Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра автоматического управления электроэнергетическими системами

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЛИНИИ

Учебное пособие

Е.А. Аржанников, А.М. Чухин

Иваново 1998

Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения места короткого замыкания на линиях: Учебное пособие/ Ивановский государственный энергетический университет Иваново, 1998.- 74 с.

Пособие предназначено для студентов специальности 210400 (Автоматизация процессов производства и распределения электроэнергии) и может использоваться ими при изучении курса "Автоматизация электроэнергетических систем". Возможно использование пособия и студентами других специальностей электроэнергетического профиля при изучении аналогичных курсов, а также инженерами и техниками служб релейной защиты при прохождении ими курсов повышения квалификации. Пособие содержит общую характеристику методов определения места короткого замыкания на линиях высокого напряжения, сведения о приборах, реализующих указанные методы. Особое внимание уделено двусторонним и односторонним способам определения места повреждения по параметрам аварийного режима.

Разделы 1-12,15 написаны Аржанниковым Е.А. и соответствуют читаемому в ИГЭУ лекционному курсу. Разделы 13,14 и приложения написаны Чухиным А.М. и ориентированы в основном на инженеров- эксплуатационников, проходящих переподготовку.

Подготовлено к изданию кафедрой автоматического управления электроэнергетическими системами.

СОДЕРЖАНИЕ

• 1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ
• 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПО ПАРАМЕТРАМ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА
• 3. ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПО ДВУСТОРОННЕМУ ИЗМЕРЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА
• 4. ДВУСТОРОННИЙ ЗАМЕР НА ЛИНИЯХ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ
• 5. ТРЕБОВАНИЯ К ФИКСИРУЮЩИМ ВОЛЬТМЕТРАМ И АМПЕРМЕТРАМ
• 6. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ФИКСИРУЮЩИХ ПРИБОРОВ ДВУСТОРОННЕГО ЗАМЕРА
• 7. УПРОЩЕННЫЕ СПОСОБЫ ОДНОСТОРОННЕГО ЗАМЕРА
• 8. НЕКОТОРЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАЩИТ
• 9. ТЕОРИЯ ОДНОСТОРОННЕГО ЗАМЕРА НА ЛИНИИ С ДВУСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ
• 10. ВАРИАНТЫ СПОСОБОВ ОДНОСТОРОННЕГО ЗАМЕРА
• 11. ПОГРЕШНОСТИ ОДНОСТОРОННЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ
• 12. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРИБОРОВ ОДНОСТОРОННЕГО ЗАМЕРА
• 13. СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ОСНОВЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ПРИБОРОВ
• 14. ИНТЕРФЕЙСЫ ФИКСИРУЮЩИХ ПРИБОРОВ
• 15. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛОКАЦИОННЫЕ ИСКАТЕЛИ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЕ П1. ФОРМАТЫ СООБЩЕНИЙ ПРИБОРОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ П2. РАЗЪЕМ ПРИБОРА МФИ/РПИ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ

прибор короткий замыкание линия

Линии электропередач высокого напряжения - довольно часто повреждаемые элементы электроэнергетической системы. Выход из работы линии всегда сопровождается или недоотпуском электроэнергии, или снижением надежности, себестоимости и качества электроснабжения. Поэтому одной из важнейших задач линейных ремонтных служб предприятий электросетей является быстрейший поиск места повреждения и организация ремонтно-восстановительных работ. До появления в энергосистемах приборов определения места повреждения (начало 60-х годов) поиск повреждения совершался путем обходов, объездов, иногда облетов на вертолете трассы линии. На это тратилось значительное время, поскольку линии имеют большую протяженность (до сотен километров), а трасса часто идет по труднопроходимой местности. К тому же место повреждения иногда плохо различимо даже с близкого расстояния - на гирлянде изоляторов после перекрытия часто не остается значительных следов обгорания.

Еще сложнее обстоит дело с поиском места самоустраняющегося повреждения, при котором после АПВ линия остается в работе. Между тем ремонтным службам весьма полезна информация о таких повреждениях, поскольку обычно после них часть изоляторов в гирлянде оказывается пробитыми и на линии остается ослабленное место, которое в будущем способно привести к возникновению аварии. Известен случай, когда сверхответственная линия отключалась три раза с промежутком в несколько недель, пока не было найдено дерево с обгоревшими ветвями, которые при сильном ветре сближались с проводом. Поэтому необходимо искать место не только устойчивого, но и самоустраняющегося повреждения.

Сказанное предопределило широкое внедрение в электроэнергетику методов и средств определения места повреждения (ОМП) на линии. Однако обычно они сводятся к определению места короткого замыкания (ОМКЗ) разрывы проводов без замыкания бывают редко и определить их место по соотношению каких-либо электрических величин довольно сложно. Внедрение приборов определения места повреждения началось в нашей стране в 60-х годах и в настоящее время большинство линий напряжением 110 кВ и выше оснащено такими приборами. Идет внедрение приборов и на напряжениях 6-35 кВ, хотя и значительно более медленными темпами.

Известно большое количество различных методов ОМП и ОМКЗ. На рис.1 приведена взятая из [1] схема классификации методов ОМП.

Рис.1. Схема классификации методов ОМП

Прежде всего методы делятся на дистанционные и топографические. При этом топографические методы подразумевают определение искомого места непосредственно при движении по трассе, и средства топографического отыскания места повреждения находятся в распоряжении поисковой бригады. Дистанционные методы подразумевают использование приборов и устройств, устанавливаемых на подстанциях и указывающих расстояние до повреждения.

Другое деление методов - на высокочастотные и низкочастотные. Под низкочастотным диапазоном подразумеваются частоты от нуля до нескольких килогерц. Под высокочастотным - десятки килогерц.

Коротко охарактеризуем методы, приведенные на рисунке 1.

ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

ИНДУКЦИОННЫЙ метод основан на том, что поисковая бригада, двигаясь вдоль трассы кабельной линии, улавливает специальными приборами характер изменения магнитного и электрического поля, создаваемого протекающим по линии током. Ток вырабатывается специальным генератором, подключаемым на подстанции к уже отключенной линии.

АКУСТИЧЕСКИЙ метод основан на улавливании на трассе акустических (механических) колебаний, возникающих на поверхности грунта при искровом разряде в изоляции кабельной линии. Оператор с акустическим датчиком и усилителем перемещается в зоне 40 метров, найденной каким-либо другим методом, и определяет место максимального уровня приема по индикатору. Искровой разряд создается посредством специальных устройств, подключаемых на конце линии после ее отключения.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ метод основан на фиксации вдоль трассы электрических потенциалов, создаваемых протекающим по оболочке кабельной линии (или закрытого токопровода) током. В месте повреждения указанный потенциал имеет наибольшее значение.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ метод основан на фиксации механических усилий, создаваемых за счет тока короткого замыкания. Электромеханические указатели устанавливаются стационарно на опорах воздушных линий. При протекании тока КЗ у указателя выпадает блинкер, состояние которого проверяют после аварии при обходе линии. Метод используется в основном в сетях 6-10 кВ сельскохозяйственного назначения.

Как видим, топографические методы и средства используются ремонтными службами и к работе служб релейной защиты отношения не имеют.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Принцип действия ИМПУЛЬСНЫХ методов основан на измерении интервалов времени распространения электромагнитных волн (импульсов) по участкам линии. ЛОКАЦИОННЫЕ методы определяют время пробега специально генерируемого зондирующего импульса. ВОЛНОВЫЕ методы определяют моменты прихода на подстанцию возникающих в месте повреждения линии электромагнитных волн.

Распространение волны (импульса) по линии - сложный процесс, зависящий от числа, взаимного расположения, материала и размера проводов и тросов, их удаленности от поверхности земли, от ее электропроводности. Волна перемещалась бы вдоль провода со скоростью света (300 м/мкс), если бы в проводе не было активных потерь и он располагался бы в вакууме над идеально проводящей поверхностью. В реальной воздушной линии волна перемещается по петле фаза-земля со скоростью v=275 м/мкс и по петле фаза-фаза со скоростью v=296 м/мкс. В кабельной линии скорость распространения волны значительно ниже - 160 м/мкс и примерно одинакова для любой петли.

Локационные методы основаны на измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода к началу линии импульса, отраженного от места повреждения. За указанное время импульсы прошли путь, равный двойному расстоянию до места повреждения. Искомое расстояние равно:

L = t * v /2.

Устройства измерения - локационные искатели - будут рассмотрены в 15-м разделе данной работы.

Волновой метод ДВУСТОРОННИХ измерений основан на измерении времени между моментами достижения двух концов линии фронтами электромагнитных волн, возникающих в месте повреждения (волн разряда замкнувшейся на землю фазы). Необходимым условием реализации метода является синхронный счет времени на двух концах с точностью до микросекунд. Для этого с конца на конец посылаются хронирующие сигналы, что само по себе является сложной технической задачей.

Волновые методы ОДНОСТОРОННИХ измерений используют либо измерение времени между приходами волн первого и второго отражений от места повреждения, либо разновременность прихода волн по каналу фаза - фаза и по каналу фаза - земля.

Метод СТОЯЧИХ ВОЛН предполагает измерение полного входного сопротивления поврежденной линии в широком диапазоне частот. Известно [1], что расстояние между резонансными частотами (максимумами и минимумами входного сопротивления) зависит от расстояния до места КЗ или обрыва.

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

ПЕТЛЕВОЙ метод основан на измерении сопротивления постоянному току жил кабеля, отключенного из-за пробоя фазы на землю. Переходное сопротивление в месте повреждения предварительно снижают прожиганием изоляции от специальных источников тока. Схема измерения собирается таким образом, чтобы сопротивления жил оказались в плечах уравновешенного моста, измерительный прибор (для контроля условий равновесия) - в одной диагонали моста, источник питания и переходное сопротивление - в другой диагонали. По найденным сопротивлениям жил до места пробоя определяют расстояние.

ЕМКОCТНЫМ МЕТОДОМ можно определить емкость жилы от места измерения до места обрыва.

ДИСТАНЦИОННЫМ измерениям ПО ПАРАМЕТРАМ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА посвящено основное содержание данной работы. Объясняется это как тем, что они, в отличие от других методов, исключительно широко распространены в высоковольтных сетях, так и тем, что обеспечение эксплуатации устройств измерения (фиксирующих приборов) возложено на персонал служб РЗА (центральных служб энергосистем и местных служб сетевых предприятий).

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПО ПАРАМЕТРАМ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА

Параметры аварийного режима - фиксированные (измеренные) во время КЗ токи и напряжения отдельных фаз или последовательностей. Методов ОМКЗ по параметрам аварийного режима множество, однако все их можно разбить на методы двустороннего и методы одностороннего замера.

Двусторонние измерения токов и напряжений при КЗ позволяют в дальнейшем рассчитать расстояние до места КЗ. Относительная простота приборов двустороннего измерения привела к тому, что они получили исключительно широкое распространение в высоковольтных сетях. Началом внедрения фиксирующих приборов в отечественную энергетику можно считать конец 50-х - начало 60-х годов. К середине 80-х годов двусторонние методы стали господствующими - практически все линии 110 кВ и выше оснащались фиксирующими приборами двустороннего замера. Однако в конце 80-х годов появились приборы одностороннего замера, что привело к практическому прекращению выпуска приборов двустороннего замера. Следует отметить, что в зарубежной практике двусторонний замер никогда не применялся. Основы теории и практики двустороннего замера разработаны институтом ВНИИЭ, фирмой ОРГРЭС и Рижским опытным заводом Энергоавтоматика [1,2,3,5]. Особо следует отметить труды Г.М. Шалыта.

Основы теории одностороннего замера разработаны в Ивановском энергоуниверситете в 70-80 годах Е.А. Аржанниковым и наиболее полно отражены в [6]. Приборы, реализующие односторонний замер разработаны в Рижском техническом университете под руководством А.С.Саухатаса [9]. Однако в [6] материал трактуется с позиций классической теории дистанционной защиты. Более общий подход разработан в Чувашском университете в начале 90-х годов под руководством Ю.Я. Лямца [7]. Он рассматривает определение места КЗ как задачу диагностики линии и одну из задач идентификации параметров энергосистемы. В данном параграфе рассматривается именно этот подход.

Рассматривается одиночная линия рис.2, на которой на расстоянии x от левой системы произошло КЗ. Предположим, что при КЗ фиксированы по три тока и по три напряжения с каждого конца линии. Токи в месте КЗ (I) могут быть вычислены: I = I + I.

Если бы было известно x, то можно было бы составить шесть уравнений (для трех фаз или для трех последовательностей):

Uv - Uv + Uv- Uv = 0 , (1)

где v - индекс фазы (А, В или С) или индекс последовательности (1,2 или 0);

U, U - падения напряжения на участке слева от места КЗ и на участке справа от места КЗ.



Рис.2. Поясняющая схема одиночной линии

Очевидно, независимы только три уравнения - уравнения для фаз преобразуются в уравнения для последовательностей и наоборот; коэффициенты уравнений комплексны, но неизвестное всего одно - расстояние x - и оно вещественно.

Падения напряжения для отдельных последовательностей равны:

ДU1? = x I1? Z1уд ; ДU2? = x I2? Z1уд ; ДU0? = x I0? Z0уд ;

ДU1? = (L - x) I1? Z1уд ; ДU2? = (L - x) I2? Z1уд ;

ДU0? = (L - x) I0? Z0уд ;

где Z1уд и Z0уд - удельные сопротивления линии в схемах прямой и нулевой последовательностей. Напомним, что удельное индуктивное сопротивление одиночной линии в схеме прямой последовательности равно примерно 0,4 Ом/км, в схеме нулевой последовательности - примерно 1,4 Ом/км.

Выражение для падения напряжения в фазе А можно получить суммируя падения напряжения в схемах отдельных последовательностей:

ДUА? = ДU1? + ДU2? + ДU0? = x (I1? Z1уд + I2? Z1уд + I0? Z0уд) = x Z1уд (I1? + I2? + I0? Z0уд / Z1уд) = xZ1уд (I1? + I2? + I0? + I0?( Z0уд - Z1уд) /Z1уд) = xZ1уд (IA + K I0).

Вообще падение напряжения на любой фазе

ДUф=xZ1 уд (Iф + K I0), (2)

K = (Z0уд - Z1уд)/ Z1уд. (3)

Величина K называется в теории дистанционной защиты коэффициентом компенсации по току нулевой последовательности и отражает разницу в падении напряжений в схемах прямой и нулевой последовательностей при протекании по ним одинакового по величине тока.

Существует несколько путей решения уравнений (1). Но самое общее решение задачи идентификации заключается в анализе изменения целевой функции, что позволяет исключить влияние многих случайных факторов. Общим критерием определения места КЗ служит условие достижения целевой функцией глобального минимума при множестве варьируемых параметров. Простейшей целевой функцией может служить невязка уравнений (1), то есть отличие правой части уравнения от нуля. Для получения значений невязок следует изменять значение x от нуля до L и строить зависимость модуля правой части от предполагаемого расстояния (x).

Подобные зависимости показаны на рис.3 для однофазного замыкания фазы А на расстоянии в 60 км на линии с параметрами: U=220 кВ, L=100 км, Z1уд = 0.107 +j0.408 Ом/км, Z0уд = 0.257 + j1.33 Ом/км. Прилегающая система: Z1с = j20 Ом, Z0с = j20 Ом. Система противоположного конца линии: Z1с = j40 Ом, Z0с = j80 Ом. Угол между ЭДС систем в доаварийном режиме равен нулю, замыкание металлическое.



Рис.3. Зависимость невязок уравнений (1) от предполагаемого расстояния до места замыкания

Уравнений (1) шесть, поэтому на рисунке показаны 6 зависимостей, хотя некоторые из них совпадают между собой. Все зависимости прямолинейны. Около прямых показана их принадлежность к уравнению для фазных величин (А, В или С) или к уравнению для симметричных составляющих (1, 2 или 0). Как видим, невязки уравнений для фаз В и С совпадают между собой, то же имеет место для уравнений для прямой и обратной последовательностей. Причина ясна - угол наклона отрезка постоянен и определяется падением напряжения на одном километре линии в схеме данной последовательности; поскольку удельные сопротивления линии для токов прямой и обратной последовательностей равны, графики (x) для этих последовательностей совпадают. Место КЗ определяется по любому из уравнений однозначно - в точке x=60 км все невязки равны нулю. Для уменьшения влияния погрешностей измерения электрических величин нужно стремиться использовать характеристики, имеющие наибольшую крутизну. На рис.3 это характеристика для поврежденной фазы А или для нулевой последовательности 0.

В принципе функций невязки может быть множество. В [7] предложена самая универсальная - реактивная мощность в месте КЗ Q. Она соответствует предположению, что все переходные сопротивления в месте КЗ резистивны (активны). Тогда естественно, что

Qѓ = Im [Uѓ Iѓ ] = 0 . (4)

Здесь индекс ѓ соответствует точке замыкания (от английского слова fault).

До этого в теории дистанционной защиты и в теории ОМКЗ по [6] всегда использовалась предпосылка - переходное сопротивление активно, напряжение в точке КЗ совпадает по фазе с током в переходных сопротивлениях. При однофазных и двухфазных КЗ эти предпосылки совпадают. Однако преимущество выражения (4) в том, что оно верно и в общем случае двухфазного КЗ на землю или трехфазного КЗ через произвольные сопротивления в каждой фазе. То есть критерий (4) обладает большей общностью, чем ранее используемые критерии.

Для использования (4) в качестве целевой функции при определении расстояния следует:

- определить ток (или систему трех токов) Iѓ = I? + I? ;

-задаваясь значениями расстояния x от 0 до L подсчитывать значения напряжения (или системы трех напряжений) Ux = U'- ДU';

- для каждого x подсчитывать реактивную мощность по (5) и строить ее зависимость уq(x). Точка, в которой реактивная мощность обратится в нуль, соответствует месту КЗ.

Расчет следует вести для всех трех фаз одновременно, если вид КЗ неизвестен; расчет можно вести только для поврежденной фазы, если известно, что замыкание однофазное. Ясно, что при однофазном замыкании подсчет тока Iѓ неповрежденных фаз даст нулевой результат. Следовательно, и в общем случае, и в случае известного вида КЗ в системе (1) нет лишних уравнений.

Несмотря на кажущуюся простоту, реализация рассмотренного способа технически затруднена из-за необходимости фиксации шести комплексных величин на каждом конце линии. Даже в случае наличия соответствующих устройств следует "привязать" показания устройств с двух концов линии к единой временной оси отсчета. Предположим, что на каждом конце линии устройства фиксируют фазу шести электрических величин, отсчитывая их от напряжения фазы А или от напряжения прямой последовательности фазы А. Но между этими напряжениями на двух концах линии тоже есть угол, который неизвестен. Придется либо синхронизировать "внутренние часы" двух устройств с точностью до долей микросекунды (до 1-2 электрических градусов), либо как-то привязывать две векторные диаграммы (например, по току неповрежденной фазы). В любом случае получается очень непростая техническая система. Поэтому нам до сих пор неизвестны попытки использования критерия (4) непосредственно. Усилия разработчиков всегда были направлены на то, чтобы либо обойтись измерениями с одной стороны, либо измерять на двух сторонах только модули электрических величин, но не их фазовые углы. Ниже и будут рассмотрены практически используемые методы двустороннего и одностороннего замера.

Отметим дополнительно, что все рассматриваемые ниже методы пригодны только тогда, когда через место КЗ протекают достаточно большие токи, которые могут создать в линии заметные падения напряжения. Они непригодны при однофазных замыканиях в сети с изолированной нейтралью, где ток замыкания слишком мал.

3. ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПО ДВУСТОРОННЕМУ ИЗМЕРЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА

Двусторонние измерения позволяют определить только место несимметричного КЗ с большим током. Место трехфазных коротких замыканий, обрыва проводов и замыканий одной фазы на землю в сети с изолированной нейтралью рассматриваемыми методами определить невозможно. Теоретически можно было бы определить место двухфазного КЗ в сети 6 - 35 кВ, но практически это используется редко из экономических соображений.

Теорию двустороннего ОМКЗ можно пояснить с помощью рис.4, на котором приведена поясняющая схема одиночной линии (рис.4а), схема замещения обратной или нулевой последовательности (рис.4б) и эпюра напряжений этой последовательности (рис.4в). Максимум напряжения находится в точке КЗ (источник обратной и нулевой последовательности находится в точке несимметрии). Отметим, что под U и I ниже понимаются модули (абсолютные значения) электрических величин, безотносительно к их фазе и направлению.

Предположим, что еще во время КЗ приборы фиксировали (запомнили) четыре величины: U?,I?,U?,I?. Непосредственно из эпюры рис 4в можно записать выражения для напряжения в точке КЗ при движении "слева" и "справа" (от шин левого и правого концов линии) к точке КЗ:

Рис.4. К пояснению принципа двустороннего ОМКЗ

Uk = U?+ I?*nXл ;

Uk= U?+ I?*(1-n)Xл .

Здесь Хл - сопротивление линии в схеме данной последовательности,

nXл - сопротивление от левого конца линии до места КЗ. Обращаем внимание, что выражения записаны для модулей, но не для комплексов - в них не учтен сдвиг по фазе между током и напряжением.

Приравнивая правые части выражений и решая полученное уравнение относительно nХл, получаем:

U? + I?*nXл = U?+ I?*(1-n)Xл ;

nXл *(I?+ I?) = U? - U? + I?Xл.

(5)

Практически производится замер величин нулевой или обратной последовательностей, а решение ищется относительно расстояния до места КЗ : l? = n*L = n*Xл/Xуд , где Худ - сопротивление одного километра линии в схеме данной последовательности, L - полная длина линии.

Расчетные формулы имеют вид:

(6)

Отметим ряд особенностей формул и самого метода расчета по двустороннему замеру:

1)В формулах участвуют модули токов и напряжений. Фаза и направление токов не имеют значения. Это предопределяет относительную простоту выполнения фиксирующих приборов.

2)При выводе не учитывался вид короткого замыкания: одной или двух фаз на землю при расчете по составляющим нулевой последовательности или даже двухфазного без земли при расчете по составляющим обратной последовательности. Схема рис.4б и эпюра рис.4в не зависят от вида замыкания. Для расчетов не требуется знать вид КЗ, что позволяет приступить к расчетам немедленно после считывания показаний приборов.

3)В расчете не участвует переходное сопротивление в месте КЗ. На рис.4б переходное сопротивление оказалось вне контура, для которого составлялось уравнение. Теоретически двусторонний замер полностью исключает влияние переходного сопротивления. Практически это верно до тех пор, пока из-за переходных сопротивлений значения токов и напряжений при КЗ не станут так малы, что приборы выйдут за пределы необходимой точности измерения. В частности, приборы плохо работают в районах вечной мерзлоты и в районах со скальным грунтом, где значительные переходные сопротивления при КЗ на землю затрудняют работу и защит линии, и фиксирующих приборов.

4)На расчет не влияют составляющие токов нагрузочного режима. Объясняется это тем, что ведется фиксация величин обратной или нулевой последовательностей, отсутствующих в нагрузочном режиме. Если бы фиксировались составляющие прямой последовательности, избавиться от влияния нагрузок было бы невозможно. Строго говоря, от нагрузок зависит напряжение в точке КЗ в доаварийном режиме, которое определяет величину всех составляющих других последовательностей. В частности, при качаниях указанное напряжение может настолько снизиться, что приведет к отказу приборов. Однако при разумных значениях токов нагрузочного режима их влияние на двусторонний замер отсутствует.

5)Расчеты относительно не сложны и доступны даже низкоквалифицированному персоналу.

Все перечисленные особенности носят положительный характер, что и предопределило внедрение методов двустороннего замера. Отрицательна сама необходимость получения данных с двух концов линии, необходимость передачи данных с конца на конец или вышестоящему диспетчеру. Имеются системы с телепередачей данных и автоматическим проведением расчетов. Однако они относительно сложны и не получили широкого распространения. Кроме того, все формулы выведены без учета активных сопротивлений линии, что само по себе вносит определенную погрешность.

Для расчетов требуются фиксирующие амперметры на каждой линии и фиксирующие вольтметры на системах шин. Иногда можно уменьшить количество приборов с учетом связи между током и напряжением: U? = I? * XС? ; U? = I?* XС?. В простейших случаях сопротивления систем хорошо известны и стабильны, особенно в схеме нулевой последовательности. Однако в сложно-замкнутой сети понятие сопротивлений систем теряет простоту и уменьшение количества приборов приводит к появлению множества расчетных формул - каждая коммутация в сети приводит к изменению формулы. Поэтому целесообразно ориентироваться на расчет по четырем замерам.

В настоящее время в энергосистемах преимущественное распространение получили методы определения места КЗ, основанные на измерении параметров нулевой последовательности, несмотря на то, что при этом невозможно определить место междуфазного замыкания. Подобное положение определяется следующими причинами:

- высоким удельным весом коротких замыканий на землю (однофазных и двухфазных), составляющих на воздушных линиях 80-90% всех случаев КЗ;

- независимость сопротивления нулевой последовательности сетей, примыкающих к контролируемой ЛЭП, от токов нагрузки, что существенно при расчетах по показаниям двух или трех приборов;

- простотой обеспечения измерений токов и напряжений нулевой последовательности (нет необходимости в использовании специальных фильтров обратной последовательности);

- меньшей погрешностью фильтров нулевой последовательности по сравнению с фильтрами обратной последовательности (1,6 - 2% против 4 - 6%).

Необходимо, однако, отметить, что на линиях электропередачи, имеющих сложную электромагнитную связь между собой, а также на ЛЭП с большой долей двухфазных КЗ целесообразно использовать параметры обратной последовательности.

Допустимость отказа от определения места междуфазных КЗ объясняют тем, что с ростом класса напряжения линии вероятность междуфазных КЗ в промежуточных точках линии уменьшается. С увеличением напряжения увеличиваются расстояния между фазами. Трудно представить себе причину перекрытия по воздуху между фазами на линии 500 кВ при расстоянии между проводами в 11 метров. В сетях 110 кВ и выше 85% всех КЗ - однофазные. Междуфазные КЗ происходят в основном на самих подстанциях, когда нет необходимости в поиске места повреждения.

4. ДВУСТОРОННИЙ ЗАМЕР НА ЛИНИЯХ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ С ВЗАИМОИНДУКЦИЕЙ ПО ВСЕЙ ДЛИНЕ. Поясняющая схема двух параллельных линий и схема замещения нулевой последовательности приведены на рис.5.

На этих схемах обозначены: Xуд m - удельное сопротивление взаимоиндукции; Iп?, Iп?- токи нулевой последовательности в поврежденной линии; Iн?, Iн?- токи нулевой последовательности в неповрежденной линии.

Участки линий, имеющие взаимоиндукцию, заменены на схеме замещения эквивалентными трехлучевыми звездами с выносом взаимной индукции в одну из ветвей звезды.

Рис.5. Параллельные линии с взаимной индукцией и их схема замещения нулевой последовательности

Для этой схемы относительно напряжения Uк можно записать два уравнения:

Uк = U? + Xуд m* L?*(Iп?+ Iн?) + (Xуд - Xуд m)* L?* Iп?;

Uк = U?+ Xуд m*(L - L?)*(Iп?- Iн?) + (Xуд - Xуд m)*(L - L?)*Iп?.

Токи на двух концах неповрежденной линии имеют одинаковые значения: Iн? = Iн? . Для исключения этого тока из уравнений, можно записать уравнение на основе обхода контура, образованного на схеме замещения двумя линиями:

(Xуд - Xуд m)*L?*Iп?-(Xуд - Xуд m)*L*Iн?-(Xуд - Xуд m)*(L - L?)*Iп?= 0

L * Iн? = L? * (Iп?+ Iп?) - L * Iп? .

Преобразуя четыре приведенные уравнения, и учитывая, что приборы включены на утроенные токи и напряжения нулевой последовательности, можно получить выражение для определения расстояния L? до места КЗ:

(7)

Для расчета по этому выражению требуются показания четырех фиксирующих приборов. В приборах на неповрежденной линии нет необходимости. Однако следует помнить, что при выводе (7) исключение тока неповрежденной линии произведено после записи уравнения обхода замкнутого контура из двух линий. То есть выражение верно лишь при параллельной работе двух линий. Если вторая линия отключена, то следует принимать Xуд m = 0 и (7) совпадет с аналогичным выражением (6) для одиночной линии. Если параллельная линия отключена и заземлена с двух сторон, или две линии находятся в режиме раздельной работы по концам, или одна из линий включается на короткое замыкание при опробовании линии напряжением, следует пользоваться совсем другими формулами [2] .

Если известны сопротивления нулевой последовательности систем (Xc? и Xc?), то требуемое количество показаний приборов можно сократить. Иногда на параллельных линиях применяют включение фиксирующих амперметров на сумму и разность двух линий. В данном пособии этот метод не рассматривается, поскольку он редко применяется на практике.

Как следует из материалов данного раздела, наличие взаимоиндукции в схеме нулевой последовательности заставляет увеличивать количество фиксирующих приборов и усложнять расчетные выражения. В принципе от этого можно избавиться, применяя включение приборов на составляющие не нулевой, а обратной последовательности - в схеме обратной последовательности нет взаимоиндукций.

ЛИНИЯ С ВЗАИМОИНДУКЦИЕЙ НА ЧАСТИ ДЛИНЫ. Рассматривается случай, когда линия длиной L имеет взаимоиндукцию с соседней линией не по всей длине, а на расстоянии Lm от подстанции (часто линии от подстанции идут в одном коридоре, а затем расходятся в разные стороны). Приводим без вывода расчетную формулу в предположении, что КЗ произошло за пределами участка с взаимной индукцией, а сам участок расположен вблизи левой системы:

(8)

Здесь все обозначения те же, что на рис.5, дополнительно введен ток нулевой последовательности неповрежденной (соседней) линии Iн?. Однако он может в зависимости от режима совпадать по фазе с Iп? (в расчетную формулу вводится знак "-"), а может находиться в противофазе (в расчетную формулу вводится знак "+").

Если в зависимости от места КЗ направление тока меняется, то при известном значении сопротивления Xc? можно использовать следующий способ. При известных значениях токов 3I0п? и 3I0н?, замеренных фиксирующими амперметрами, определяются два расчетных напряжения:

3U0p1 = Xc?*(3I0п? - 3I0н?)

3U0p2 = Xc?*(3I0п? + 3I0н?) ,

и эти значения сравниваются с напряжением 3U?0, замеренным фиксирующим вольтметром.

Если 3U?0 = 3U0p1 , то ток 3I0н? находится в противофазе с 3I0п? и при расчете расстояния до места КЗ в (4) ставится знак "+". Если же 3U?0 = 3U0p2 , то направление тока противоположное; и в выражении (4) нужно поставить знак "-" перед членом с 3I0н?.

Для использования формулы (8) необходимо преодолеть ряд технических трудностей - обеспечить пуск фиксирующих приборов соседней линии при КЗ на данной линии, разобраться в направлениях токов.

ЛИНИЯ С ОТВЕТВЛЕНИЕМ. Влияние ответвления на определение места КЗ по параметрам нулевой последовательности будет сказываться, если на этом ответвлении имеется трансформатор, нейтраль которого заземлена. Тогда от нейтрали трансформатора ответвления потечет по линии ток нулевой последовательности. При ОМКЗ по параметрам обратной последовательности влияние ответвления мало, поскольку мал ток обратной последовательности нагрузки ответвления.

Выражения для определения расстояния до места КЗ будут различными в зависимости от места повреждения. На рис.6 показана схема линии с КЗ на расстоянии от шин левой подстанции, большем L ОТ. В этом случае ток I?КБ = I? + IОТ и расстояние подсчитывается по выражению:

(9)



Рис.6. Схема линии с ответвлением

Если КЗ произошло между шинами левой подстанции и местом ответвления (L? < Lот), то расчетная формула имеет вид:

(10)

Кроме уже известных, в формулах появились параметры:

Lот - расстояние от левой подстанции до места ответвления;

Xот - сопротивление нулевой последовательности ответвления.

При практических расчетах заранее не известно, на каком участке произошло КЗ. Поэтому определение места КЗ производится одним из двух способов.

По первому способу сначала L? рассчитывается по выражению (10). Если оказывается, что 0 < L? < Lот , то это и есть действительное расстояние до места КЗ. Если же это условие не выполняется, то L? вычисляется по (9).

По второму способу вначале определяется поврежденный участок, а затем расстояние от его начала.

Чтобы определить, на каком участке произошло КЗ, достаточно вычислить напряжение в точке подключения ответвления по формулам :

Вычисление "с левой стороны" : 3U0 л??=3 U0?+ X уд * Lот *3I0? ;

Вычисление "с правой стороны": 3U0 п??=3 U0?+ X уд*(L - Lот)*3I0? .

Предлагаем читателю самому (проще всего из рассмотрения эпюр напряжений) доказать правило : если Uл?? > Uп??, то замыкание произошло левее ответвления; если Uп?? > Uл??, то замыкание произошло правее ответвления; если Uл??= Uп??, то точка КЗ лежит на ответвлении.

После определения поврежденного участка он рассматривается как одиночная линия.

Если КЗ произошло на участке, лежащем правее ответвления, то этот участок можно считать одиночной линией, электрические величины в начале которой равны:

3U0??=3 U0? + X0 уд * Lот *3 I0?; 3 I0??= 3I0? +3 U0??/ Xот

Если КЗ произошло на участке, лежащем левее ответвления, то этот участок можно считать одиночной линией, электрические величины в конце которой равны :

3U0??=3 U0?+ X0 уд*(L - Lот)*3I0? ; 3 I0??=3 I0?+3 U0??/ Xот

Сформулированное правило и метод легко распространить на случай любого количества ответвлений от линии.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ФИКСИРУЮЩИМ ВОЛЬТМЕТРАМ И АМПЕРМЕТРАМ

Фиксирующими вольтметрами и амперметрами называются измерительные приборы, которые обеспечивают измерение и длительное запоминание (фиксацию) значений напряжений и токов, существовавших в режиме КЗ на высоковольтной линии (ВЛ). Структурная схема, принцип работы и характеристики фиксирующих вольтметров и амперметров определяются требованиями к этим приборам. Фиксирующие вольтметры и амперметры должны работать автоматически в режиме коротких замыканий на ВЛ и правильно взаимодействовать с устройствами релейной защиты, системой аварийной сигнализации подстанции, а также с устройством автоматического повторного включения (АПВ).

Рассмотрим основные требования к фиксирующим вольтметрам и амперметрам [4].

БЫСТРОДЕЙСТВИЕ. Фиксирующие вольтметры и амперметры должны запоминать значения напряжений и токов, существующих в режиме КЗ, до начала отключения выключателей поврежденной ВЛ. Объясняется это как тем, что некоторые расчетные выражения верны лишь при всех включенных выключателях (например, выражение (7) для ОМКЗ на параллельных линиях), так и тем, что прибор даст неправильные показания, если в процессе замера электрические величины резко изменятся из-за отключения выключателей. Обычно время фиксации не должно превышать 0,1 с после начала КЗ, а в некоторых случаях - 0,06 с. При этом должна обеспечиваться одновременность фиксации электрических величин с обоих концов ВЛ, поскольку сами токи и напряжения меняются во времени (из сверхпереходных становятся переходными).

ОТСТРОЕННОСТЬ ОТ СВОБОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ. Все приведенные выше выражения для расчета расстояния до места КЗ верны для действующих значений электрических величин на промышленной частоте 50 Гц.

Поэтому фиксирующие приборы должны быть отстроены от влияния свободных составляющих электромагнитного переходного процесса при КЗ. Для линий 110 220 кВ особо важна отстройка от апериодических составляющих; для линий 500-1150 кВ - от высших гармонических составляющих.

КРАТНОСТЬ ЗАПОМИНАНИЯ. Выпускавшиеся ранее фиксирующие вольтметры и амперметры являлись приборами с ограниченной емкостью памяти. Объем памяти рассчитан на хранение информации только в одном замере. Данные приборы являются однократными. Пришедшие им на смену микропроцессорные приборы способны хранить информацию о нескольких предшествующих авариях.

БЛОКИРОВКА. Действие фиксирующих вольтметров и амперметров должно быть четко увязано с работой устройств релейной защиты и автоматического повторного включения. При неуспешном АПВ ВЛ режим КЗ возникает два раза со столь малым интервалом, что персонал не успевает считать показания приборов. Поэтому однократные фиксирующие приборы должны обеспечивать фиксацию при первом КЗ, а затем выводиться из действия, т.е. блокироваться и не реагировать на последующие КЗ до считывания показаний.

Правильная работа однократных фиксирующих вольтметров и амперметров в цикле неуспешного АПВ достигается за счет блокировки их действия после первого срабатывания. В принципе от блокировки можно отказаться, если обеспечено автоматическое быстрое считывание (например, устройствами телемеханики).

СЕЛЕКТИВНОСТЬ. Приборы имеют весьма чувствительные пусковые органы и часто при КЗ на одной из линий пускаются приборы и поврежденной, и соседних линий. Рассмотренная выше блокировка приводила бы к выводу из действия однократных фиксирующих приборов при КЗ на соседних ВЛ. Поэтому должна быть предусмотрена возможность так называемого "селективного" включения, т.е. автоматического сброса показаний и деблокирования сработавших фиксирующих вольтметров и амперметров при отсутствии сигнала аварийной сигнализации подстанции об аварийном отключении выключателя обслуживаемой ВЛ. Таким образом, правильная работа при КЗ только на обслуживаемой ВЛ обеспечивается за счет управления работой фиксирующих вольтметров и амперметров от системы аварийной сигнализации подстанции. Если релейная защита или выключатель откажут при КЗ на своей ВЛ, то откажут и ее фиксирующие приборы.

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЗАПОМИНАНИЯ. Снятие показаний фиксирующих приборов на подстанциях, не оснащенных устройствами телемеханики или системами АСУ ТП, осуществляется дежурным персоналом. На подстанциях с постоянным дежурным персоналом эта операция может быть произведена в течение нескольких минут (или десятков минут) после КЗ. На подстанциях без постоянных дежурных для снятия показаний могут потребоваться часы. Между тем после аварии на подстанции, особенно если она работает на переменном оперативном токе, может пропадать питание приборов. Поэтому прибор должен обладать энергонезависимой памятью. Приборы типа ФИП и ФИП-1 имеют механический счетчик импульсов. Приборы типа ЛИФП имеют счетчик двоично-десятичный с дублированием информации на двухпозиционных электромеханических реле. И в том, и в другом случае длительность энергонезависимого хранения информации безгранична. Микропроцессорные приборы тоже обеспечивают хранение информации не менее, чем на 10 часов (обычно с помощью предварительно заряженных конденсаторов).

КРАТНОСТЬ ДИАПАЗОНА. Возможные значения подлежащих фиксации напряжений и токов могут изменяться в широких пределах. Для фиксирующих амперметров отношение максимальных возможных значений (при близких КЗ) к минимальным возможным значениям (при удаленных КЗ через большие переходные сопротивления) может быть достаточно велико. Поэтому кратность диапазона фиксирующих приборов должна быть не менее 50, а иногда даже 100.

ТОЧНОСТЬ. Точность фиксирующих амперметров и вольтметров необходимо регламентировать допустимой относительной погрешностью фиксации во всем диапазоне измерений. Для обеспечения заданной точности ОМКЗ оказывается допустимым иметь максимальную относительную погрешность не более 5% во всем диапазоне работы фиксирующих приборов.

СОПРЯЖЕНИЕ С УСТРОЙСТВАМИ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЪЕМА ПОКАЗАНИЙ. Фиксирующие приборы должны быть приспособлены для передачи своих показаний. Приборы типа ФИП и ЛИФП обеспечивают возможность связи с устройствами телемеханики. Микропроцессорные приборы в принципе могут включаться в систему АСУ ТП, хотя практическая реализация данной возможности и не проста (см. раздел 13).

МИНИМАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ МОЩНОСТИ. По измерительному входу прибора потребление мощности должно быть минимальным для уменьшения нагрузки на измерительные трансформаторы тока и напряжения с целью уменьшения их погрешности.

6. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ФИКСИРУЮЩИХ ПРИБОРОВ ДВУСТОРОННЕГО ЗАМЕРА

В СССР были разработаны и выпущены фиксирующие приборы (ФП) более чем 20 конструкций. В них были использованы различные принципы запоминания значений электрических величин - магнитный, механический, электрический и т.д. Для приборов на электромеханической или на полупроводниковой элементной базе окончательно утвердился электрический принцип, основанный на зарядке конденсатора. Он и положен в основу приборов типа ФИП и ЛИФП [5].

Функциональная схема фиксирующего прибора представлена на рис.7. Входная величина (ток или напряжение) поступает на пусковой орган, который при превышении этой величиной определенной уставки приводит в действие комплект задержки и управления (КЗУ)- элемент, управляющий в дальнейшем всей работой прибора. КЗУ с небольшой задержкой по времени (временем отстройки) подключает входную величину к кратковременной памяти (запоминающему конденсатору) на определенное время - время фиксации. Очевидно, время фиксации должно закончиться еще до момента отключения короткого замыкания. Дальнейшая работа прибора может идти в более медленном темпе.

Рис.7. Функциональная схема прибора и его внешние связи

При селективном пуске КЗУ ожидает от аварийной сигнализации подстанции сообщения об отключении данной линии. Если сообщение не придет, кратковременная память будет сброшена. Если сообщение придет, произойдет перенос информации из кратковременной в долговременную память. В приборах ФИП время отстройки регулируется в пределах 30-80 мс, время фиксации 50-120 мс, время ожидания от аварийной сигнализации - 2-3 секунды.

Долговременная память энергонезависима и может хранить информацию практически бесконечно пока лицо оперативного персонала не считает ее с индикатора и не даст сигнал сброса показаний прибора. После сброса прибор готов к повторному действию.

Принцип работы кратковременной памяти поясняется рисунками 8 и 9. Согласно рис.6 входная величина через входной трансформатор поступает на пусковой орган (ПО). В нормальном режиме входная величина мала (обусловлена только небалансом фильтров обратной или нулевой последовательности). При КЗ она резко возрастает, пусковой орган срабатывает. При этом обеспечена естественная одновременность пуска приборов на двух концах линии. ПО приводит в действие КЗУ, который с временем отстройки подключает конденсатор С1 на заряд от входной величины. При одинаковом времени отстройки на двух концах линии приборы начинают фиксацию одновременно.

На рис.9 показано изменение во времени входного тока (3Iо) и напряжения на конденсаторе (Uс) в случае, когда входной ток содержит значительную апериодическую составляющую. Видно, что время отстройки совместно с замедленным зарядом конденсатора могут устранить влияние апериодической составляющей, если она к концу времени фиксации затухнет. Согласно данным (Электротехнический справочник, т.3, кн.1, Энергоатомиздат, 1988, табл.35.5) постоянные времени затухания апериодической составляющей вблизи станций равны 0,2-0,54 с, в глубине сетей 0,02-0,03 с. Следовательно, вблизи станций рассмотренный способ не гарантирует отстройки от апериодической составляющей, в сетях - гарантирует. По окончании времени фиксации напряжение на конденсаторе пропорционально входной величине - фиксация завершена.

Принцип перевода информации из кратковременной памяти в долговременную пояснен рисунками 10 и 11. Согласно рис.10 измерение напряжения на конденсаторе кратковременной памяти С1 происходит путем периодического разряда его на конденсатор С2. В приборе предусмотрен своеобразный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который то подключает С2 к С1, то отключает его и разряжает. Если перед i-м подключением напряжение на С1 было UC1,i , то количество электричества в конденсаторе было Q=C1 *UС1,i . После подключения напряжение уменьшится до UC1,i+1 , а количество электричества сохранится:



Рис. 8

Рис. 9.

Рис. 10



Рис. 11

Процесс снижения напряжения по мере подключения считывающего конденсатора пояснен рисунком 11. Он продолжается, пока напряжение на конденсаторе не снизится до некоторого наперед заданного значения Uк. Можно показать, что число разрядов N для амперметра определяется формулой:

N (I0 / IН.ПР. ), (11) где б = С1 /С2 , I0 - значение входного (измеряемого тока), IН.ПР. - нижний предел измерения фиксирующего амперметра. Из формулы следует, что шкала прибора логарифмическая, что обеспечивает большую кратность диапазона измеряемых токов, но низкую точность при больших значениях измеряемой величины. Так производится преобразование в приборах ФИП. Полученное на индикаторе число разрядов приходится переводить в килоамперы с помощью градуировочных характеристик.

Приборы ЛИФП отличаются линейной шкалой, что и отмечено в первой букве сокращенного названия. Шкала становится линейной, если разряд конденсатора вести равными порциями электричества - импульсами постоянной длительности и постоянного по величине разрядного тока.

Технические данные приборов ФИП и ЛИФП приведены в таблице 1.

Таблица 1

Прибор	Предел измерения тока, А	Кратность диапазона, о.е.	Входное сопротивление, Ом
	Нижний	Верхний
ФИП, ФИП-1, ФИП-2	0.2 0.4 1.0 2.0	10 20 50 100	50 50 50 50	3.0 0.8 0.12 0.05
ЛИФП	0.2 0.4 1.0 2.0	20 40 100 200	100 100 100 100	0.1 0.08 0.05 0.05

Фиксирующие амперметры отличаются от фиксирующих вольтметров количеством витков и сечением первичной обмотки входного трансформатора.

У фиксирующих вольтметров диапазон измеряемого напряжения от 5 до 250 В, входное сопротивление не менее 3,3 кОм.

В настоящее время приборы типа ФИП и ЛИФП не выпускаются. Но вместо них могут устанавливаться микропроцессорные приборы - как предназначенные для одностороннего замера, так и специально предназначенные для двустороннего замера.

Микропроцессорный прибор одностороннего замера кроме основной информации - вида КЗ, времени, расстояния - выдаёт дополнительную - токи и напряжения всех последовательностей. В случае недостоверности информации о расстоянии (например, при наличии у линии сложной взаимоиндукции) можно установить такие приборы на двух сторонах и считать расстояние по формулам двустороннего замера по составляющим обратной последовательности.

Специально для двустороннего замера выпускается микропроцессорный прибор ИМФ-2. Индикатор микропроцессорный фиксирующий ИМФ-2 предназначен для фиксации тока и напряжения нулевой последовательности сразу на трех воздушных линиях напряжением 110-750 кВ. Подключается к измерительным трансформаторам напряжения к выводам 3U0 и к цепям переменного тока 3I0 . Рабочий диапазон напряжений от 2 до 200 В, токов - либо от 0,4 до 40 А, либо от 2 до 200 А в зависимости от номинала вторичных токов трансформаторов тока. Обеспечивает вывод на индикатор следующей информации:

номер линии, на которой произошло КЗ и время от момента КЗ;

действующее значение тока нулевой последовательности поврежденной линии;

действующее значение напряжения нулевой последовательности поврежденной линии.

Сохраняется информация о четырех последних КЗ. Она может считываться в любом порядке по желанию оператора.

Время фиксации устанавливается в пределах 40 - 90 мс. Средняя аппаратная погрешность измерения значений тока и напряжения в рабочем диапазоне не превышает 3%. Входное сопротивление токовых цепей не превышает 0,05 Ом. Потребление входных цепей напряжения не превышает 1,5 ВА на фазу при напряжении 58 В. Хранение информации обеспечивается на время до 10 часов после полного исчезновения оперативного тока.

7. УПРОЩЕННЫЕ СПОСОБЫ ОДНОСТОРОННЕГО ЗАМЕРА

Упрощенные способы одностороннего замера используются в сетях 6 - 35кВ, в которых на первый план выходят простота оборудования и малые затраты на приобретение и обслуживание приборов. Для примера рассмотрим три упрощенных способа.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ПО УРОВНЮ ТОКА КЗ. Способ применяется в сетях 6-10 кВ, в основном при наличии воздушных линий, питающих сельскохозяйственную нагрузку. Отличительная особенность таких линий - сравнительно большая протяженность при малом сечении проводов (иногда даже стальных). Это приводит к резкому падению уровня тока КЗ по мере удаления места повреждения от питающей подстанции.

Для приближенной оценки расстояния на питающей подстанции на вводе от трансформатора устанавливаются приборы, фиксирующие при КЗ величины фазных токов. Показания приборов сравниваются с заранее рассчитанными ожидаемыми токами при КЗ в различных точках линий, на основании чего и делается вывод о расстоянии до точки замыкания. Очевидно, точность подобного ОМКЗ невелика, (величина тока КЗ зависит от напряжения нагрузочного режима, от наличия переходного сопротивления, а при стальных проводах и от нагрева провода), но какие-то выводы о расстоянии сделать можно.

ЗАМЕР НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ НА ПИТАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ. Способ применяется в сетях 6-35 кВ на линиях с односторонним питанием. На питающей подстанции ставится один фиксирующий вольтметр, измеряющий при КЗ напряжение обратной последовательности.

Рис.12. Поясняющая схема и схема замещения аварийного режима при двухфазном КЗ на одной из линий

Схема замещения аварийного режима при двухфазном КЗ на линии показана на рис.12. В схеме имеется один источник ЭДС, равной напряжению предшествующего нагрузочного режима в точке КЗ. Если все сопротивления в схемах обратной последовательности равны соответствующим сопротивлениям в схеме прямой последовательности, то в месте КЗ напряжение обратной последовательности равно половине приложенной ЭДС, а ток обратной последовательности связан и известным напряжением U через сопротивление системы:

...