор с повреж-
денной изоляцией на воздушных линиях 110 кВ и выше//Электричество. 1983.
№ 4. С. 53—54.
15. Устройство типа «Волна» для отыскания мест замыкания на землю в
воздушных сетях 6—20 кВ/C. П. Борисов, И. В. Карпов, В. А. Борухман,
А. П. Кузнецов//Электрические станции. 1982. № 8. С. 67—68.
16. Майзель С. Я., Васильев В. Г. Дистанционный контроль срабатываний
выключателей в сельских электросетях//Электрические станции. 1985. № 4.
С. 60—62.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................................................ 3
Глава первая. Фиксирующие приборы для определения мест повреж-
дения на линиях ................................................. 6
.1. Классификация и назначение приборов ....................... 6
2. Принцип действия и характеристики приборов ФИП, ЛИФП,
ФПТ, ФПН, ФИС и МФИ ............................................ 9
3. Применение и техническое обслуживание ....................... 28
4. Опыт эксплуатации приборов ................;................ .40
Глава вторая. Устройства для определения участков и опор линий
с поврежденной изоляцией ....................................... 43
5. Классификация и назначение устройств ...................... 43
6. Принцип действия и характеристики устройств УПУ-1, УКЗ, КСВ,
УПН, УПИ-1 и УПГ ............................................... 46
7. Применение и техническое обслуживание ....................... 62
8. Опыт эксплуатации устройств ................................. 71
Глава третья. Устройства для определения места замыкания на землю
иа линиях 6—35 кВ .............................................. 72
9. Классификация и назначение устройств ........................ 72
10. Принцип действия и характеристики устройств «Поиск-1», «Вол-
на», «Волна-М» и «ЗОНД» ........................................ 76
II. Применение и техническое обслуживание ...................... 85
12. Опыт эксплуатации устройств ................................ 90
Список литературы .................................................. 92
Производственное издание ;
КУЗНЕЦОВ АНАТОЛИЙ ПАВЛОВИЧ '
Определение мест повреждения на воздушных линиях
электропередачи
Редактор Я- Л. Арцишевский
Редактор издательства Л. Л. Жданова
Художественный редактор В. А. Гозак-Хозак
•Технический редактор Н. В. Чиранова
Корректор Л. С. Тимохова
ИБ № 2263 -
Сдано в набор 23.01.89. Подписано в печать 22.05.89. Формат 60X88'/i6. Бумага
офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. У с л. печ. л. 5,88.
Усл. кр.-отт. 6,12. Уч.-изд. л. 6,04. Тираж 34 000 экз. Заказ -957. Цена 30 к.
Энергоатомиздат. 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10 .
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО
«Первая Образцовая типография» Государственного комитета СССР по делам из-
дательств, полиграфии я книжной торговли. 113054, Москва, Валовая, 28.
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ!
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ готовит к изданию в 1989 го-
ду в серии «Библиотека электромонтера» следующие
книги:
Айзенфельд А. И., Ароисон В. Н., Гловацкий В. Г.
Фиксирующие индикаторы тока и напряжения
ЛИФП-А, ЛИФП-В, ФПТ и ФПН.—6,5 л.: 35 к. '
Байтер И. И., Богданова Н. А. Релейная защита
и автоматика питающих элементов собственных нужд
тепловых электростанций.— 3-е изд., перераб. и доп.—
7,5 л.: 35 к.
Будаев М. И. Высокочастотные защиты линий
ПО—220 кВ.—6,5 л.: 35 к.
Гордон С. В. Моя профессия — электролиней-
щик.— 7 л.: 35 к.
Овчинников В. В. Реле РНТ в схемах дифферен-
циальных защит.— 3-е изд., перераб. и доп.— 6 л.‘:
30 к.
Рыжавский Г. Я. Измерения при наладке ВЧ ка-
налов связи по линиям высокого напряжения.— 7,5 л.:
35 к.
Шабад М. А. Защита трансформаторов 10 кВ.—
7,5 л.: 35 к.
С аннотациями на эти книги Вы можете ознако-
миться в тематическом плане выпуска литературы
Энергоатомиздата на 1989 год, который имеется во
всех книжных магазинах, распространяющих научно-
техническую литературу, а также в технических биб-
лиотеках.