автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Определение поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью

кандидат технических наук
Батулько,
Дмитрий Васильевич
город
Омск
год
2007
специальность ВАК РФ
05.14.02
Автореферат по энергетике на тему «Определение поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью»

Автореферат диссертации по теме "Определение поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью"

На правах рукописи

БАТУЛЬКО ДМИТРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ С ОДНОФАЗНЫМ ЗАМЫКАНИЕМ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Специальность 05 14 02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003175460

Омск-2007

003175460

Работа выполнена в Омском государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Золотарев Илья Давидович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Клецель МаркЯковлевич

- кандидат технических наук, доцент Никитин Константин Иванович

Ведущая организация ФГОУ ВПО "Новосибирская государственная академия водного транспорта" г Новосибирск

Защита состоится « 8 » ноября 2007 г в 17-00 часов на заседании диссертационного совета К212 178 05 при Омском государственном техническом университете (ОмГТУ) по адресу г Омск, пр Мира, 11, 6-й корпус

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ

Автореферат разослан « 5' » октября 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

А В. Бубнов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение надежности работы электрик ческих сетей является одной из важных задач. С целью повышения надежности энергоснабжения потребителей несколько десятилетий назад было принято решение о переходе в сетях 6-35 кВ на режим работы с изолированной нейтралью Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) являются основным видом электрических повреждений в этих сетях Количество ОЗЗ составляет от 75 до 90 % от общего числа повревдений, и ОЗЗ часто являются причиной аварий, сопровождающихся значительным экономическим ущербом. Кроме того, вблизи места ОЗЗ возникает опасность для жизни человека и животных Длительное неустранение ОЗЗ может привести к выходу из строя некоторых типов трансформаторов напряжения, а также к перерастанию однофазного замыкания на землю в двухфазные или трехфазные короткие замыкания (КЗ).

В России согласно ПУЭ защита от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ выполняется с действием на сигнал и только в случаях, когда необходимо по условиям безопасности - с действием на отключение Повышенные требования к безопасности имеют линии, питающие передвижные подстанции и механизмы, торфяные разработки, горные шахты

Для поиска поврежденного присоединения поочередно отключают отходящие линии, что приводит к увеличению времени поиска и ликвидации повреждения

Оборудование нефтедобычи имеет свои особенности Даже при кратковременном исчезновении напряжения процесс останавливается на длительное время Согласно ПУЭ допускаются кратковременные отключения воздушных линий (ВЛ) Непродолжительность отключений обеспечивается устройствами автоматического повторного включения (АПВ). Восстановление нефтедобычи осуществляется автоматикой самозапуска насосов и задвижек. Успешность АПВ зависит от класса напряжения на В Л напряжением 110 кВ успешность АПВ составляет 90...95 %, на ВЛ 35 кВ - 60 %, а на ВЛ 6 кВ - не более 40 %. Таким образом, в большинстве случаев при кратковременных ОЗЗ останавливаются станки-качалки и погружные насосы, что приводит к недобору нефти и убыткам нефтяных компаний.

Однофазное замыкание в сети с изолированной нейтралью не сопровождается появлением больших токов замыкания

Большинство сетей 6-35 кВ работают с изолированной нейтралью и большое значение в этих сетях имеет время и точность определения поврежденной линии

В решение проблем создания устройств защиты и сигнализации от ОЗЗ значительный вклад внесли Цапенко Е Ф, Вайнштейн Р А., Кискачи В.М., Шу-ин В Л, Бухтаяров В Ф, Шапин А И и др На сегодняшний день создано большое количество устройств защиты и сигнализации от ОЗЗ, однако сложность процессов, происходящих в разных режимах ОЗЗ, и трудности в измерении тока нулевой последовательности не позволили создать универсальное устройство, позволяющее подключать его к сети с ВЛ и селективно определять повреж-

денную линию

В настоящее время выпускается большое количество устройств защиты и сигнализации замыкания на землю, такие как УСЗ-З, ЗЗП-1, ЙМФ-10Т, ПЗЗМ, Импульс, Спектр, ЗЕРО, ЗЗН, ЗЗМ и др Несмотря на различный принцип действия, подавляющее число устройств обладают общими чертами

- ни одно из устройств не получило "всенародного" признания и действительного широкого применения, несмотря на то, что принципы действия устройств известны достаточно давно,

- характерной особенностью существующих защит является либо большое количество ложных срабатываний, либо низкая чувствительность,

- все устройства предназначены для работы с внешними (то есть не входящими в состав прибора или устройства) первичными датчиками тока и напряжения,

- большинство подстанций 35/6 и 35/10 кВ с ВЛ и воздушными выводами не имеют в составе защиты от 033, в связи с отсутствием возможности подключения На таких объектах имеется только общесекционная сигнализация ОЗЗ

Цель работы. Целью работы является исследование процессов, возникающих в сети 6(10) кВ с ВЛ в нормальном режиме работы и при ОЗЗ, исследование параметров стандартных и специальных трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП) с целью определения эффективности их применения для измерения тока нулевой последовательности и подключения к устройствам защиты и сигнализации от ОЗЗ, разработка устройства для определения поврежденной В Л с ОЗЗ с учетом особенностей сетей 6(10) кВ с В Л, определение наиболее эффективного способа измерения тока нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью и ВЛ

Основные задачи исследования:

- анализ существующих методов и устройств защиты и сигнализации от однофазных замыканий на землю и определение наиболее эффективного для использования в сетях 6(10) кВ с В Л,

- анализ существующих ТТНП с учетом применения в сетях с ВЛ,

- разработка ТТНП прямоугольной формы для установки в шкафы комплектных распределительных устройств (КРУ) с воздушными выводами и измерения тока нулевой последовательности,

- разработка нового устройства сигнализации поврежденной воздушной линии при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, учитывающего особенности сетей с ВЛ,

- разработка нового устройства для установки в шкафы КРУ и измерения тока нулевой последовательности на подстанции с воздушными выводами,

- исследование зависимости выходного сигнала от входного и угловой погрешности разных типов ТТНП,

- обеспечение соответствия параметров разработанного устройства и измерения тока нулевой последовательности на подстанции с воздушными выводами требованиям, предъявляемым к Шкафам КРУ,

- исследование влияния магнитного поля на различные типы ТТНП,

- исследование сигналов на выходе различных ТТНП и трансформаторов напряжения при ОЗЗ в сети

Методы исследования. В ходе работы проводились расчеты с использованием теории электрических цепей, моделирование на ЭВМ, лабораторные и производственные испытания

Достоверность и обоснованность основных научных положений и выводов работы обеспечивается адекватным выбором методов исследований параметров ТШП, подтверждается результатами проведенных лабораторных и производственных испытаний, и согласуется с опытом эксплуатации разработанного устройства для измерения тока нулевой последовательности в шкафах КРУ с воздушными выводами и разработанного устройства сигналдаации от ОЗЗ

Научная новиз на работы.

• Исследованы параметры стандартных и специальных ТТНП для измерения тока нулевой последовательности при 033 в сети с ВЛ

• Исследована эффективность использования специальных ТТНП различных типов конструкции

• Проведена разработка и испытания ТТНП прямоугольной формы для установки на проходные изоляторы шкафа КРУ с воздушным выводом

• Разработано новое устройство для измерения тока нулевой последовательности на подстанциях с воздушными выводами - вставка МИР ВС-01

• Определена эффективность использования вставки МИР ВС-01 для измерения тока нулевой последовательности

• Проведен анализ результатов работы разработанного устройства для определения поврежденной ВЛ с ОЗЗ

Практическая ценность и реализация результатов работы. Получены зависимости выходного тока от входного и угловой погрешности для трансформаторов ТЗЛМ, ТЗЛ-1 05 1, ТЗЛК-05 1, ТЗЛМ-1 На основании полученных данных проведены расчеты погрешности трансформаторов тока

Получены данные о помехоустойчивости датчиков тока ТДЗЛВ-10УЗ и трансформаторов тока ТЗЛМ к магнитному полю

На основании проведенных исследований сделаны выводы о применении датчиков тока 1ДЗЛВ-10 для измерения тока нулевой последовательности при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью 6(10) кВ

По результатам диссертационной работы разработаны новые устройства ТТНП прямоугольной формы, определитель поврежденной линии МИР ОПЛ-01 (далее - определитель МИР ОПЛ-01) и вставки МИРВС-01

Получены зависимости выходного сигнала от входного для датчиков тока ТДЗЛВ-10 и ТТНП прямоугольной формы

Проведены исследования и в результате выявлена возможность применения ТТНП прямоугольной формы для измерения сигнала тока нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью 6(10) кВ

Проведены квалификационные испытания, получены сертификаты на определитель поврежденной линии МИР ОПЛ-01 и вставку МИРВС-01

На основании положительных результатов испытаний органом по сертификации AHO "НТЦ" ОС ЭЛМАТЭП" г Санкт-Петербург выдан сертификат № РОСС RU МЕ05 Н03613, позволяющий эксплуатировать вставки МИР ВС-01 в составе шкафов КРУ класса напряжения 6 кВ

Для оценки работоспособности устройств проведены натурные испытания Разработанные устройства установлены и эксплуатируются на объектах ПРЭО "Сутарминскнефть" г Муравленко, ОАО "Энергоуправление" г Ленинск-Кузнецкий Результаты исследования могут быть использованы при разработке устройств защиты и сигнализации для сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью иДЛ, » -

Положения, выносимые на защиту.

1 Сравнительный анализ испытаний различных типов ТШП

2 Разработанный ТТНП прямоугольной формы

3 Новое устройство для измерения тока нулевой последовательности на подстанции с В Л - вставка МИР ВС-01

4 Новое устройство сигнализации ОЗЗ - определитель поврежденной линии МИР ОПЛ-01

5 Результаты испытаний и эксплуатации устройств - определителя поврежденной линии МИР ОПЛ-01 и вставок МИР ВС-01

Апробация работы. Результаты работы по теме диссертации докладывались на 5 международной научно-технической конференции "Динамика систем механизмов и машин" Омск 2004, VI межрегиональном совещании «Автоматизированные системы учета энергоресурсов как инструмент снижения себестоимости продукции Создание и эксплуатация АИИС КУЭ субъектов ОРЭ» (международное) май 2006, г Омск; международной конференции "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование", Санкт-Петербург, 2006 г, научно-технической конференции "Ограничение перенапряжений Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ" 26-28 сентября 2006, г Новосибирск, Россия

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ из них 2 статьи в сборнике научных трудов, 4 - материала по докладам конференций На разработанные устройства получены 2 патента на изобретения

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 105 наименований, 10 приложений Общий объем диссертации 162 страницы, в том числе 84 рисунка и 27 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена практическая ценность работы

В первой главе проведен обзор методов и устройств защиты и сигнализации от однофазных замыканий на землю, которые могут быть использованы в сетях 6(10) кВ с изолированной нейтралью Проведен анализ существующих устройств защиты и сигнализации от ОЗЗ

Отмечено, что большинство подстанций сетей 6-35 кВ имеют только общесекционную защиту от ОЗЗ с действием на сигнал При возникновении ОЗЗ в сети на таких подстанциях для определения поврежденного присоединения требуется поочередно отключать отходящие присоединения

Рассмотрены факторы, ограничивающие применение устройств защиты и сигнализации в воздушных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью

По результатам проведенного анализа составлена сравнительная таблица устройств защиты и сигнализации ОЗЗ и сделан вывод, что на сегодняшний день нет универсальных и надежных устройств для дистанционного определения поврежденной BJI в сетях 6(10) кВ

Отмечено, что существует проблема в измерении тока нулевой последовательности на подстанциях с воздушными выводами и воздушными отходящими линиями

Во второй главе рассмотрена работа сети в нормальном режиме и при ОЗЗ Для каждого режима приведены соотношения между токами и напряжениями, а также векторные диаграммы Проведены расчеты емкости воздушной и кабельной линии для определенных условий тип опор, сечение и тип провода и кабеля

Проведены расчеты тока однофазного замыкания на землю с использованием различных известных формул Проведен расчет и определена разность между полученными значениями

Наиболее распространенная формула для практических расчетов тока А, воздушных линий

¡<j>=lLL (1)

Где U - линейное напряжение, кВ, L - длина электрически связанной сети, км

По данным другого источника ток замыкания на землю на каждые 100 км сети с BJ1 напряжением 6 кВ составляет примерно 1,5 А

13 = 1,5/100 (2)

Для воздушных сетей 6-35 кВ известна другая аналогичная эмпирическая формула, А

hz-V U„ L Ю-3 (3)

Где li -суммарная длина линий, км

В случаях когда параметры BJI неизвестны удельный емкостный ток /сол А/км, можно рассчитать по выражению

иФ„о, 1°"6 (4)

Где к, ==4,7 для ЛЭП без тросов и я;, =5,7 для ЛЭП с тросом

Для определения тока при простом металлическом замыкании на землю в сети 6 кВ, имеющей воздушные линии общей протяженностью 1 используются также формулы, приведенные ниже

Среднее геометрическое расстояние между проводами Dcp, м

АХлЯ* doc dbi (5)

Где daa, dac, dec - расстояния между проводами фаз, м (расположение проводов по вершинам треугольника)

Средний геометрический радиус системы трех проводов Яд,,м

Где г - радиус провода, м

Среднее расстояние проводов фаз а, Ь, с до их зеркальных отражений относительно поверхности земли

Где }%,, Ъа Н/, - высота подвеса проводов, м Емкостное реактивное сопротивление 1 км линии

хс0 =396 101 (8)

и соответственно всей сети

хе«г—у (9)

Ток замыкания одной фазы на землю определяется по формуле

В некоторых источниках приводится расчет средней емкости фазы относительно земли для ВЛ по упрощенным формулам (для одноцепной ЛЭП без троса)

аи+2ап 9 10й (И)

ап=21п—а- (12)

а,2=21п\-^- + 1 (13)

, Ъ„+кь+Нс

3 - (14)

А,- у— (15)

где Иф - средняя высота провода над землей, м, £>ф - среднее расстояние между проводами, м,г - радиус провода, м

Расчетные значения тока замыкания на землю I, для ВЛ 6 кВ (марка провода А-95, тип опоры ПС ЮП-14) длинной/= 1 км, а также расчетное значение емкости фаз на землю С„ приведены в таблице 1

Таблица 1

№ Формула /,, А/км Д/тх!, А С,, мкФ/км /1„й, мкФ/км

1 1 0,017 0,0052

2 2 0,015 0,0046

3 3 0,0162 0,003 0,005 0,001

4 4 0,0163 0,005

5 10 0,0149 0,0046

6 11 0,014 0,0042

В таблице I Л^л/ - разница между максимальным и минимальным значениям и тока замыкания одной фазы на землю, Л,т б - разница между макс шальным иминимальнымзначениямиемкостифазы на землю

Проведены измерения тока замыкания фазы на землю и определена разность между измеренными и расчетными значениям и тока нулевой последовательности для сети рисунок 1 Результаты приведены в таблице 2

I-1 3>2_

1_) Ц=2км

Таблица 2

Рисунок 1

Фидер сОЗЗ Фидер 3%) /П9 А 31, А 1РЛ А, А д,% Рисунок

Ф-2 Ф-2 0,45 0,319 0,57 -0 24

Фаза С Ф-3 0,46 0,326 0,20 О, ¡26

Ь=2 км Ф-4 0,38 0,269 0,37 -0,101* -27 2

Ф-3 Ф-2 0,1 0,07 0,05 0.02

Фаза А Ф-3 0,38 0,269 0,42 -0,151* -35 3

Ь=8 км Ф-4 0,37 0,262 0,37 -0,108* -29 4

Ф-4 Ф-2 0,13 0,092 0,05 0 04?

Фаза В Ф-3 0,44 0,312 0,42 -0,108

Ь=15 км Ф-4 0,41 0,29 0,24 0,0 *

В таблице 2 значения 1Р получено по формуле 10 с учетом напряжения сети 10 кВ, А — разница между измеренными и расчетными значениями тока, д - относительная погрешность Значения А, выделенные знаком "*" приведены для рисунков, когда форма сигналов 31, близка к синусоидальной На остальных осциллограммах видны искажения формы 31,, поэтому полученные значения А не учитывались

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4 Рисунок 5

Схема замещения сети с изолированной нейтралью для переходных процессов (приближенная) приведена на рисунке 5. Измерены сигналы тока нулевой последовательности 31о и напряжения нулевой последовательности Зио в первый момент при кратковременном 033 (рисунки 6,7).

Рисунок 6. 033, поврежденная Рисунок 7. ОЗЗ, неповрежденная

линия (ТЗЛМ) линия (ТЗЛМ)

Проведен обзор причин и последствий феррорезонанса в сетях 6(10) кВ, а также методов предотвращения феррорезонанса. На основании данных о пара-

метрах трансформаторов напряжения 6(10) кВ проведен расчет емкости для условия появления феррорезонанса в сети 6(10) кВ для частоты 50 Гц и частот (1/2, £/3) таблица 3

Таблица 3

Частота f, Гц Расчетная емкость С„, мкФ Емкость 1 км ВЛ С„, мкФ

НТМИ-6 НТМИ-10

50 0,002 0,0008 0,0046

25 0,008 0,003

16,6 0,018 0,007

На основании проведенных расчетов сделан вывод, что при наличии на подстанции 1-2 линий небольшой длины (1-2 км) в сети 6(10) кВ возможен фер-рорезонанс на частотах 16,6 или 25 Гц Для моделирования процессов в сети 6(10) кВ составлена схема сети 6 кВ (рисунок 8)

Проведено моделирование переходных процессов при ОЗЗ в сети с BJ1 с использованием пакета Мюго-Сар при разных значениях переходного сопротивления

В третьей главе описаны исследования и обоснование выбора датчиков тока нулевой последовательности

Определена минимальная длина воздушных и кабельных линий, при которой целесообразно использовать трехтрансформаторные ФТНП (таблица 4)

Для измерения сигнала тока нулевой последовательности на подстанции с воздушными отходящими линиями и воздушными выводами разработан ТТНП прямоугольной формы ТТНП прямоугольной формы предназначен для установки на проходные изоляторы под крышу шкафа КРУ (рисунок 9)

Проведены сравнительные испытания ТТНП прямоугольной формы и датчика тока ТДЗЛВ-10 Зависимость выходного сигнала от входного датчика тока ТДЗЛВ-10 и ТТНП прямоугольной формы приведена на рисунке 10

Таблица 4

Параметры ТТ Чувствитель- Суммарная длина линий км

Коэффициент Класс точн. ность по пер- воздушные кабельные

трансформации вичному току, А 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ

0,5 0,5 29,1 17,5 0,83 0,5

100/5 1 1 58,3 35 1,66 1

10Р(3) 3 174,9 105 58,1 3

0,5 1 58,3 35 1,66 1

200/5 1 2 116,6 70 ООО 2

10Р(3) 6 349,8 210 9,99 6

0,5 3 174,9 105 4,9 3

600/5 1 6 349,8 210 9,9 6

10Р(3) 18 1049,4 630 29,7 18

Крыша шкафа КРУ

Проходные изоляторы

Рисунок 9 Рисунок 10

Проведены испытания для оценки помехоустойчивости датчиков тока ТДЗЛВ-10 и трансформаторов тока ТЗЛМ к влиянию магнитного поля.

Получены зависимости угловой погрешности ТТНП типов ТЗЛМ, ТЗЛ-1.05.1, ТЗЛК-05.1, ТЗЛМ-1 от входного тока для различных сопротивлений на-

I) 2 4 6 8 10

Рисунок 11. Зависимость выход- Рисунок 12. Сдвиг фаз между входного сигнала от входного для раз- ным и выходным сигналом ТТНП при личных ТТНП при Ян =1 Ом =1 Ом

По данным измерений получены значения относительной погрешности для трансформаторов тока при разных значениях нагрузки (рисунок 13).

Для использования различных ТТНП в сетях 6 кВ с ВЛ наибольший интерес представляет диапазон тока до 1 А (рисунок 14).

Рисунок 13 Рисунок 14

Для измерения тока нулевой последовательности в шкафах КРУ с воздушными выводами разработана вставка МИР ВС-01. Вставка устанавливается взамен шинных соединений и обеспечивает возможность измерения тока нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю в сети 6 кВ. Вставка МИР ВС-01 предназначена для эксплуатации в составе шкафов КРУ типов К-47, К-59, КРН-3-10, 8Т7, ШВВ-1-10 и других шкафов с аналогичной конструкцией и габаритными размерами (рисунок 15). Технические характеристики вставки МИР ВС-01 приведены в таблице 4. Вставка состоит из перемычек и трансформатора тока ТЗЛК-05.1. Каждая перемычка представляет собой отрезок одножильного кабеля на напрялсение 10 кВ с концевыми муфтами с обеих сторон (рисунок 16).

Таблица 4 , _ _

Наименование параметра Значение параметра

1 Номинальное напряжение (линейное), кВ 6

2 Наибольшее рабочее напряжение (линейное), кВ 7,2

3 Номинальный ток цепей, А 200

4 Ток термической стойкости (кратковременный), кА 10

5 Время протекания тока термической стойкости, с 1

6 Номинальный ток электродинамической стойкости цепей (амплитуда), кА 26

7 Изоляция по ГОСТ 1516.3-96 32 кВ, 5 мин

Перемычки устанавливаются вместо шин в высоковольтной части шкафа КРУ и проходят через окно трансформатора тока ТЗЛК-05.1. При появлении в сети 6 кВ однофазного замыкания на землю на вторичной обмотке трансформатора тока ТЗЛК-05.1 появляется ток нулевой последовательности 31о. Для определения поврежденной линии с ОЗЗ к трансформатору тока ТЗЛК-05.1 подключается определитель поврежденной линии МИР ОПЛ-01.

Система, состоящая из вставок МИР ВС-01 и определителя поврежденной линии МИР ОПЛ-01 защищена патентом на изобретение.

Рисунок 15 Рисунок 16

На основании проведенных исследований сделаны выводы:

1. На основании результатов испытаний сделан вывод, что датчик тока ТДЗЛВ-10 имеет низкую помехозащищенность к влиянию магнитного поля частотой 50 Гц. Величина наведенного сигнала может превышать сигнал 31о при ОЗЗ.

2. Результаты испытаний показали, что на одном и том же расстоянии от оси ТТНП до проводника с током величина выходного сигнала ТДЗЛВ-10 больше чем у ТЗЛМ в 2 раза.

Небольшие габаритные размеры ТЗЛМ определяют его преимущество перед ТДЗЛВ-10 (менее сложная конструкция экрана; меньшая стоимость экрана; большая удаленность от многих источников магнитного поля на подстанции; меньшая площадь для замыкания магнитных линий внешнего поля).

Выполнение экрана для датчика тока ТДЗЛВ-10 представляет сложную задачу. В случае экранирования необходимо закрывать экраном полностью весь ТДЗЛВ-10, при этом конструкция экрана получится сложной и потребуется большое количество материала, что приведет к высокой стоимости. Эффективность экрана будет низкая, т.к. выходные изоляторы имеют большой диаметр, следовательно, большую площадь для прохождения внешних магнитных линий. Проведены испытания разработанного ТТНП прямоугольной формы для установки в ячейки 6(10) кВ с расположением фазных изоляторов в ряд либо в форме неравностороннего треугольника. Трансформаторам тока прямоугольной формы присущи все недостатки, отмеченные для датчика тока ТДЗЛВ-10.

3. Сравнительные испытания трансформаторов тока ТЗЛМ, ТЗЛ-1.05.1, ТЗЛК-05.1, ТЗЛМ-1 показали, что наибольшую чувствительность и меньшую угловую погрешностью имеют трансформаторы тока ТЗЛМ и ТЗЛК-05.1. Худшую чувствительность имеет трансформатор тока ТЗЛМ-1. Наибольший сдвиг фаз между входным и выходным сигналом при входном токе менее 0,2 А имеет трансформатор тока ТЗЛ-1.05.1. В сетях с ВЛ и малыми значениями тока замыкания для подключения к устройствам защиты и сигнализации использующих

принцип по направлению мощности наиболее предпочтительным является использование трансформаторов тока ТЗЛК-05 1

4 На основании полученных результатов испытания на п/ст 35/10 кВ ЗЭС АК "Омскэнерго" достоверность определения поврежденной ВЛ с ОЗЗ длительностью не менее 1-2 с с помощью определителя, подключенного к ТЗЛМ (вставка МИР ВС-01) составляет 100 % При определении поврежденной В Л с помощью определителя МИР ОПЛ-01, подключенного к ТТНП прямоугольной формы отмечены ложные срабатывания, процент ложных срабатываний от общего числа ОЗЗ - 70 %. При отсутствии ОЗЗ на выходе ТТНП прямоугольной формы могут присутствовать сигналы, на порядок превышающие токи ОЗЗ из-за низкой помехозащищенности ТТНП к влиянию магнитного поля

5 Разница между значениями сигналов на выходе ТЗЛМ при замыкании на разных фазах в линии составляет не более 4 %.

6 При подключении к трансформаторам тока необходимо учитывать сопротивление линии связи и входное сопротивление устройств защиты/сигнализации ОЗЗ Чувствительность и угловая погрешность трансформаторов тока при разных значениях сопротивления нагрузки будет отличаться

В четвёртой главе

Для определения поврежденной ВЛ при ОЗЗ в сети 6(10) кВ разработано устройство - определитель МИР ОПЛ-01

Определитель МИР ОПЛ-01 обеспечивает передачу номера поврежденной линии на диспетчерский пункт с помощью устройств телемеханики Подключение осуществляется ко вторичным цепям трансформаторов тока нулевой последовательности (типа ТЗЛК-05 1, ТЗЛМ), устанавливаемых в ячейки с кабельным выводом, а так же в ячейки с воздушным выводом типов К-47, К-59, КРН-3-10, ST7, ШВВ-1-10 (только на класс напряжения 6 кВ) с установкой вставки МИР ВС-01 и к цепи трансформатора напряжения (НТМИ, НАМИ)

Преимущества применения определителя МИР ОПЛ-01 автоматизация определения отходящей линии и исключение необходимости поочередного отключения потребителей Разработка защищена патентами на изобретение

С помощью программы Micro-Cap проведено моделирование работы определителя МИР ОПЛ-01 с трансформаторами тока ТЗЛМ, ТЗЛ-1 05 1, ТЗЛК-05 1, ТЗЛМ-1 в различных режимах Пример построения осциллограмм работы определителя МИР ОПЛ-01 в программе Micro-Cap приведен на рисунке 17

Сигналы 31о и 3Uo на рисунке 17 записаны с выхода входных преобразователей тока и напряжения определителя МИР ОПЛ-01 Входной преобразователь тока инвертирует сигнал 31о

Структурная схема определителя МИР ОПЛ-О! приведена на рисунке 18

ЛрЧ ■(>>17

лJ"lJПJ^JПJlJniгlЛJ_

__п_лл_

Рисунок ] 7. Поврежденная линия (блинкер и ТС сработали)

4 1 1 3

Т С 2 ТСЗ Т С 4

--->| 26 |—5 "зо |--

Рисунок 18

На рисунке 18: 1 — входной преобразователь 310; 2, 3 - формирователи прямоугольных сигналов 31<> и Зио; 4, 5 - ключи 1,2; 6 - элемент сравнения

фаз 310 и Зио, 7 - формирователь сигнала телесигнализации (ТС), 8 — входной преобразователь 3110, 9 - пиковый детектор, 10 - блок сравнения, 11 - генератор прямоугольных импульсов, 12 - формирователь сигнала "сброс", 13 - блок управления, 14 - блок питания, 15 - формирователь задержки 1, 16 - формирователь времени измерения, 17 - формирователь задержки 2,18 - блок хранения, 19 - блок индикации, 20 - ФНЧ, 21 - формирователь времени срабатывания, 22 - устройство пуска, 23, 24,25, 26 - блоки задания уставок по току; 27, 28, 29,30 - блоки управления ключами

В определителе МИР ОПЛ-01 предусмотрена возможность задания уставок по току и времени срабатывания Также можно установить режим срабатывания без задержки по времени, при этом время срабатывания составляет не более 0,2 с Уставка по току задается с учетом типа используемого трансформатора тока, №1 для ТЗЛ-1 05 1, № 2 для ТЗЛМ-1, № 3 для ТЗЛМ Каждая уставка соответствует величине тока 0,2 А для конкретного типа трансформатора Величина уставки выбрана с учетом угловой погрешности трансформаторов тока Для трансформатора тока ТЗЛК-05 1 величина уставки задается по умолчанию 0,05 А

Для проверки работы определителя МИР ОПЛ-01 проведены испытания на подстанциях 35/6(10) кВ Для этого на одной из отходящих линий создавалось ОЗЗ и фиксировались результаты работы определителя МИР ОПЛ01. Испытания проводились при различных типах 033 металлическое, через переходное сопротивление, кратковременное ("клевки земли")

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведен сравнительный анализ устройств защиты/сигнализации ОЗЗ

2 Получены зависимости выходного тока от входного и угловой погрешности для трансформаторов ТЗЛМ, ТЗЛ-1 05 1, ТЗЛК-05 1, ТЗЛМ-1

3 Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности применения датчиков тока ТДЗЛВ-10 для измерения тока нулевой последовательности при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью 6(10) кВ

4 Получены данные о помехоустойчивости датчиков тока ТДЗЛВ-10УЗ и трансформаторов тока ТЗЛМ к влиянию магнитного поля

5 Проведены исследования и получены результаты о возможности применения ТТНП прямоугольной формы для измерения сигнала тока нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью 6(10) кВ

6 Получены зависимости выходного сигнала от входного для датчиков тока ТДЗЛВ-10 и ТТНП прямоугольной формы

7 Разработаны устройства вставка МИР ВС-01 и определитель МИР ОПЛ-01 Проведены лабораторные и производственные испытания Получены сертификаты на разработанные устройства и 2 патента на изобретения

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1 Рейтер А И , Батулько Д В Определитель поврежденной линии при однофазных замыканиях на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью // Энергетик, 2002, №4

2 БатулькоДВ Исследование датчиков тока ТДЗЛВ-10 и трансформаторов тока ТЗЛМ на помехоустойчивость при воздействии внешнего магнитного поля //"Энергетик" № 6,2006 г

3 Батулько Д.В. Испытания датчиков тока ТДЗЛВ-10 и трансформаторов тока ТЗЛМ на помехоустойчивость при воздействии магнитного поля от расположенных рядом проводников с током.// Омский научный вестник, №1(34), январь-февраль 2006 г

4 БатулькоДВ Определитель поврежденной линии 6(10) кВ с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью //Материалы 5 международной научно-технической конференции "Динамика систем механизмов и машин". Омск 2004

5 Батулько Д В "Устройство для определения однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью", заявка № 2003113488, приоритет от 07 05 2003, класс МПК Н 02 Н 3/16, в 01II31/08, решение о выдаче патента от 29 07 2004, патент № 2244992

6 Батулько Д.В "Устройство для определения однофазных замыканий на землю в воздушных сетях с изолированной нейтралью", заявка № 2003127805, приоритет от 15.09.2003, класс МПК Н 02 Н 3/16, решение о выдаче патента от 20 01 2005 №2255404

7 Батулько Д.В Применение определителя МИР ОПЛ-01 со вставками МИР ВС-01 //VI межрегиональное совещание "Автоматизированные системы учета энергоресурсов как инструмент снижения себестоимости продукции Создание и эксплуатация АИИС КУЭ субъектов ОРЭ" (международное) май 2006,г Омск

8 Батулько Д В Применение вставок МИР ВС-01 с определителем МИР ОПЛ-01 для определения поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю // Сборник трудов международной конференции "'Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование" 6 том, Санкт-Петербург, 2006 г

9 Батулько Д В. Применение определителя МИР 01Ш-01 со вставками МИР ВС-01 для выявления поврежденной воздушной линии с однофазным замыканиям на землю // Промышленные АСУ и контроллеры №12,2005 г

10. Батулько Д.В Применение датчиков тока ТДЗЛВ-10 в устройствах для Определения поврежденной воздушной линии электропередачи // Энергетик, 2005, №12

11 БатулькоДВ Применение датчиков тока ТДЗЛВ-10 с определителем МИР ОПЛ-01 для дистанционного определения поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью // Омский научный вестник, №1(34), январь-февраль 2006 г

12. Батулько Д В. Применение вставок МИР ВС-01 с определителем МИР ОПЛ-О! для определения поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю // Ограничение перенапряжений Режимы заземления нейтрали Электрооборудование сетей 6-35 кВ Труды четвертой всероссийской научно-технической конференции - Новосибирск, 2006 - 216с

Подписано в печать 3 10 2007 г Формат 60x84/16 Бумага офсетная Оперативный способ печати Уел печ л 1,25 Тираж 100 экз Заказ №63

Издательство ОмГТУ 644050, г Омск, пр Мира 11 Отпечатано на кафедре «Дизайн, реклама и технология полиграфического производства» Омского государственного технического университета

Оглавление автор диссертации — кандидат технических наук Батулько, Дмитрий Васильевич

Введение 2007 год, диссертация по энергетике, Батулько, Дмитрий Васильевич

Заключение диссертация на тему "Определение поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью"

БиблиографияБатулько, Дмитрий Васильевич, диссертация по теме "Электростанции и электроэнергетические системы"