Online Electric

Магистральные воздушные линии (далее ВЛ) напряжением 220 кВ используются для передачи электроэнергии между мощными электростанциями, а также являются связующим элементом между электростанциями и распределительными пунктами. Сети напряжением 220 кВ выполняются с глухозаземлённой нейтралью. В таких сетях применяется нулевой рабочий проводник, связанный с нейтралью трансформатора или генератора.

В отличие от кабельных линий, ВЛ больше подвержены воздействию таких факторов, как ветер, изменение температуры окружающей среды, гроза, гололёдные образования на проводах. Несмотря на существенное повышение надёжности конструкций воздушных линий, сооружаемых в настоящее время, повреждения неизбежны. Аварийные и ненормальные режимы работы ВЛ приводят к повреждению изоляции проводов, разрушению изоляторов, недоотпуску электрической энергии , а также к сбою работы в энергосистеме. Это влечёт за собой существенные материальные затраты не только на ремонт повреждённых участков, но и на возмещение ущерба потребителям [5].

Большой экономический эффект несёт быстрое и точное определение места повреждения (далее ОМП) ВЛ. Протяжённость линий электропередач (далее ЛЭП) может достигать нескольких сотен километров, некоторые участки могут проходить через болотистую местность или реку. Это усложняет поиск участка линии, на котором произошла авария. Качественный расчёт ОМП позволит сократить время отыскания аварии в несколько раз.

Расчёт ОМП осуществляется на основе показаний специальных приборов измеряющих параметры аварийного режима. Широко используются такие приборы как ФИП1, ФИП2, ЛИФП. Установленный на подстанции прибор в момент аварии фиксирует значения токов и напряжений нулевой последовательности. Дежурный персонал снимает показания с прибора и передает информацию для дальнейшей обработки. Расчёт может быть как односторонний, так и двусторонний, и производится с помощью специальных программ. Как показывает практика, достоверность показаний данных приборов не достаточно высокая и не всегда позволяет определить место аварии. Так, например, при редко встречающихся междуфазных замыканиях токи нулевой последовательности отсутствуют, соответственно данный прибор оказывается малоэффективным [3].

Не менее распространенный способ фиксации показаний при аварии – использование регистратора аварийных событий или цифрового осциллографа. Цифровой осциллограф предназначен для регистрации переходных и аварийных процессов в цепях переменного и постоянного тока в электрической части промышленных предприятий с помощью унифицированного микропроцессорного терминала присоединения с компонуемым функциональным составом, а также аналоговых, дискретных и цифровых каналов. Осциллограммы, записанные прибором, считываются, обрабатываются и анализируются с помощью программного обеспечения либо на персональном компьютере. По данной осциллограмме можно определить вид короткого замыкания, а также извлечь данные, необходимые для расчёта. Помимо этого, данное оборудование автоматически выдаёт точку аварии. Однако, для обеспечения качественного ОМП, необходим уточняющий расчёт [1].

Недостатком существующих методов расчёта ОМП является ограниченность информации – учёт параметров лишь одной отдельно взятой ЛЭП. Целью данной работы является разработка метода расчёта ОМП с учётом параметров смежных линий и подстанций. А также исследование влияния на качество расчёта место установки фиксирующих приборов.

В качестве примера был рассмотрен участок Алтайской энергосистемы, представленный на рисунке 1 – ВЛ 220 кВ Ларичиха-Сузун (ЛС-209), обслуживаемый ОАО «ФСК ЕЭС» Западно-Сибирским предприятием магистральных электрических сетей.

Рис.1. Участок Алтайской энергосистемы

Рассмотрено отключение линии с неуспешным АПВ. На подстанциях (далее ПС) Ларичиха и Сузун установлены приборы ЛИПФ, фиксирующие значения тока и напряжения нулевой последовательности 3I0, 3U0. Протяженность линии составляет 122,62 км. С помощью программы «АРМ СРЗА» был произведён двусторонний расчёт ОМП. Как изображено на рисунке 2, расчётное место повреждения линии составляет 104, 55 км от ПС Ларичиха.

Рис.2. Результаты двустороннего расчёта ОМП в программе «АРМ СРЗА»

Напряжения 3U0, зафиксированные приборами ЛИПФ, не соответствуют токам, поэтому программа произвела расчёт только по значениям 3I0.

Для выполнения максимально точного и качественного расчёта предлагается учесть ряд факторов:

- состояние энергосистемы (учёт коммутаций смежных линий и автотрансформаторов смежных ПС);

- показания фиксирующих приборов смежных участков.

Как показано на рисунке 1, смежными подстанциями являются ПС «Светлая» и ПС «Барнаульская», на которых оборудованы более точные приборы – регистраторы аварийных событий, микропроцессорные осциллографы. Короткое замыкание, произошедшее на линии ЛС-209, отразилось и на шинах смежных ПС. Анализируя осциллограммы, выгруженные с ПС «Светлая» и ПС «Барнаульская» можно определить вид КЗ, а также значения 3I0, 3U0. Как видно из рисунка 3 на линии ЛС-209 произошло однофазное замыкание на землю фазы C.

Рис.3. Осциллограмма

Выполнив по показаниям осциллографа двусторонний расчёт объединенных линий СС 211-ЛС 209-БЛ 207, общая длина которых составляет 308 км, получен результат, представленный на рисунке 4.

Рис.4. Результат двустороннего расчёта ОМП по показаниям РАС

От полученного результата необходимо вычесть длину линии БЛ 207 равную 93,32 км, чтобы получить расчётную точку повреждения от ПС Ларичиха, а также рассчитать зону обхода равную 5 % от общей длины линии. Таким образом, двусторонний расчёт с помощью показаний осциллографа показал результат равный 67, 59 км от ПС Ларичиха с зоной обхода с 52 по 82 километр.

После осмотра ВЛ персоналом службы линий, на линии ЛС 209 было найдено спиленное дерево на фазе С. Фактическое место повреждения составило 67 километров от ПС Ларичиха.

Анализируя результаты двух расчётов, выполнен расчёт погрешности ОМП. Погрешность двустороннего расчёта по показаниям ЛИПФ составила 0,31 %. Погрешность двустороннего расчёта по показаниям осциллографов, установленных на смежных участках составила 0,0048 % [1].

Исследование показало, что использование при расчёте показаний приборов, установленных на смежных элементах сети, снижает погрешность результата до минимума. Данный метод расчёта обеспечивает сокращение времени поиска повреждения, и, вследствие этого, быстрое устранение аварии. Также представленный метод расчёта исключает материальные затраты на установку дорогостоящего микропроцессорного оборудования ОМП на каждой подстанции.

Литература

1. Айзенфельд, А.И. Алгоритмические погрешности определения мест повреждения воздушных линий напряжением 110-750 кВ. Электрические станции, 1998, № 7.
2. Айзенфельд, А.И. Учёт сопротивления нулевой последовательности силовых трансформаторов при определении места повреждения ВЛ //Электрические станции, 1978, № 11, с. 67-70
3. Чернобровов, Н.В. Релейная защита энергетических систем : учеб. пособие для техникумов [Текст] / Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. – М. : Энергоатомиздат, 1998. – 800 с. : ил.
4. Шабад, М.А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей [Текст] / М.А. Шабад. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л. : Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1985. – 296 с. : ил.
5. Правила устройства электроустановок [Текст]. — СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. - 928 с.