- •Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10-110 кВ в нормальных и аварийных режимах
- •Оглавление
- •Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических сетях 10–110 кВ 10
- •Глава 2 Диагностика состояния воздушных линий 6-35 кВ 53
- •Глава 4 Регистрация параметров аварийных режимов 126
- •Глава 5 Определение места повреждения на вл по параметрам аварийных режимов 172
- •Предисловие
- •Список принятых сокращений
- •Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических сетях 10–110 кВ
- •1.1 Общие сведения о воздушных линиях электропередачи
- •1.1.1 Конструктивные элементы воздушных линий электропередачи
- •1.1.2 Провода воздушных линий
- •Свойства материалов, используемых для изготовления проводов вл
- •Марки проводов
- •1.1.4 Опоры
- •Классификация опор воздушных линий
- •1.1.5 Изоляторы
- •Полимерный изолятор
- •Классификация линейной арматуры
- •1.2 Виды и характер повреждений вл
- •Причины повреждения вл
- •1.3 Мониторинг и диагностика вл
- •1.3.2 Методы диагностирования электрооборудования
- •1.3.3 Существующие комплексы диагностики вл
- •Глава 2 Диагностика состояния воздушных линий 6-35 кВ
- •2.1 Режимы заземления нейтрали
- •2.1.1 Изолированная нейтраль
- •2.1.2 Заземление нейтрали через индуктивность
- •2.1.3 Заземление нейтрали через резистор
- •2.1.4 Глухое заземление нейтрали
- •2.1.5 Кратковременное низкоомное индуктивное заземление нейтрали
- •2.1.6 Снижение тока замыкания на землю при озз
- •2.2 Методы расчета параметров режима при повреждениях в сетях 6−35 кВ
- •2.2.1 Расчет в симметричных координатах
- •Выражения для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения в базисных единицах
- •Приближенные значения сверхпереходной эдс и сверхпереходного сопротивления
- •Отношение х0/х1 для различных вл
- •Определение суммарного сопротивления в зависимости от вида кз
- •Зависимость коэффициента пропорциональности от вида кз
- •2.2.2 Расчет в фазных координатах
- •Зависимость полярности обмоток от маркировки силовых трансформаторов
- •2.3 Защиты от озз
- •2.3.1 Защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности.
- •2.3.2 Ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности.
- •2.3.3 Направленные токовые защиты.
- •2.3.4 Защиты с наложением тока другой частоты
- •2.3.5 Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие в токе нулевой последовательности
- •2.3.6 Устройства, реагирующие на ток и напряжение нулевой последовательности
- •2.4 Определение поврежденного присоединения на шинах 6-35 кВ
- •2.4.2 При двух трансформаторах тока
- •2.4.3 Практическая реализация способа
- •2.5 Определение места повреждения на вл 10 кВ по току нулевой последовательности
- •2.6 Выводы
- •3 Мониторинг и диагностика состояния элементов
- •3.1 Трасса вл
- •3.2 Провода и грозозащитные тросы
- •3.3 Линейная арматура и изоляция
- •3.4 Опоры вл
- •3.5 Фундаменты опор
- •3.6 Заземляющие устройства
- •3.7 Выводы
- •Глава 4 Регистрация параметров аварийных режимов
- •4.1 Общая структура устройств
- •4.2 Входные преобразователи тока и напряжения
- •4.3 Фильтрация входных сигналов
- •4.3.1 Общие сведения
- •4.3.2 Аналоговая фильтрация
- •4.3.3 Фильтр низких частот
- •4.3.4 Фильтр высоких частот
- •4.3.5 Полосовой фильтр
- •4.3.6 Цифровая фильтрация
- •4.4 Аналого-цифровые преобразователи
- •Погрешность ацп
- •4.4.2 Методы преобразования аналоговых сигналов
- •4.5 Принципы выполнения измерительных устройств на цифровых элементах
- •Разложение в ряд Фурье. Токи и напряжения при коротком замыкании представляют собой периодические функции с периодом Любая периодическая функция может быть представлена в виде
- •4.6 Автономные микропроцессорные системы
- •4.7 Многофункциональные микропроцессорные устройства
- •Основные технические данные регистраторов
- •4.8 Выводы
- •Глава 5 Определение места повреждения на вл по параметрам аварийных режимов
- •5.1 Математическое моделирование вл в задаче омп
- •5.2 Методы омп для одноцепной вл
- •Определение , , при различных видах короткого замыкания
- •Значение коэффициентов , и сопротивления в зависимости от вида кз
- •5.2.2 Реактансметр
- •5.2.4 Компенсационный метод
- •5.2.5 Итерационный метод полного сопротивления
- •5.3 Методы омп для двухцепной вл
- •Определение , , при различных видах короткого замыкания
- •5.3.1 Омп по разности токов
- •5.3.3 Реактансметр
- •5.3.5 Компенсационный метод
- •5.3.6 Итерационный метод полного сопротивления
- •5.4 Учет реактивной проводимости вл
- •Расчетные формулы определения расстояния
- •5.5 Программа определения места повреждения на вл
- •Используемые методы омп в зависимости от вида замеров и числа цепей вл
- •5.6 Выводы
- •Список использованных источников
- •Примеры расчета параметров вл а1. Расчет параметров одноцепной вл без троса
- •А2. Расчет параметров одноцепной вл
- •А4 Расчет параметров других видов вл
- •Определение расстояния до мп расчетными методами
- •Результаты расчета
- •Инструкция к программе омп
- •1. Работа с программой Transcop
- •2. Начало работы с программой омп
- •3. Работа с «редактором»
- •4. Работа с вкладкой «линии»
- •5. Работа с вкладкой – «провода и опоры»
- •6. Работа с вкладкой «омп»
5.3 Методы омп для двухцепной вл
Рассмотрим двухцепную ВЛ длиной с двухсторонним питанием, показанную на рис. 5.7.
Линия имеет следующие параметры: комплексное сопротивление прямой последовательности первой цепи и второй цепи ; обратной последовательности первой цепи и обратной последовательности второй цепи ; нулевой последовательности первой цепи и второй цепи ; емкостные сопротивления равны бесконечности (т.е. емкости равны нулю). Системы А и Б имеют следующие параметры: комплексное сопротивление прямой последовательности и , обратной последовательности и , нулевой последовательности и , эквивалентные ЭДС и соответственно. На линии показано (рис. 5.7) короткое замыкание за переходным сопротивлением на расстоянии .
Выражения для UI, II, IK для ОМП на двухцепной ВЛ при различных видах поперечной несимметрии для расчета в фазных и симметричных координатах приведены в табл. 5.2
Таблица 5.2
Определение , , при различных видах короткого замыкания
Вид КЗ |
Фаза |
|
|
|
двухцепная |
|
|||
Однофазное |
A |
|
|
|
|
B |
|
|
|
C |
|
|
|
|
Двухфазное |
A-B |
|
|
|
B-C |
|
|
|
|
С-А |
|
|
|
|
Двухфазно на землю |
А, В |
|
|
|
B, C |
|
|
|
|
С, А |
|
|
|
|
Трехфазное |
А, В, С |
|
|
|
5.3.1 Омп по разности токов
Погрешность при измерении расстояния до места повреждения зависит от многих факторов, в том числе и от точности задания параметров схемы замещения. Для двухцепной линии без существенного увеличения приборов можно исключить влияние и системы, и параметров самой линии на точность ОМП.
Рассмотрим двухцепную линию с двухсторонним питанием (рис. 5.8).
Линии имеют собственное сопротивление нулевой последовательности и взаимоиндукцию между цепями .
Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для контура 1-3-2-4-1. Данный закон справедлив как для нулевой, так и для обратной последовательностей, поэтому индексы можно опустить, полагая, что дальнейшие соотношения верны для обеих последовательностей:
. (5.104)
Решив уравнение относительно неизвестного n, получим
- для нулевой последовательности:
- для обратной последовательности:
(5.105)
Обозначим
− разность токов линии нулевой последовательности со стороны системы ;
− разность токов линии нулевой последовательности со стороны системы ;
− разность токов линии обратной последовательности со стороны системы ;
− разность токов линии обратной последовательности со стороны системы .
Обозначим:
; − отношение разности токов по концам линии.
Подставив эти выражения в (5.105), получим
. (5.106)
При ОМП по выражению (5.106) погрешность возникает только из-за погрешности измерения тока. Параметры сети, в том числе и линии, вид КЗ, переходное сопротивление в месте КЗ на точность ОМП не влияют. Для определения места повреждения необходимо иметь всего два прибора, включенных на разность токов по концам линии.
Безусловно, ОМП по разности токов необходимо считать основным для параллельных линий. Другие методы целесообразно рассматривать как дополнительные, позволяющие проверить отсутствие промахов в работе приборов. Включение приборов на замер токов на линии нецелесообразно, так как в этих токах практически отсутствует информация о месте повреждения. Роль токов каждой линии возрастает, если вместе с величиной измерять фазу токов. Тогда сумму и разность токов (основных носителей информации о месте повреждения) можно определить косвенным путем.
5.3.2 ОМП по напряжениям и токам в начале и конце ВЛ
Большинство ВЛ 110–220 кВ выполняются двухцепными на общих опорах, поэтому при определении места повреждения по составляющие нулевой последовательности необходимо учитывать, что между цепями существует индуктивная связь. Схема двухцепной линии показана на рис. 5.7, а на рис. 5.9, дана схема замещения нулевой последовательности.
Как и для одноцепных линий, места повреждения можно определить по замеру с одной стороны, используя кривые изменения токов и напряжений. Все достоинства и недостатки этого метода, присущие одноцепных линиям, распространяются и на двухцепные линии.
Для исключения влияния на точность определения места повреждения вида КЗ и переходного сопротивления в месте КЗ выполним преобразования схемы (см. рис. 5.9), для чего треугольник сопротивлений 1–2–3 заменим эквивалентной звездой и произведем преобразование (рис. 5.10).
Через обозначенные суммы токов по концам параллельных цепей.
Падения напряжения от точки «а» в обе стороны до нейтральных точек для нулевой последовательности равно:
. (5.107)
Из выражения (5.107) находим n:
. (5.108)
Падения напряжения от точки «а» в обе стороны до нейтральных точек для обратной последовательности равно:
. (5.109)
Из выражения (5.109) находим n:
. (5.110)
Выражения (5.108) и (5.110) позволяют определить места повреждения независимо от вида КЗ и величины переходного сопротивления в месте КЗ аналогично как и для одиночных линии со всеми описаниями ранее достоинствами и недостатками. Однако необходимо отметить, что для параллельных линий необходимо измерять не токи по концам линии, а сумму токов параллельных линий. Если измерения тока осуществляется для каждой линии, то исключить влияние вида КЗ и переходного сопротивления в месте КЗ невозможно. Поэтому на параллельных линиях включать приборы на ток каждой линии нецелесообразно.