АРСЕНТЬЕВ В. М., инж., БРАУДЕ Л. И., КОВАЛЕНКО В. П., кандидаты техн. наук, ПОЛЬШИН П. В., инж., СКТБ ВКТ Мосэнерго — ВНИИЭ
В связи с непрерывным увеличением числа воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений становится актуальной проблема определения места повреждения (ОМП). Многообразие конструкций, схем присоединения, режимов работы ВЛ не позволяют в настоящее время выбрать единственный универсальный метод ОМП.
Одним из наиболее универсальных и перспективных методов дистанционного ОМП на ВЛ является локационный метод. В энергосистемах нашли применение локационные искателя двух классов — автоматические и неавтоматические.
Неавтоматические искатели позволяют определять расстояние до места повреждения только при глухом к.з. или обрыве. Их преимуществом является сравнительная простота конструкции и эксплуатации, небольшая стоимость, а также отсутствие необходимости выделения полосы частот. Этот класс искателей представлен приборами типа Р5-5, Р5-10.
Однако широкое внедрение и успешная эксплуатация локационных искателей этого типа сдерживается, в частности, отсутствием соответствующей системы присоединения к ВЛ, сложностью обслуживания при их использовании на ВЛ, так как эти устройства в большей степени предназначены для измерений на кабельных линиях электропередачи и связи.
В СКТБ ВКТ Мосэнерго было разработано специально предназначенное для контроля ВЛ полуавтоматическое устройство зондирования аварийных ВЛ «ПАУЗА», основанное на локационном методе ОМП. Оно было испытано, а затем проверено в условиях эксплуатации.
Как показал опыт эксплуатации этих устройств в сетях Мосэнерго, использование в искателе «ПАУЗА» радиоимпульсов для зондирования поврежденной ВЛ позволяет определять расстояние до места повреждения при наличии ВЧ обработки в течение нескольких минут, а при ее отсутствии — в среднем за 30 мин.
Электрическая схема подключения ЛИУП к ВЛ для ОМП: ВЧЗ — высокочастотный заградитель; КС — конденсатор связи; ФП — фильтр присоединения; ВЧА — высокочастотная аппаратура; ЩУ — щит управления; ДФЗ — дифференциальная фазная защита; ОРУ — открытое распределительное устройство; ЗР — заземляющий разъединитель
Увеличение времени ОМП вызвано необходимостью выхода оператора на открытую часть распределительного устройства (РУ) для непосредственного подключения устройства к фазному проводу.
Испытания устройства «ПАУЗА», проведенные на отключенных ВЛ при последовательном наложении нескольких заземлений вдоль нее, показали, что погрешность измерения расстояния до места повреждения в большинстве случаев не превышает 1 % диапазона измерения, а «мертвая зона» — 4 км. В то же время опыт эксплуатации выявил необходимость автоматизации измерений и разработки системы присоединения для ВЛ, не имеющих ВЧ обработки.
Для решения этих задач, а также с целью увеличения максимальной протяженности контролируемых ВЛ и повышения точности ВНИИЭ совместно с СКТБ ВКТ Мосэнерго разработал новое устройство аналогичного назначения — локационный искатель устойчивых повреждений на линиях 35—750 кВ (ЛИУП).
Устройство ЛИУП обеспечивает автоматическое определение расстояния до места устойчивого (обрыв или металлическое КЗ) повреждения с индикацией его на семи ВЛ 35 — 750 кВ протяженностью не более 150 км каждая. При этом поврежденная ВЛ должна быть отключена и заземлена на противоположном от места измерения конце.
Измерения проводятся на отключенной линии через систему присоединения, имеющую защитный фильтр и коммутационный блок, которая подключается с помощью штанги непосредственно к проводам ВЛ. При наличии ВЧ обработки подключение осуществляется присоединением коммутационного блока к установленному фильтру.
Тогда отпадает необходимость в использовании защитного фильтра и проведении операций подключения непосредственно к проводам ВЛ с помощью штанги.
Устройство обеспечивает ОМП без предварительной настройки и вмешательства оператора в процесс поиска и определения расстояния до места повреждения.
Выбор оптимального режима зондирования происходит автоматически, обеспечивая адаптацию устройства к особенностям подключения и уровням затухания контролируемой ВЛ. Цифровая форма отсчета и индикации расстояния до места повреждения до минимума сокращает и облегчает процесс поиска места повреждения, исключая вмешательство оператора.
Максимальное расстояние, при котором устройство может гарантированно зафиксировать устойчивое повреждение, составляет 150 км. Однако реальный диапазон измерения — до 250 км, но при этом достоверность не гарантируется. На линиях большей протяженности устройство должно устанавливаться с обеих сторон линии.
Локационный искатель может работать не только в условиях металлического КЗ, но и при существовании переходного сопротивления в месте повреждения, хотя достоверность правильных показаний снижается, так как наличие неоднородностей (транспозиций, переходов и т. п.) может привести к неверной фиксации расстояния до места повреждения.
В состав ЛИУП входят: блок измерения (БИ), защитный фильтр (ЭФ), подключающая штанга, блоки коммутации (БК). Блок БИ предназначен для формирования зондирующих импульсов, приема отраженных сигналов, обработки и вывода на индикацию информации о расстоянии до места повреждения. Он устанавливается в помещении щита управления.
Блоки БК монтируются вблизи БИ и используются для коммутации ВЧ цепей искателя с поврежденной ВЛ.
Защитный фильтр исключает попадание на вход БИ высокого напряжения промышленной частоты, наводимого на контролируемую линию. Он применяется только в отсутствие на линии ВЧ обработки хотя бы одной из фаз для непосредственного подключения БИ к проводам линии электропередачи и монтируется на открытой части подстанции.
Связь каждого БК с ЗФ выполняется ВЧ кабелем РК-75. При наличии ВЧ обработки поврежденной ВЛ к БК может быть подключена ближайшая ВЧ аппаратура таким образом, чтобы выход этой аппаратуры и БИ коммутировались на кабель фильтра присоединения через указанный блок.
Подключающая штанга ПИЛ-1 используется для присоединения ЗФ к проводам ВЛ, заземленной с двух сторон. Штанга имеет массу не более 3 кг при максимальной длине 7,5 -м и удобна в работе.
Схема подключения ЛИУП показана на рисунке. Выход ЗФ может быть соединен с шинкой, проложенной в ОРУ по стойкам линейных порталов. Она в нерабочем состоянии и при сборке схемы измерения заземлена через заземляющий разъединитель.
Применение радиоимпульса для зондирования ВЛ позволило определять место повреждения на ВЛ по ВЧ тракту или «набросом» с непосредственным подключением к фазному проводу поврежденной ВЛ. Использование системы просоединения сокращает время поиска повреждения, улучшает условия труда и безопасность персонала, позволяет оперативно без выхода в ОРУ найти повреждение.
Измерения ведутся поочередно по всем трем фазам поврежденной ВЛ. Для этого по команде диспетчера нажатием соответствующей кнопки БК соединяется выход ЛИУП с измеряемой фазой <через систему присоединения). Затем включают ЛИУП и результат измерения в километрах считывается с цифрового табло. Переключение выхода ЛИУП на следующую Лазу производится с помощью БК. Если показания цифрового табло меньше длины исследуемой ВЛ, то повреждение найдено.
При показаниях, равных длине ВЛ, повреждение считается не обнаруженным, т. е. отраженный от места повреждения сигнал меньше чувствительности ЛИУП, что может быть при незначительном изменении волнового сопротивления в месте повреждения (перекрытии на дерево и т д.).
Для обеспечения высокой надежности ЛИУП снабжен блоком самоконтроля, с помощью которого периодически и перед началом измерения искатель должен проверяться по основным параметрам с записью их в журнал. Искатель питается от сети переменного тока 220 В. максимальная потребляемая мощность не превышает 250 Вт.
В Ногинских электрических сетях Мосэнерго проводились испытания на ВЛ 220 кВ Шатура — Шибаново. Закоротка устанавливалась последовательно в трех точках фазы на расстояниях 4,0; 35,3 и 80,0 км от подстанции Шибаново. Измерение с помощью устройства ЛИУП дали соответственно следующие значения: 4,9; 36,2 и 79,8 км.
Таким образом, погрешность измерения не превышала 0,83 % диапазона измерения. Искатель работал через систему присоединения и ЗФ. Во время испытаний контролировался размер «мертвой зоны» вблизи ПС Шибаново. Его значение не превышало 2 км.
Использование искателя ЛИУП упрощает процесс ОМП глухих КЗ, повышает точность и увеличивает протяженность контролируемого участка ВЛ.
