Эксплуатация электрических систем - Поиск замыканий на землю

Пробои и перекрытия изоляторов, падение деревьев при их касании одной фазы, обрывы проводов при падении оборванных концов на землю вызывают однофазные замыкания на землю. В месте замыкания протекает ток, обусловленный емкостью сети и небольшой составляющей активной проводимости. При компенсации емкостного тока через место повреждения протекает ток активной проводимости и остаточная часть реактивного тока, а также токи высших гармоник, не компенсирующиеся дугогасящей катушкой.
Протекание тока замыкания на землю при пробое изоляторов на деревянных опорах приводит к выгоранию крюков и другой крепящей арматуры, а зачастую и к загоранию опор. На железобетонных опорах при замыкании на землю и протекании значительных токов происходит повреждение бетона. При этом в наиболее нагретых местах плавятся также и крепления арматуры. Замыкание сопровождается нагреванием опоры и грунта, зависящим от тока и сопротивления заземления, постепенно снижающегося. Если в условиях влажного грунта достигнуто нормальное сопротивление заземления, то замыкание на землю сопровождается интенсивным выпариванием влаги, вызывающим рост сопротивления заземления. При этом опора оказывается под напряжением. Дуговые замыкания разрушают железобетонную опору, плавится грунт, в котором укреплены опоры. В ряде случаев на пути протекания токов замыкания на землю образуются монолитные грунтовые глыбы или лучи.
Падение элементов опор, крепления которых оказываются поврежденными, вызывает обрывы проводов, переход однофазных повреждений в междуфазные. Падение опор может вызывать (в результате механических напряжений) повреждения элементов соседних опор. Протекание токов замыкания на землю создает опасные шаговые напряжения и напряжения прикосновения, которые могут быть опасны для людей и животных. В случае замыкания на землю через перемежающуюся дугу возникают опасные перенапряжения для изоляции сети и для оборудования.
Несмотря на то, что на электроснабжении потребителей замыкания на землю непосредственно не сказываются, их необходимо в кратчайшие сроки локализовать и устранить. Потребителей в этом случае можно перевести на резервное питание или предупредить об отключении (если нет резервного питания), снижая тем самым ущерб.
Сигнал о замыкании на землю поступает от устройств, реагирующих на напряжение разомкнутого треугольника трансформатора напряжения шин ЦП. Уставка срабатывания реле сигнализации должна быть отстроена от естественного напряжения несимметрии или (при наличии дугогасящей катушки) от напряжения смещения нейтрали. Наиболее трудно получить информацию о возникающем иногда замыкании на землю оборванного провода со стороны конца ВЛ. Ток замыкания на землю в этом случае ограничен, хотя напряжение прикосновения в месте замыкания достигает 2—3 кВ. Обычно сигнализация в этих случаях не срабатывает, и информация поступает от посторонних лиц.
Замыкание на землю с обрывом со стороны питания сопровождается нарушением симметрии емкостной проводимости и возникновением смещения нейтрали. Если в сети приняты меры для ограничения смещения нейтрали в режиме резонанса дугогасящей катушки, то для выявления заземления оборванного провода со стороны конца BJ1 можно применить дополнительное реле контроля замыкания на землю. Реле питается от промежуточного повышающего измерительного трансформатора напряжения с коэффициентом трансформации 1 : (5-10) и увеличивает чувствительность сигнализации (рис. 6.19). Напряжение от открытого треугольника трансформатора напряжения шин подводится к этому устройству через нормально замкнутый контакт основного реле сигнализации. При появлении замыкания на землю в сети, питающейся от шин ЦП, срабатывает основное реле, которое, размыкая свой контакт, отключает чувствительную сигнализацию.
Аналогично можно определить целесообразные уставки срабатывания чувствительной ступени сигнализации и для других условий, например при отсутствии дугогасящей катушки. Ступень сигнализации повышенной чувствительности используется со значительной выдержкой времени, чтобы избежать ложного действия. Ее настройку лучше испытывать в конкретных условиях эксплуатации сети.

Рис. 6.19. Схема чувствительной сигнализации замыкания на землю:
ТН — вторичная обмотка трансформатора напряжения соединенная в открытый треугольник; Тр — повышающий трансформатор i/5; KV1—KV2 — реле сигнализации
После появления сигнала о замыкании на землю нужно выяснить, на какой из ВЛ произошло замыкание. Если на ВЛ имеются трансформаторы тока, образующие фильтр тока нулевой последовательности, то поврежденная ВЛ находится сразу. Если же такого измерителя нет, то данная ВЛ выявляется в результате поочередного кратковременного (на 1—2 с) отключения линии. Исчезновение сигнала является показателем наличия на ней замыкания на землю. Поиск замыкания на землю можно вести методом пробных включений. В этом случае ВЛ отключается только на время операций с секционирующими разъединителями, в оставшееся время она включена для избежания излишнего нарушения электроснабжения потребителей. В процессе поиска используется оптимальная стратегия (см. § 6.6).
В связи с тем, что метод пробных включений требует значительного времени, целесообразно использовать технические средства, которые смогли бы уменьшить число операций. Для этого можно применить измерительное устройство, имеющее антенну и усилитель. Оно может в связи с наличием в токе замыкания на землю увеличенного содержания высших гармоник, обнаружить их электромагнитные поля. На входе этого прибора имеется фильтр, настроенный на одну из присутствующих в токе замыкания на землю высших гармоник, например одиннадцатую. Показания прибора, имеющегося на выходе усилителя, свидетельствуют о наличии в токе гармоники, следовательно, протекании через обследуемое сечение ВЛ тока замыкания на землю. Обычно оперативная бригада проверяет высшую гармонику в точках разветвления BJT, направляясь в соответствии с показанием прибора в нужном направлении.
Таким образом, быстрее определяют поврежденный участок линии, локализуют его и, устранив повреждение, восстанавливают электроснабжение питающихся от него потребителей.
Более надежно поиск замыкания на землю можно производить, измеряя индуктивную составляющую сопротивления замкнутого па землю контура сети. Для этого нужно подать в сеть в виде импульсов частоту, равную 300—550 Гц, от генератора, включаемого между «землей» и вторичной обмоткой трансформатора напряжения через последовательно включаемые конденсаторы.