Dispositivi per la localizzazione di guasti su linee elettriche aeree

Nelle reti elettriche sono diffusi dispositivi per determinare i punti di guasto, principalmente su linee elettriche aeree tensione di 10 kV e oltre, basata sulla misurazione dei parametri della modalità di emergenza. Questi dispositivi possono essere suddivisi in due gruppi principali, progettati per individuare i punti danneggiati in caso di cortocircuito e messa a terra.

Determinazione delle posizioni dei guasti in caso di cortocircuito

Determinare l'ubicazione di un cortocircuito sulle linee è particolarmente importante, poiché l'interruzione della linea in caso di danni permanenti è associata a insufficiente fornitura di energia elettrica e danni materiali ai consumatori. In questi casi, accelerare la ricerca del danno ha un grande effetto economico.

Dispositivi per accelerare la ricerca e determinare la posizione dei cortocircuiti secondo il principio di funzionamento, possono essere suddivisi in due sottogruppi:

1) dispositivi di fissaggio per determinare la distanza dal luogo del danno, misurazione automatica e fissaggio delle grandezze elettriche rilevanti durante il funzionamento di emergenza;

2) dispositivi per determinare sezioni di linee danneggiate (sensori di rete, indicatori di cortocircuito, monitoraggio automatico e fissaggio delle variazioni dei valori elettrici durante il funzionamento di emergenza).

Sono stati sviluppati vari tipi di dispositivi di fissaggio, alcuni dei quali funzionano con successo. Nelle reti di distribuzione rurali con una tensione di 10 kV vengono utilizzati dispositivi di tipo FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP, ecc. Anche il dispositivo di tipo FMK-10 è ampiamente utilizzato.

Dato che i dispositivi di fissaggio forniscono la misurazione e il fissaggio automatici delle grandezze elettriche durante un cortocircuito, devono soddisfare determinati requisiti, in particolare i seguenti: la misurazione deve essere completata prima di scollegare le sezioni danneggiate della linea dalla protezione del relè, ovvero, entro circa 0,1 s, il dispositivo deve mantenere il valore della grandezza elettrica fissa per un tempo sufficiente all'arrivo in cabina (senza servizio permanente) della squadra operativa di campo, ovvero non meno di 4 ore, dovrebbe essere previsto l'avvio selettivo automatico dei dispositivi, in modo che il valore osservato sia fissato solo in caso di arresti di emergenza delle linee, il dispositivo dovrebbe fornire una certa precisione di misura (di solito il relativo errore di misura non dovrebbe superare il 5%) ecc.

Una delle opzioni più semplici per il fissaggio dei dispositivi: un dispositivo di misurazione della corrente di cortocircuito... Inoltre, per determinare la distanza dalla posizione del cortocircuito, è possibile risolvere il problema, l'opposto di ciò che viene preso in considerazione nel calcolo della corrente di cortocircuito e devono essere determinati con precisione i valori noti di corrente e tensione di resistenza al cortocircuito fino al punto di cortocircuito. Conoscendo questa resistenza, non è difficile, con parametri di rete noti, trovare la distanza dal punto di cortocircuito.

I più comuni sono i dispositivi di fissaggio con il cosiddetto memoria elettrica... Si basano sull'uso di un condensatore di accumulo. Inoltre, durante un processo di cortocircuito, il condensatore di accumulo viene rapidamente caricato ad una tensione proporzionale al valore della corrente di cortocircuito rilevata (o corrispondente tensione). Quindi, nella fase successiva, il lettore viene collegato al condensatore di memorizzazione che controlla l'elemento di memoria a lungo termine. In questo modo, i suddetti requisiti per la misurazione rapida sono garantiti prima che la linea venga disattivata sotto l'azione della protezione del relè e la capacità di mantenere un valore fisso per lungo tempo.

Su questo principio sono stati sviluppati i suddetti dispositivi di tipo FIP, che hanno trovato applicazione nelle reti rurali a 10 kV.

Per facilitare l'uso pratico di dispositivi che sono fissi corrente di corto circuito, in modo che non sia necessario eseguire calcoli ogni volta in emergenza, curve di corrente di equilibrio.Allo stesso tempo, le correnti di cortocircuito vengono preventivamente calcolate per un numero sufficientemente elevato di punti su ciascuna linea di uscita e, in base ai risultati del calcolo, viene applicata una corrente equivalente al circuito di linea. curve della parte principale della linea e rami con valori uguali di correnti di corto circuito. Dopo che il dispositivo ha fissato un determinato valore di corrente di cortocircuito, in base allo schema lineare con le curve di corrente equinoziali, determina direttamente l'area di ricerca dei guasti.

I dispositivi più semplici di tipo FIP, tuttavia, registrano la corrente di cortocircuito presentano una serie di svantaggi, tra cui: per determinare la distanza dal punto di cortocircuito, calcoli aggiuntivi o costruzione preliminare di curve di corrente uguali, la precisione della misurazione (errore dello strumento) è influenzata dalla resistenza di contatto nel punto del guasto (principalmente la resistenza dell'arco), dal livello di tensione di rete, dal valore della corrente di carico (il dispositivo misura effettivamente il carico totale e la corrente di cortocircuito), ecc. .

Gli ohmmetri a pinza sono più perfetti, specialmente quelli che misurano la reattanza. Quando si misura la resistenza, ovvero il rapporto tra tensione e corrente, è possibile ridurre significativamente l'effetto della variazione dei livelli di tensione sull'accuratezza della misurazione. La misura della reattanza riduce anche l'effetto della resistenza d'arco in un punto di cortocircuito, che è maggiormente attivo, e consente il completamento di una scala strumentata in chilometri. Se, inoltre, i dispositivi misurano la corrente di carico che precede la modalità di cortocircuito, diventa possibile tenere conto e di conseguenza ridurre l'influenza della corrente di carico.

Un ohmmetro, a differenza degli amperometri e dei voltmetri a pinza, misura non una, ma due quantità (corrente e tensione) che vengono alimentate al suo ingresso. Per ridurre l'effetto di derivazione del carico, è possibile misurare separatamente la corrente di carico prima del verificarsi di un cortocircuito. Tutti questi valori sono fissati (ricordati) secondo il principio sopra discusso (in questo caso le correnti vengono preconvertite in tensioni ad esse proporzionali), quindi, utilizzando circuiti speciali (blocchi di conversione), vengono convertite in segnali proporzionale alla resistenza (totale, reattiva, tenendo conto della corrente del carico precedente) ecc.). Dato che la resistenza reattiva (induttiva) delle linee dipende poco dall'area della sezione trasversale dei fili utilizzati, le scale di questi dispositivi sono graduate in chilometri. Tali dispositivi includono il fissaggio di ohmmetri come FMK-10, FIS, ecc.

Dispositivi per il rilevamento di linee aeree danneggiate

Con l'aiuto di tali dispositivi, è possibile determinare la direzione della ricerca dei punti di cortocircuito sulle linee aeree con una tensione di 10-35 kV. I dispositivi, di norma, sono installati nel ramo di linea, sul primo supporto dopo il punto di connessione. Registrano il verificarsi di un cortocircuito quando si verifica su un ramo o tratto della linea principale per il punto di installazione del dispositivo. Durante la ricerca di un cortocircuito sulla linea interrotta, ricevono informazioni da questi dispositivi sulla presenza (il dispositivo è attivato) o sull'assenza (non funzionante) di un cortocircuito dietro il luogo della sua installazione.Nelle reti elettriche sono ampiamente diffusi indicatori di aree danneggiate del tipo UPU-1 e indicatori di cortocircuito più avanzati e affidabili del tipo UKZ.

L'indicatore corregge il verificarsi di un cortocircuito quando si utilizza un sensore di corrente magnetico (induzione) installato nell'area dei fili, ma senza connessione diretta ad essi. Un indicatore fornisce informazioni su tutti i tipi di cortocircuiti fase-fase.

L'indicatore del tipo UKZ è realizzato sotto forma di un'unità esecutiva contenente, oltre al sensore magnetico, un circuito elettronico di controllo e un indicatore magnetico.

Se si verifica un cortocircuito dietro il sito di installazione Viene attivato dalla corrente di spunto di cortocircuito, a seguito della quale la bandierina dell'indicatore si rivolge all'osservatore con un lato dipinto di colore arancione brillante e rimane in questa posizione se la linea viene interrotta da la protezione.

Dopo l'attivazione della linea (in caso di chiusura automatica riuscita o dopo che il guasto è stato rimosso), la bandierina dell'indicatore ritorna automaticamente nella sua posizione originale. Il ritorno del flag è dovuto alla selezione capacitiva della tensione di rete tramite il convertitore d'antenna.

L'installazione della segnaletica consente al personale di servizio, se la linea è danneggiata, di bypassare i punti di diramazione e, dopo aver determinato un'area danneggiata, di bypassare di trovare solo l'area danneggiata in cortocircuito, non l'intera linea. Si consiglia di impostare indicatori sia in assenza che in presenza di dispositivi di fissaggio per determinare la distanza dal punto di cortocircuito.Nel secondo caso, la ricerca accelerata dei puntatori è dovuta al fatto che, a causa della ramificazione delle linee rurali, i dispositivi di fissaggio delle letture a 10 kV determinano non uno, ma, di regola, diversi punti di cortocircuito (sul tronco e su vari rami).

Dispositivi per determinare la posizione di un cortocircuito monofase verso terra

I guasti a terra monofase sono il tipo più comune di guasto. Nelle reti di distribuzione rurali a 10 kV funzionanti con un neutro isolato, i guasti a terra monofase accompagnati da correnti relativamente basse non sono cortocircuiti. Pertanto, quando si verificano, è consentito non disinserire la linea per il tempo necessario alla riparazione del guasto.

Tuttavia, è necessario individuare e riparare i guasti il ​​più rapidamente possibile, in quanto un guasto a terra monofase può diventare bifase. Quest'ultimo è un cortocircuito e verrà disabilitato dalla protezione, con conseguente interruzione di corrente per gli utenti.

Inoltre, sono possibili danni al suolo, ad esempio, quando un filo si rompe e cade a terra, che sono molto pericolosi per la vita di persone e animali. Allo stesso tempo, possono verificarsi guasti a terra a causa di danni nascosti, ad esempio a causa di guasti interni isolanti rottiquando non ci sono segni esterni di cortocircuito ed è molto difficile da rilevare visivamente. Pertanto, sono stati sviluppati dispositivi speciali: dispositivi portatili che rendono più facile e veloce trovare il luogo del danno.

Il principio di funzionamento dei dispositivi portatili utilizzati nelle reti elettriche con una tensione di 10 kV, basato sulla misura delle componenti armoniche superiori della corrente di guasto a terra.Il livello significativamente più elevato di armoniche nello spettro delle correnti di guasto a terra rispetto alle correnti di carico garantisce un funzionamento efficiente di questi dispositivi.

Nelle reti elettriche rurali da 10 kV, dispositivi del tipo "Cerca" (fuori produzione) e più avanzati "Wave" e "Probe". Nei dispositivi "Ricerca" e "Onda", gli elementi principali sono un sensore magnetico (induttivo) che rileva la comparsa (aumento di ampiezza) delle componenti armoniche della corrente, un filtro con armoniche superiori che fa passare quelle per le quali il dispositivo è configurato, l'amplificatore fornisce il guadagno di segnale necessario e un dispositivo di misurazione che produce il segnale risultante.

La posizione del guasto a terra nella linea è determinata come segue. Se il bypass di linea parte dalla sottostazione, le misure vengono effettuate all'uscita della linea dalla sottostazione, posizionando il dispositivo sotto la linea. La linea tratteggiata è determinata dalla deviazione massima dell'ago del misuratore. Effettuando le misurazioni nei punti di diramazione della linea danneggiata, si determina allo stesso modo il ramo o la sezione danneggiata del tronco. Dietro la posizione del guasto a terra, le letture del dispositivo diminuiscono drasticamente, il che determina il punto di guasto.

Il dispositivo «Sonda» è un dispositivo direzionale, ovvero fornisce non solo la determinazione della posizione del guasto a terra, ma anche la direzione della ricerca, che è interessante se la ricerca non parte dalla sottostazione, ma da qualche punto della linea danneggiata. Il suo funzionamento si basa sul confronto delle fasi di tensione e corrente dell'11a armonica (550 Hz).Pertanto, oltre agli elementi di base indicati, la "Sonda" ha un organo di confronto di fase e il dispositivo di misurazione dell'uscita ha una scala con zero al centro.