Определение места повреждения на ВЛ 10 кВ по току нулевой последовательности
Интеллектуальная система для определения места и степени локальных дефектов изоляции в сети с изолированной нейтралью предложена совместно Донецким национальным техническим университетом и Донецкими электрическими сетями ОАО Донецкоблэнерго [29].
Известные методы [107, 62, 86] в рабочих режимах, как правило, позволяют выявлять только замыкания на землю и не выявляют место возникновение локальных дефектов изоляции. Использование локационного метода [29] в рабочем режиме сети практически невозможно из-за многократного отражения зондирующего импульса от неповрежденных присоединений [86]. Метод [62] основан на расчетах с использованием схемы замещения сети, в которой последовательно изменяется предполагаемое место повреждения.
Исследования, проведенные в ДНТУ показали, что амплитуда и фаза тока нулевой последовательности однозначно определяется местом локального дефекта изоляции и величиной сопротивления между фазой и землей в месте дефекта.
Для объяснения способа приведена схема замещения присоединения нагрузки в сети с изолированной нейтралью (рис. 2.27), при составлении которой в качестве основных допущений приняты следующие:
- элементы схемы замещения симметричны, т. е. соответствующие продольные (Z) и поперечные комплексные сопротивления разных фаз равны между собою;
- емкости фаз по отношению к земле всей электрически связанной сети (XC), в том числе и емкости контролируемого присоединения, учитываются суммарной величиной, сосредоточенной в начале присоединения;
- активные сопротивления изоляции фаз по отношению к земле не учитываются;
- локальный дефект моделируется активным сопротивлением RДЕФ на расстоянии lДЕФ от начала присоединения.
| Рис. 2.27. Схема замещения |
Ток нулевой последовательности , протекающий через место локального дефекта изоляции, определяется выражением:
.
Анализ полученного соотношения показывает, что вектор тока нулевой последовательности (амплитуда и его фаза) зависят от расстояния lДЕФ и сопротивления в месте дефекта RДЕФ. При этом учитывается, что продольное сопротивление фазы присоединения Z является неизменной величиной. Значение XC зависит от конфигурации сети, а поэтому для обеспечения соответствия между действительным и расчетным значением тока нулевой последовательности в расчетах необходимо учитывать реальное значение XC .
Установленная зависимость между и параметрами локального дефекта изоляции положена в основу принципа действия интеллектуальной системы для определения места и степени локальных дефектов изоляции в сети с изолированной нейтралью (рис. 2.28).
Система непрерывно контролирует амплитуду токов нулевой последовательности всех присоединений. Превышение по одному из присоединений заданного значения расценивается как появление дефекта изоляции, в том числе может быть и замыкание на землю.
По факту превышения блок изменения места и величины сопротивления дефекта начинает циклический процесс задания параметров математической модели, которые соответствуют перемещению точки предполагаемого места дефекта изоляции. При этом на каждом шаге расчета выполняется цикл изменения величины предполагаемого дефекта от нуля до максимально допустимого значения. Результаты расчета вектора тока нулевой последовательности на каждом шаге расчета сравниваются с действительным вектором тока нулевой последовательности поврежденного присоединения. При совпадении действительного и расчетного векторов тока нулевой последовательности на индикацию подаются расчетные значения lДЕФ и RДЕФ , которые использовались на этом шаге расчета.
| Рис. 2.28. Структурная схема интеллектуальной системы выявления локальных дефектов изоляции |
Изменение конфигурации сети автоматически учитывается в математической модели сети путем учета и исключения параметров соответствующего элемента сети. С целью упрощения внешних связей системы предусмотрена ручная коррекция модели сети при изменении ее конфигурации.
Фаза тока нулевой последовательности определяется по отношению к вектору межфазного напряжения. Этот вектор напряжения не изменяет амплитуды при возникновении дефектов изоляции с различной величиной переходного сопротивления вплоть до замыкания на землю.
Кроме того, сдвиг фаз между векторами напряжения и тока нулевой последовательности практически не зависит от места и степени дефекта изоляции.
Интеллектуальная система прошла лабораторные исследования. На лабораторной установке задавались различные места возникновения дефекта изоляции в кабеле присоединения и в нагрузке присоединения. В каждой точке задавались различные дефекты изоляции.
Для моделирования дефектов изоляции в кабеле предварительно выполнены отпайки на одной и той же фазе через каждые 20 % общей длины кабеля (общая длина 50 метров, кабель сечением 70 мм2).
Результаты лабораторных исследований хорошо совпали с расчетными данными на математической модели.