Список принятых сокращений

Предисловие

Оглавление

А.Н. Висящев, Л.А. Акишин, С.Г. Тигунцев, А.А. Висящев, Г.П. Муссонов, Э.Р. Пленков

В нормальных и аварийных режимах

Воздушных линий электропередачи 10-110 кВ

Диагностика состояния

Задание 7.

Задание 6*.

Задание 5.

Задание 4.

Задание 3*.

Задание 2.

Задание 1.

Итоговая работа по технологии

Вакуумное покрытие для создания гибких углеродных экранов и TouchScreen (атомное наслаивание).

http://www.fep.fraunhofer.de/en/Geschaeftsfelder/Beschichtung_flexiblen_Produkten.html

 

Фамилия, имя __________________________________ Класс ______________________

Рассмотри рисунок изделия. Определи материал, из которого сделан домик ____________________________ Из какого еще материала можно выполнить это изделие? ___________________________________

Тебе нужно сделать аппликацию из бумаги «Цветок». Подумай и выбери правильный план работы (обведи).

План № 1 1. Оформи изделие 2. Придай цветку форму 3. Разметь детали 4. Собери изделие 5. Вырежи детали. План № 2 1. Разметь детали 2. Вырежи детали 3. Придай цветку форму 4. Собери изделие 5. Оформи изделие

 

Найди верные утверждения (подчеркни)

1. Изделие может состоять из одной или нескольких деталей

2. Деталь – это часть изделия.

3. Изделие – это часть детали.

4. Режут средней частью ножниц.

5. Режут всем лезвием ножниц.

Прочитай слова. Подчеркни материалы красным цветом, инструменты – синим. Какое слово оказалось лишним? (обведи)

 

Бумага, картон, ножницы, швейная игла, ткань, кисточка, карандаш, шаблон, пластилин, листья, ветки.

Определи, что нельзя делать с пластилином? (ответ подчеркни)

 

Мять, отрезать, склеивать клеем, раскатывать, скручивать, скатывать в шар.

 

Определи, какой из перечисленных материалов имеет все названные свойства: гибкость, непрозрачность, гладкость (ответ подчеркни)

1. Писчая бумага

2. Стекло

3. Шишки

4. Пенопласт

 

Запиши, где применяется этот материал ____________________________________

Из чего изготавливают этот материал? ______________________________________

 

Разметь по шаблону две детали круглой формы на данном листе.

 

 

   

 

 

Учебное пособие

 

 

Издательство

Иркутского государственного технического университета

 

УДК 630

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ

 

Рецензенты:

 

Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10-110 кВ в нормальных и аварийных режимах: Учебное пособие / Под ред. А.Н. Висящева. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. – 270 с.

 

Учебное пособие разработано в соответствии с проектом, выполненного ИрГТУ по гранту от Компании ТНК ВР.

В учебном пособии описаны конструктивные элементы воздушных линий электропередачи (ВЛ) и рассмотрены основные причины их повреждаемости. Представлены методы, способы и средства мониторинга и диагностики элементов ВЛ. Дано описание устройств регистрации параметров аварийного режима. Изложена методика определения места повреждения на ВЛ расчетными методами по измеренным значениям параметров аварийного режима. Рассмотрены примеры расчета параметров ВЛ в фазных и симметричных координатах и определения места повреждения на ВЛ расчетными методами, а также описана компьютерная программа определения места повреждения на ВЛ и приведена инструкция к ее использованию.

Предназначено для студентов, бакалавров и магистров электроэнергетического направления, может быть полезна инженерам и аспирантам.

 

© Висящев А.Н., 2012

ISBN © Иркутский государственный

технический университет, 2012


 

Предисловие........................................................................................................ 6

Список принятых сокращений........................................................................... 8

Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических

сетях 10–110 кВ................................................................................... 10

1.1 Общие сведения о воздушных линиях электропередачи.................. 10

1.1.1 Конструктивные элементы воздушных линий

электропередачи....................................................................... 10

1.1.2 Провода воздушных линий...................................................... 11

1.1.3 Грозозащитные тросы.............................................................. 15

1.1.4 Опоры........................................................................................ 18

1.1.5 Изоляторы................................................................................. 26

1.1.6 Линейная арматура................................................................... 28

1.2 Виды и характер повреждений ВЛ..................................................... 33

1.2.1 Виды коротких замыканий....................................................... 35

1.2.2 Виды повреждений при ОЗЗ.................................................... 40

1.2.3 Анализ повреждаемости ВЛ 110 кВ........................................ 44

1.3 Мониторинг и диагностика ВЛ........................................................... 47

1.3.1 Общие сведения........................................................................ 47

1.3.2 Методы диагностирования электрооборудования................ 48

1.3.3 Существующие комплексы диагностики ВЛ........................... 50

Глава 2 Диагностика состояния воздушных линий 6-35 кВ........................... 53

2.1 Режимы заземления нейтрали............................................................. 53

2.1.1 Изолированная нейтраль......................................................... 54

2.1.2 Заземление нейтрали через индуктивность............................. 55

2.1.3 Заземление нейтрали через резистор....................................... 56

2.1.4 Глухое заземление нейтрали.................................................... 57

2.1.5 Кратковременное низкоомное индуктивное заземление

нейтрали.................................................................................... 59

2.1.6 Снижение тока замыкания на землю при ОЗЗ......................... 59

2.2 Методы расчета параметров режима при повреждениях

в сетях 6−35 кВ.................................................................................... 60

2.2.1 Расчет в симметричных координатах...................................... 60

2.2.2 Расчет в фазных координатах.................................................. 71

2.3 Защиты от ОЗЗ.................................................................................... 77

2.3.1 Защиты, реагирующие на напряжение

нулевой последовательности................................................... 78

2.3.2 Ненаправленные токовые защиты нулевой

последовательности.................................................................. 79

2.3.3 Направленные токовые защиты............................................... 80

2.3.4 Защиты с наложением тока другой частоты........................... 84

2.3.5 Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие

в токе нулевой последовательности......................................... 85

2.3.6 Устройства, реагирующие на ток и напряжение

нулевой последовательности................................................... 87

2.4 Определение поврежденного присоединения на шинах 6-35 кВ...... 91

2.4.1 При трех трансформаторах тока............................................. 91

2.4.2 При двух трансформаторах тока............................................ 92

2.4.3 Практическая реализация способа........................................... 93

2.5 Определение места повреждения на ВЛ 10 кВ по току

нулевой последовательности............................................................... 93

2.6 Выводы................................................................................................ 96

3 Мониторинг и диагностика состояния элементов......................................... 97

3.1 Трасса ВЛ............................................................................................ 98

3.2 Провода и грозозащитные тросы....................................................... 99

3.3 Линейная арматура и изоляция........................................................ 105

3.4 Опоры ВЛ.......................................................................................... 111

3.4.1 Металлические опоры............................................................ 112

3.4.2 Железобетонные опоры.......................................................... 112

3.4.3 Деревянные опоры.................................................................. 114

3.5 Фундаменты опор.............................................................................. 116

3.6 Заземляющие устройства.................................................................. 120

3.7 Выводы.............................................................................................. 123

Глава 4 Регистрация параметров аварийных режимов................................ 124

4.1 Общая структура устройств............................................................. 124

4.2 Входные преобразователи тока и напряжения................................ 125

4.3 Фильтрация входных сигналов........................................................ 128

4.3.1 Общие сведения...................................................................... 128

4.3.2 Аналоговая фильтрация......................................................... 131

4.3.3 Фильтр низких частот............................................................. 133

4.3.4 Фильтр высоких частот.......................................................... 134

4.3.5 Полосовой фильтр.................................................................. 134

4.3.6 Цифровая фильтрация............................................................ 135

4.4 Аналого-цифровые преобразователи............................................... 144

4.4.1 Основные характеристики...................................................... 146

4.4.2 Методы преобразования аналоговых сигналов.................... 148

4.5 Принципы выполнения измерительных устройств на цифровых элементах 152

4.5.1 Измерение тока и напряжения............................................... 152

4.5.2 Измерение сопротивления...................................................... 155

4.6 Автономные микропроцессорные системы...................................... 157

4.7 Многофункциональные микропроцессорные устройства............... 161

4.7.1 Устройства релейной защиты и ОМП................................... 161

4.7.2 Устройства регистрации аварийных процессов и ОМП....... 162

4.8 Выводы.............................................................................................. 166

Глава 5 Определение места повреждения на ВЛ по параметрам

аварийных режимов........................................................................... 168

5.1 Математическое моделирование ВЛ в задаче ОМП........................ 168

5.1.1 Математическая модель ВЛ................................................... 168

5.1.2 Расчет параметров ВЛ............................................................ 172

5.2 Методы ОМП для одноцепной ВЛ................................................... 179

5.2.1 ОМП по токам и напряжениям в начале и конце ВЛ............ 181

5.2.2 Реактансметр........................................................................... 184

5.2.3 L-метр...................................................................................... 185

5.2.4 Компенсационный метод........................................................ 186

5.2.5 Итерационный метод полного сопротивления...................... 189

5.3 Методы ОМП для двухцепной ВЛ................................................... 193

5.3.1 ОМП по разности токов......................................................... 194

5.3.2 ОМП по напряжениям и токам в начале и конце ВЛ............ 196

5.3.3 Реактансметр........................................................................... 197

5.3.4 L – метр................................................................................... 198

5.3.5 Компенсационный метод........................................................ 198

5.3.6 Итерационный метод полного сопротивления...................... 199

5.4 Учет реактивной проводимости ВЛ................................................. 200

5.4.1 Одноцепная линия.................................................................. 200

5.4.2 Параллельные линии.............................................................. 201

5.4.3 Линия с отпайкой.................................................................... 206

5.5 Программа определения места повреждения на ВЛ....................... 210

5.6 Выводы.............................................................................................. 213

Список использованных источников.............................................................. 215

Приложение А. Примеры расчета параметров ВЛ....................................... 222

Приложение Б. Пример определения места повреждения на ВЛ

расчетными методами........................................................... 246

Приложение В. Инструкция к программе ОМП........................................... 253

 

 

 

 

Данное учебное пособие предназначается для студентов электроэнергетических специальностей вузов, а также, в связи с переходом в вузах на двухуровневую подготовку, для бакалавров и магистров, обучающихся по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника». Книга может быть использована инженерами, аспирантами и научными работниками, занимающимися эксплуатацией, проектированием и исследованием электрических сетей. Кроме того, учебное пособие может быть полезно при переподготовке и повышении квалификации инженеров и педагогов электроэнергетического профиля.

Подготовленное учебное пособие явилось результатом учебной и научно-исследовательской работы преподавателей и аспирантов кафедры «Электрические станции, сети и системы» (ЭССиС) Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ), выполняемой под руководством профессора А.Н. Висящева. Авторы использовали многолетний практический и научный опыт решения задачи определения места повреждения (ОМП) на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения и свои ранее опубликованные работы. Естественно, при подготовке пособия использован значительный ряд работ других авторов.

Учебное пособие состоит из пяти разделов, списка литературы и трех приложений.

В главе 1 представлены все конструктивные элементы воздушных линий электропередачи (ВЛ), даны характеристики применяемых типов элементов ВЛ и рассмотрены основные причины их повреждаемости.

В главе 2 описаны режимы заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ и показаны положительные и отрицательные стороны каждого режима. Описаны условия расчета режимов замыканий на землю и междуфазных замыканий. Показаны способы, схемы и устройства защиты сетей от наиболее распространенного вида замыкания – однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). Предложены новые способы определения поврежденного присоединения в сетях с изолированной нейтралью.

В главе 3 излагаются методы, способы и существующие средства мониторинга и диагностики элементов ВЛ.

В главе 4 дается описание процесса регистрации параметров аварийного режима (ПАР) и технических устройств для измерения, преобразования входного сигнала с последующим использованием в микропроцессорных устройствах, проводится анализ факторов, влияющих на точность расчета расстояния до места повреждения (МП).

В главе 5 дается методика определения места повреждения на ВЛ высокого напряжения на основе измерений параметров аварийных процессов, регистрируемых специальными приборами, методика расчета параметров ВЛ в фазных координатах (ФК) и симметричных координатах (СК) для учета конструктивных особенностей реальных ВЛ с целью повышения точности ОМП. Рассмотрены существующие расчетные методы ОМП при односторонних и двухсторонних замерах параметров КЗ. Описана компьютерная программа ОМП, разработанная на кафедре ЭССиС ИрГТУ.

В приложении А приведены примеры расчета параметров воздушных линий электропередачи в фазных и симметричных координатах, имеющих различные конструктивные особенности.

В приложении Б представлен пример определения места повреждения на ВЛ существующими расчетными методами, описанными в п.п. 5.2 и 5.3 настоящего учебного пособия.

В приложении В дана инструкция к работе с программой ОМП.

Список использованных источников содержит учебники и учебные пособия, изданные ранее по рассматриваемому направлению, справочники, изобретения, монографии и научные статьи, которые могут быть использованы для углубленного изучения того или иного раздела. С этой целью в тексте сделаны соответствующие ссылки.

Материал учебного пособия распределен между авторами следующим образом: Висящев А.Н. – общее редактирование, глава 4 (совместно с Висящевым А.А.), глава 5 (совместно с Пленковым Э.Р. и Висящевым А.А.); Акишин Л.А. – п.1.1, п. 1.2 (совместно с Тигунцевым С.Г.), приложение А, приложение В; Тигунцев С.Г. – п. 1.2 (совместно с Акишиным Л.А.), глава 2; Висящев А.А. – глава 4 (совместно с Висящевым А.Н.); глава 5 (совместно с Висящевым А.Н. и Пленковым Э.Р.); Муссонов Г.П. – п. 1.3, глава 3; Пленков Э.Р. – глава 5 (совместно с Висящевым А.Н. и Висящевым А.А.), приложение Б.

Компьютерная программа ОМП написана Шалагиновым А.И.

Авторы признательны сотрудникам кафедры ЭССиС ИрГТУ Снопковой Н.Ю. и Зубовой Е.В. за помощь, оказанную при подготовке учебного пособия, а также студентам Рыковой А.А., Кузькиной Я.И., Маточкину С.Н., Вилкову Ю.А., Мышенко А.А. за выполнение расчетов на ПК.

Все отзывы и замечания просьба направлять по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ауд. В-219, кафедра «Электрические станции, сети и системы».

 

АВР – автоматический ввод резерва

АПВ − автоматическое повторное включение

АРМ − автоматизированное рабочее место

АЦП − аналого-цифровые преобразователи

АЧХ − амплитудно-частотная характеристика фильтра

АЭ – акустическая эмиссия

БВ − входной блок

БЗУ − блок задания уставок

БИ − блок индикации

БИС – большие интервальные схемы

БИХ − бесконечная импульсная характеристика

БУ − блок управления

ВЛ − воздушные линии электропередачи

ГПП – главная понизительная подстанция

ДГР – дугогасящий реактор

ДП − диспетчерский пункт

ДПФ – дискретное преобразование Фурье

ЗУ − заземляющее устройство

ИЗС − импульсная защита сети

ИК − инфракрасное излучение

ИППН − измерительные преобразователи переменного напряжения

ИППТ − измерительные преобразователи переменного тока

ИУ − измеритель уровня

ИХ − импульсная характеристика

КЗ – короткое замыкание

КИХ − конечная импульсная характеристика

КН − компаратор напряжения

КРУ – комплектное распределительное устройство

КРУН – комплектное распределительное устройство

МП – место повреждения

МТЗ − максимальная токовая защита

МУ − масштабный усилитель

НП − нулевая последовательность

ОЗЗ − однофазные замыкания на землю

ОМИП − открытая микроскопическая пористость

ОМП – определение места повреждения

ОПН − ограничители перенапряжений

ОУ – операционный усилитель

ПАР – параметры аварийного режима

ПИ − стержневые полимерные изоляторы

ПК – персональный компьютер

ПО − программное обеспечение

ПР − поверхностные разряды

ПС – подстанция

ПТН − промежуточный трансформатор напряжения

ПТТ − промежуточный трансформатор тока

ПУЭ − «Правила устройства электроустановок»

РДИ − длинно-искровые разрядники

РУ – распределительное устройство

РП – распределительный пункт

РПП − регистратор последовательного приближения

СИП − самонесущие изолированные провода

СК − симметричные координаты

ТЗН − силовой трансформатор со схемой соединения звезда-треугольник

ТН − трансформатор напряжения

ТТ – трансформатор тока

ТТНП − трансформатор тока нулевой последовательности

УВХ − устройство выборки и хранения информации

УЗД − ультразвуковая импульсная дефектометрия

УЗС − ультразвуковая импульсная структурометрия

УФ −ультрафиолетовый разряд

ФВП − фильтры всепропускающие

ФВЧ − фильтры верхних частот

ФК − фазные координаты

ФНЧ − фильтры нижних частот

ФПЗ − фильтры полосно-заграждающие

ФПП − фильтры полосно-пропускающие

ФППД − фуксиновая проба под давлением

ФЧХ − фазо-частотная характеристика фильтра

ЦАП − цифро-аналоговый преобразователь

ЦИП − цифровой измерительный преобразователь

ЦНУСЗ − централизованное направленное устройство сигнализации

ЦРАП – цифровой регистратор аварийных процессов

ЦФ – цифровой фильтр

ЧФ − частотный фильтр

ЧХ − частотные характеристики

 

Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических сетях 10–110 кВ