Наладка индикаторов ИМФ-3Р, устанавливаемых на линиях сложной конфигурации
Сухоручкин И. В., Пасторов В. М., Каленская А. П., Мироненко В. В., инженеры
ОАО Ставропольэнерго
На воздушных линиях (ВЛ) 110 кВ энергосистемы Ставропольского края в настоящее время эксплуатируется порядка 50 фиксирующих индикаторов (ФИ) типа ИМФ-3Р, являющихся самой совершенной версией индикаторов серии ИМФ (индикаторы микропроцессорные фиксирующие). Из ряда основных отличительных особенностей этих индикаторов можно выделить следующие:
возможность осциллографирования входных токов и напряжений аварийного процесса длительностью до 4 с с передачей данных по линии связи на более высокий уровень управления;
вычисление, запоминание, вывод на дисплей и в линию связи утроенного значения тока нулевой последовательности параллельной линии;
получение показателей при наличии линии, индуктивно связанной с основной ВЛ как по всей длине, так и на начальном участке или на нескольких участках (всего девять);
возможность компенсации влияния одного или нескольких ответвлений от ВЛ, имеющих трансформаторы с заземленной нейтралью как на своей, так и на параллельной линии;
возможность учета неоднородных по длине ВЛ параметров отдельных ее участков (всего девять);
осуществление пуска ФИ при превышении токами нулевой, прямой, обратной последовательностей соответствующих уставок, т.е. так, как это обычно принято в технике РЗА.
В заводской инструкции по эксплуатации ИМФ-3Р указывается на необходимость проведения при наладке индикаторов проверки правильности выбора поврежденных фаз и определения расстояния до места короткого замыкания (КЗ). При этом на данный вид проверки накладывается ряд упрощений:
линия описывается одним или двумя участками с одинаковыми параметрами;
ответвление, если оно имеется, задается в первом участке и обязательно от своей линии;
проверка при наличии ответвления от параллельной линии не производится ввиду сложности предварительных расчетов.
Проверка, собственно, заключается в следующем. Последовательно имитируются трехфазное, двухфазное, однофазное и однофазное с влиянием параллельной по всей длине линии КЗ (частный случай) для ограниченного круга испытательных режимов, рекомендуемых соответствующей таблицей инструкции по эксплуатации. Для произвольно выбранных значений токов, напряжений и углов сдвига фаз между ними по упрощенным формулам, отвечающим только отмеченным испытательным режимам, рассчитываются расстояния до мест КЗ и сопоставляются с показанными индикатором. Далее подсчитываются относительные погрешности определения расстояния до места КЗ. При этом рекомендуется производить три - пять контрольных срабатываний для каждой расчетной точки при определенных сочетаниях входных величин и режимов.
Нетрудно видеть, что такой метод проверки слишком формализован и сводится, по сути, к проверке только работоспособности индикатора.
Авторами статьи разработан метод наладки индикаторов ИМФ-3Р, позволяющий оценить реальные значения погрешностей определения расстояний до мест однофазных КЗ в любой точке ВЛ в условиях проявления взаимоиндукции при любых сколь угодно сложных взаимоиндуктивных связях с другими ВЛ, а также способы уменьшения этих погрешностей. Поэтому применение предлагаемого метода позволяет использовать индикаторы ИМФ-3Р во всех реальных современных разветвленных сетях 110 кВ достаточно сложной конфигурации, а также качественно оценивать имеющие место в отдельных случаях недопустимо большие значения погрешностей измерения расстояний до мест однофазного КЗ в отвечающих им определенных зонах ВЛ. Последовательность производства работ при этом следующая.
Для исследуемой ВЛ при движении через заданные промежутки точки однофазного КЗ вдоль линии, на которой устанавливается ФИ, для каждой точки рассчитываются (в РДУ Ставропольэнерго по программному комплексу V-VI-50 Института электродинамики НАН Украины) значения подводимых к ФИ следующих аварийных величин:
фазного тока;
остаточного на шинах подстанции фазного напряжения, отвечающего соответствующему фазному току;
угла сдвига фаз между фазными током и напряжением;
устроенного значения тока нулевой последовательности параллельной (частично параллельной) линии и фаза этого тока.
Так как фазы всех указанных аварийных величин согласно программе V-VI-50 отсчитываются от, так называемой, особой фазы, требуется незначительный их перерасчет, т.е. приведение к вектору остаточного фазного напряжения с целью упрощения отсчетов при последующей их подаче от установок для проверки средств РЗА. Для подачи на исследуемый ФИ рассчитанных аварийных величин требуется наличие двух установок. Непременное условие: использование только однотипных установок «Уран» или У5053 (возможности применения установок РЕТОМ не оценивались). Использование разнотипных установок недопустимо из-за наличия пусть и незначительной, но, как правило, присутствующей разности частот аварийных величин между их выходами (У5053 сети, «Урана» собственного генератора). Предпочтительнее применение установок «Уран», у которых при регулировании токов не требуется их предварительная подача на индикатор. Вторичный контроль поданных на индикатор напряжения, токов и сдвигов фаз осуществляется по показаниям дисплея ФИ после их фиксации и обработки.
Так как при моделировании ВЛ с установленным на ней ФИ возможностями последнего не всегда удается учесть все взаимоиндуктивно связанные с ней остальные ВЛ, в том числе и ВЛ другого напряжения, неизбежно возникает вследствие этого дополнительная погрешность в измерениях расстояния до места КЗ. Предварительно рассчитанные значения аварийных величин, подаваемых на ФИ с установок для проверки средств РЗА, - это практически те значения, которые при реальных КЗ на ВЛ будут подводиться к индикатору, так как базовая модель сети, по которой производятся расчеты, учитывает абсолютно все взаимоиндуктивные связи между ВЛ, конечно, с неизбежно присутствующими погрешностями расчетов, ТТ и ТН. Эти погрешности значительно меньше тех погрешностей, которые обусловлены не совсем корректным представлением основной ВЛ.
Испытания индикатора по предлагаемой методике позволяют экспериментально снять кривую распределенной по длине ВЛ погрешности определения расстояния до мест однофазного КЗ при его установке на ВЛ сколь угодно сложной конфигурации. Для этого последовательно для каждой расчетной точки однофазного КЗ на исследуемой ВЛ, расстояния до которой от начала линии и аварийные значения параметров, подводимых к индикатору, известны, снимаются значения расстояний, фиксируемые индикатором. Разность между зафиксированным и заданным значениями расстояний до места КЗ представляет абсолютную погрешность измерения.
Относительные значения этой погрешности по имеющимся у авторов результатам расчетов и исследований могут достигать и 30, и 40% для ВЛ сложной конфигурации. Отсюда ясно, что эту погрешность необходимо уменьшать. Можно, впрочем, на проблемных ВЛ с целью коррекции использовать снятые экспериментально кривые относительных распределенных по длине ВЛ погрешностей определения расстояний до мест однофазного КЗ непосредственно дежурным диспетчером, в чьем оперативном управлении находится линия, для чего в оперативной документации они должны быть представлены.
Экспериментально установлено, что влиять на конечные значения измеренных ФИ расстояний до мест КЗ и, следовательно, погрешностей измерения, можно следующими методами. Наиболее радикальные:
изменение (поиск оптимального) значения коэффициента трансформации ТТ, установленных на параллельной (частично параллельной) ВЛ;
при наличии ответвлений с трансформаторами, нейтрали которых заземлены, изменение значений сопротивления нулевой последовательности трансформаторов ответвлений. Влияние на характер изменения погрешности особенно заметно, если к подстанции с трансформатором с заземленной нейтралью на параллельной линии подведены другие ВЛ (влияние системы).
Менее радикальные:
искусственное выделение участков ВЛ, в пределах которых наблюдается повышенная погрешность. Нахождение оптимальных значений удельных сопротивлений нулевой последовательности этих участков и значений удельных сопротивлений взаимоиндукции с параллельной (частично параллельной) Вл.
Изменение значений всех упомянутых параметров легко достигается, так как они, введенные в качестве уставок, набираются с клавиатуры настраиваемого индикатора.
Выводы
- Фиксирующие индикаторы типа ИМФ-3Р можно устанавливать на ВЛ, имеющих более сложную конфигурацию по сравнению с теми, которые представлены в руководстве по эксплуатации.
- При отступлении от рекомендованных руководством по эксплуатации схем ВЛ экспериментально снимать кривую распределенной по длине ВЛ относительной погрешности измерения расстояния до мест однофазных КЗ.
- При недопустимо больших погрешностях принимать меры по их снижению путем искусственного подбора уставок индикатора.
- Применять метод двусторонних измерений, позволяющий, как показывает опыт Ставропольэнерго, еще более снизить погрешность определения расстояний до места КЗ (среднестатистическая погрешность по энергосистеме не выше 4%).
