Uređaji za pretragu zemljišta u mrežama od 10 m2. Pronalaženje uzemljenja u mreži s izoliranim neutralom
U ovom radu razmatraju se mjere poduzete za kontrolu izolacije, kao i radnje operativnog osoblja električne instalacije za pronalaženje mjesta zemljospoja.
U električnim instalacijama s radnim naponom od 6-35 kV s izoliranom nultom, u slučaju oštećenja ili gubitka izolacije, pada žice itd. dolazi do zemljospoja. Način jednofaznog zemljospoja u mreži s izoliranom nultom nije hitan. Posljedično, neće doći do automatskog gašenja oštećenog dijela električne mreže.
Ovaj način rada je opasan za izolaciju opreme, budući da se fazni naponi značajno povećavaju. To zauzvrat dovodi do proboja izolacije i prijelaza s jednofaznog na dvofazni zemljospoj.
Osim toga, zemljospoj je vrlo opasan za ljude, posebno za uslužno osoblje(ako dođe do oštećenja na području vanjskog ili unutarnjeg rasklopnog postrojenja). Istodobno, postoji velika vjerojatnost poraza elektro šok kao rezultat širenja struje na zemlju (napon koraka). Slijedom navedenog, operativno osoblje koje servisira elektroinstalaciju treba što prije otkloniti nastalu štetu, odnosno utvrditi mjesto oštećenja.
Postoji nekoliko vrsta zemljospoja: metalni kvar, nepotpuni kvar kroz električni luk i zemljospoj zbog oštećene izolacije dijelova pod naponom.
Nadzor izolacije u električnim instalacijama 6-35 kV provodi se pomoću:
Releji minimalnog napona, koji su spojeni na fazne napone VT;
Naponski releji koji su uključeni u otvoreni trokut namota;
Strujni releji koji su spojeni na izlaz strujnog filtra nulte sekvence;
Voltmetri za nadzor izolacije.
Očitanja voltmetra za nadzor izolacije:
U slučaju kvara metala na masu: na oštećenoj fazi uređaj pokazuje "nulu", dok se napon na druge dvije faze povećava 1,73 puta, odnosno jednak je linearnom naponu mreže;
Kada se uzemljenje dogodi kroz luk: na oštećenoj fazi "nula", na ostalim fazama napon se povećava za 3,5-4,5 puta;
Kada do zemljospoja dođe zbog smanjenog izolacijskog otpora, očitanja voltmetra za nadzor izolacije su asimetrična. Dolazi do takozvanog "neusklađenosti" mrežnih faza.
Ovisno o implementaciji kruga za nadzor izolacije, provodi se alarm "zemljespoja" koji ukazuje na određenu oštećenu fazu ili bez identifikacije faze. U potonjem slučaju, oštećena faza određena je očitanjima kilovoltmetara koji prate izolaciju određenog dijela mreže. U oba slučaja potrebno je zabilježiti očitanja voltmetara za nadzor izolacije. Osim toga, postoje lažni okidači signala uzemljenja.
Navodimo glavne razloge lažnog alarma zemaljskog signala u mreži 6-35 kV:
Značajna razlika u faznim kapacitetima u odnosu na uzemljenje;
Polufazno isključivanje transformatora;
Povezivanje s mrežnim dijelom drugog nekompenziranog dijela mreže, uključujući automatski (rad ATS-a);
Gubitak faze (pregorio osigurač) na HV ili NN strani energetskog transformatora. U tom će slučaju doći do male neravnoteže napona;
Kvar faze (pregorio osigurač, isključivanje osigurač ili drugi razlog) naponskog transformatora, koji je dizajniran za kontrolu izolacije određenog dijela mreže. Ako dođe do kvara faze na NN strani, jedna faza će pokazati nulu, a druge dvije će pokazati fazni napon. Ako dođe do kvara faze na visokoj strani (HV), očitanja uređaja za nadzor izolacije bit će asimetrična. Istodobno, teško je utvrditi je li osigurač pregorio ili ne na temelju očitanja instrumenata, jer je neusklađenost beznačajna.
Razmotrimo slučaj male fazne neravnoteže (lažno aktiviranje signala zemljospoja). Kada pregori osigurač na visokoj strani naponskog transformatora, nakratko se pojavi signal uzemljenja, a zatim se primijeti lagana neravnoteža u faznom i linijskom naponu. Razlog za ovu neravnotežu mogu biti različiti fazni kapaciteti u odnosu na uzemljenje. U tom slučaju možete pokušati odspojiti jednu po jednu vezu koja se napaja iz određenog dijela mreže (dio ili sustav sabirnice). Ako se očitanja uređaja za nadzor izolacije ne mijenjaju, tada postoji velika vjerojatnost da je uzrok takve neravnoteže napona pregorjeli osigurač na VN strani naponskog transformatora.
Pronalaženje jednofaznog kvara provodi se posebnim uređajem ili metodom izmjeničnog isključivanja. U tom slučaju se naizmjenično isključuju spojevi koji se napajaju iz odjeljka (sustava) sabirnica, gdje VT pokazuje prisutnost oštećenja, kao i spojevi dijelova električne mreže koji su električno povezani s tim dijelom (sustavom) sabirnica. .
Ako nakon odspajanja linije signal uzemljenja nestane, to znači da je došlo do kratkog spoja na uzemljenje na ovoj liniji. Ovaj priključak može se pustiti u rad tek nakon utvrđivanja uzroka jednofaznog kvara.
Ako se oštećeni dio ne može pronaći metodom sekvencijalnog odspajanja izlaznih veza, tada biste trebali odspojiti sve spojeve mrežnog dijela gdje se pojavila "masa" i provjeriti je li jednofazni signal kvara uklonjen. Zatim trebate uključiti odlazne veze jednu po jednu. Ako se uključivanje jedne od izlaznih linija podudara s pojavom signala uzemljenja, tada se ovaj spoj mora rastaviti i ne puštati u rad dok se ne utvrdi uzrok signala uzemljenja. Sukladno tome, ako se, kada se spoj koji je prethodno izvađen na popravak pusti u rad, pojavi "uzemljenje", ovaj spoj mora se odmah odspojiti. Također postoje situacije kada, kada su sve odlazne linije isključene, signal zemlje nije eliminiran. To znači da je došlo do oštećenja opreme trafostanice, na primjer, u području od energetskog transformatora do uključivo dijela sabirnice. Prije svega potrebno je utvrditi je li oštećenje na dijelu sabirnice ili na drugoj opremi (ulazna sklopka, sabirnica od energetskog transformatora do ulazne sklopke). Da biste to učinili, isključite ulazni prekidač ovog odjeljka i uključite prekidač odjeljka. Ako se signal uzemljenja pojavi u dijelu na koji je ovaj dio mreže spojen, tada se kvar nalazi u dijelu sabirnice. Oštećeni dio mora se izvaditi na popravak kako bi se uklonila šteta.
Ako nema signala uzemljenja, tada se kvar nalazi u području od energetskog transformatora do ulazne sklopke odjeljka, uključujući. U tom slučaju potrebno je pregledati opremu u ovom dijelu rasklopnog uređaja na oštećenje. Ako je uzrok "uzemljenja" kvar izolacije, tada najvjerojatnije neće biti moguće vizualno pronaći oštećenje.
Za pronalaženje štete potrebno je prikazati ovo područje sklopni uređaj za popravak. Detekcija izolacijskih nedostataka provodi se električnim laboratorijskim ispitivanjem opreme.
Suština proces napajanja sastoji se od isporuke električne energije s mjesta gdje je proizvedena ( elektrane) do mjesta njegove potrošnje (električni prijamnici). Električna energija se transportira preko električne mreže, uključujući dalekovode, energetske transformatore, distribucijski uređaji i ostalu pomoćnu opremu. Sam prijenos električne energije provodi se posebnim trofaznim električni krugovi visoki napon, što je viša razina napona, manji je gubitak snage kada se električna energija isporučuje kroz strujni krug, ali u isto vrijeme povećanje napona poskupljuje samu električnu instalaciju, stoga je odabir optimalne razine napona za električnu instalaciju složen tehnički i ekonomski problem. U pravilu se distribucija električne energije potrošačima provodi na naponskom razredu od 6-35 kV, ali ponekad se mogu naći duboke ulazne trafostanice kada se distribucija električne energije na vrlo snažne prijemnike vrši na naponu od 110- 220 kV.
Jedna od značajki prijenosa električne energije je prisutnost neutralne žice u krugu, koja predstavlja zajedničku točku trofaznih izvora napajanja električni sustav, također zvan neutralan.
Jedna od najčešćih vrsta oštećenja na dalekovodima je jednofazni kvar do zemlje - Ovo je vrsta kvara kada je jedna od faza trofaznog sustava kratko spojena na masu ili na element koji je električno spojen na masu. Procesi koji se odvijaju u mreži kada dođe do takvog kratkog spoja značajno ovise o načinu rada neutrale dane mreže.
U mrežama s izoliranom nultom, struja jednofaznog zemljospoja je zatvorena kroz kapacitete neoštećenih faza. Njegova vrijednost je mala i određena je ukupnim kapacitetom neoštećenih faza. Omjeri mrežnog napona se ne mijenjaju kada se pojavi jednofazni zemljospoj, što omogućuje rad mreže bez odmah isključenja ove vrste kvara. Međutim, jednofazni zemljospoj predstavlja značajnu opasnost za opremu, zbog činjenice da izjednačavanje potencijala oštećene faze i zemlje dovodi do povećanja napona između neoštećenih faza i zemlje na vrijednost reda nazivnog napona mreže. Izolacija neoštećenih faza kao posljedica izloženosti povišenom naponu podložna je ubrzanom starenju, što u konačnici može dovesti do kratkog spoja na masu ostalih faza i pojave dvostrukog zemljospoja, što je kratki spoj i zahtijeva hitno gašenje oštećenog dijela mreže.
Osim toga, jednofazna struja kvara, koja se širi duž tla u blizini zemljospoja, predstavlja opasnost za živote ljudi i životinja.
U mrežama s uzemljenom nultom, jednofazni spoj s uzemljenjem je kratki spoj. Struja kvara u ovom slučaju je zatvorena kroz uzemljene neutralne spojeve primarne opreme i značajna je. Takva oštećenja zahtijevaju trenutno de-energizaciju oštećenog područja.
S obzirom na ovu značajku, kao i složenost izvedbe izolacije između faznih vodiča i zemlje za različite naponske klase (što je naponska klasa veća, to je ovu izolaciju teže izvesti), odabir optimalne vrste nulte je također složen. tehničko-ekonomski zadatak.
70-90% električnog oštećenja
pada na OZZ 1
Uzroci jednofaznog zemljospoja mogu biti vrlo različiti, ali svi nastaju zbog kršenja izolacije električne opreme, posebno na kabelskim ili nadzemnim vodovima. Do kvara izolacije može doći zbog njenog starenja, kao i zbog mehanički utjecaji na električnu instalaciju, najčešće je to oštećenje kabela prilikom izvođenja zemljani radovi ili grana drveta koja pada na žicu nadzemni vod itd.
U Rusiji je taj problem riješen na način da su distribucijske mreže na razini 6-35 kV rade u neutralnom načinu rada izolirano od zemlje napajanja, a mreže su više visoka razina naponi rade u načinu rada u kojem je neutral izravno spojen na masu – čvrsto utemeljen i učinkovit neutralni način rada.
1. Shuin V.A., Gusenkov A.V. Zaštita od zemljospoja u električne mreže 6-10 kV. M.: NTF "Energoprogres". // Prilog časopisu, “Energetik”, broj 11(35) 2001., 102 str.
Stranica 21 od 26
9. KLASIFIKACIJA I NAMJENA UREĐAJA
Nadzemne distribucijske mreže 6-35 kV rade s izoliranom ili kompenziranom nultom. Vrijednosti struja zemljospoja u ovim mrežama su relativno male iu mnogim slučajevima su jedan ili čak dva reda veličine manje od struja opterećenja.
Za nadzemnu mrežu 6-35 kV s izoliranom nultom, vrijednost struje zemljospoja za kvar bez prijelaznog otpora može se približno odrediti pomoću empirijske formule
Gdje je h struja kvara. A; il - linijski napon, kV; /s je ukupna duljina mrežnih vodova, km.
U kompenziranim mrežama struja zemljospoja također ovisi o stupnju kompenzacije kapacitivne struje. Ove mreže također karakterizira složena konfiguracija linija poput stabla.
Navedene značajke mreža 6-35 kV praktički isključuju mogućnost korištenja za njih metoda i sredstava za određivanje mjesta jednofaznih zemljospojeva koji se koriste u mrežama višeg napona. U tom smislu, prijenosni uređaji postali su široko rasprostranjeni u nadzemnim mrežama 6-35 kV, koji omogućuju određivanje mjesta kvara nizom sekvencijalnih mjerenja na različitim točkama u mreži.
Poznate metode i instrumenti za pronalaženje mjesta jednofaznog zemljospoja u nadzemnim distribucijskim mrežama temelje se na korištenju procesa i pojava koje se događaju u mreži tijekom ove vrste oštećenja. Tijekom zemljospoja struje nulte sekvence teku u oštećenim i neoštećenim mrežnim vodovima. Vrijednost ovih struja u neoštećenim vodovima određena je, pod drugim istim uvjetima, kapacitetom žica svakog voda u odnosu na uzemljenje. U oštećenom vodu, ukupna struja nulte sekvence neoštećenih vodova teče od sabirnica trafostanice do mjesta kvara. Smjer struje u oštećenom vodu suprotan je smjeru struja u neoštećenom vodu. Kvar na zemlji uzrokuje izobličenje sustava faznog napona. Struje slijeda metaka, osim osnovne komponente od 50 Hz, sadrže i komponente viših harmonika. Glavni izvori viših harmonika su generatori, čiji EMF nije čisto sinusoidan, kao i energetski transformatori i kolektori struje, koji imaju nelinearnu karakteristiku.
Tijekom zemljospoja u mreži, harmonijski sastav struje nulte sekvence neoštećenog voda određen je harmoničkim sastavom napona nulte sekvence i parametrima ovog voda. Harmonijski sastav struje oštećenog voda je zbroj harmonijskih komponenti struja neoštećenih vodova. U kompenziranoj mreži, komponente viših harmonika struje svitka za gašenje luka dodaju se višim harmonicima struje nulte sekvence oštećenog spoja.
Praćenje struje nulte sekvence u mrežnim vodovima provodi se pomoću prijenosnih uređaja mjerenjem magnetsko polje u blizini linije pomoću magnetskih senzora ugrađenih u uređaj, koji su induktivni svitak s otvorenom feromagnetskom jezgrom. Kontrola napona mreže provodi se mjerenjem električnog polja voda pomoću bičaste antene.
Prema izmjerenim komponentama struje i napona prijenosni uređaji se dijele u dvije skupine: uređaji koji rade na frekvenciji od 50 Hz i uređaji koji rade na višim harmoničkim komponentama. Svaka skupina uključuje i strujne i usmjerene uređaje. Strujni instrumenti koriste se za usporednu procjenu struja nulte sekvence u vodovima i dionicama mreže tijekom zemljospoja. Usmjereni uređaji omogućuju određivanje smjera toka ovih struja.
Pri korištenju strujnih instrumenata, kao rezultat usporedne procjene razine odgovarajućih komponenti struja nulte sekvence, utvrđuje se oštećena linija, čija su očitanja instrumenta maksimalna; zatim se na temelju maksimalnih očitanja uređaja na oštećenoj liniji utvrđuje oštećena grana i mjesto oštećenja, nakon čega se očitanja uređaja naglo smanjuju.
Usmjereni uređaji omogućuju, na temelju očitanja indikatora, određivanje smjera do mjesta kvara na mrežnoj točki, ako je vrijednost odgovarajuće komponente struje nulte sekvence na danoj mrežnoj točki dovoljna za rad uređaja. Ovaj uvjet obično nije ispunjen na relativno kratkim granama i krajnjim dionicama vodova.
Korištenje uređaja koji koriste osnovne frekvencijske komponente nailazi na poteškoće zbog utjecaja magnetskog polja struja opterećenja, čija je jakost usporediva s jakošću magnetskog polja struje zemljospoja. Prisutnost nekompenziranog magnetskog polja struja opterećenja u blizini linije objašnjava se asimetričnim rasporedom žica linije u odnosu na mjesto prijenosnog uređaja. Utjecaj magnetskog polja struja opterećenja oštro ograničava opseg primjene najjednostavnijih uređaja na osnovnoj frekvenciji. Kada su struje zemljospoja manje od 20% struje opterećenja, uporaba takvih uređaja je praktički nemoguća.
Korištenje komponenata viših harmonika ima prednost u tome što je njihova relativna razina u struji zemljospoja u usporedbi s razinom struje opterećenja veća, što je viši harmonički broj. To se objašnjava kapacitivnom prirodom otpora na putu toka struje zemljospoja i, u velikoj mjeri, induktivnom prirodom otpora na putu toka struje opterećenja. Stoga je pri korištenju viših harmonijskih komponenti utjecaj magnetskog polja struja opterećenja znatno manji. Uzemljeni spojevi u većini slučajeva nastaju kroz prijelazni otpor. Pri protjecanju struje zemljospoja vrijednost ovog otpora u pravilu ne ostaje nepromijenjena. Promjene kontaktnog otpora, često značajne, uzrokuju promjene u razini harmonijskih komponenti struje. Budući da je kapacitet u krugu prolaza struje zemljospoja manji što je harmonički broj veći, utjecaj promjena prijelaznog otpora na promjenu razine viših harmonika je veći što je harmonički broj veći.
Dakle, iako viši harmonici omogućuju bolje odgađanje od utjecaja struja opterećenja, nestabilnost njihove razine zbog promjena prijelaznog otpora otežava rad s uređajem koji koristi više harmonike.
Najzastupljeniji uređaji u elektroenergetskim sustavima su serijski proizvedeni uređaji “Poisk-1”, “Volna” i “ZOND”.
Serijsku proizvodnju prvog prijenosnog uređaja "Poisk-1" ovladala je elektromehanička tvornica Mytishchi 1969. Uređaj "Poisk-1" razvio je Soyuztechenergo kao univerzalni uređaj. Ima fiksno ugađanje za 5., 7., 11. i 13. harmonik i mogućnost propusnosti pojasa. Preporuča se pretežno korištenje 5. harmonika. Glavni nedostatak uređaja Poisk-1 je njegova relativno velika veličina i težina.
Od 1981., elektromehanička tvornica Mytishchi ovladala je proizvodnjom novog, naprednijeg uređaja serije "Volna", koji je tvornica razvila zajedno sa Soyuztechenergom i Ukrajinskom poljoprivrednom akademijom. U usporedbi s uređajem Poisk-1, uređaj Volna ima bolju selektivnost, veću osjetljivost, manje dimenzije i težinu. Godine 1990. tvornica planira ovladati proizvodnjom uređaja Volna-M na temelju nove elementne baze stabilnijih karakteristika.
Godine 1981. eksperimentalna tvornica u Rigi "Energoavtomatika" ovladala je proizvodnjom usmjerenog uređaja "ZOND", koji je razvio ukrajinski ogranak Selenergoproekta zajedno s tvornicom. Uređaj se temelji na usporedbi faza struje i napona 11. harmonika.
Osim masovno proizvedenih prijenosnih uređaja, uređaj "Harmonika", koji je razvila Ukrajinska poljoprivredna akademija, uređaj Mosenergo UMP-7 i drugi pronašli su određenu primjenu u elektroenergetskim sustavima i imaju pozitivna iskustva u radu.
Sljedeći zahtjevi zajednički su svim prijenosnim uređajima za određivanje mjesta kvara u mreži.
Uređaj mora imati dovoljno visoku osjetljivost, osigurati određivanje mjesta kratkog spoja u mrežama kratke udaljenosti (ne više od 20 km) i omogućiti praćenje prisutnosti kratkog spoja u mreži tijekom traženja oštećenja. Uređaj mora omogućiti pouzdanu identifikaciju oštećenog voda na trafostanici, oštećenog odvojka i mjesta kvara na vodu pri značajnim strujama opterećenja (do 80-100 A).
Uređaj mora biti univerzalan, možemo ga koristiti iu mrežama s izoliranim iu mrežama s kompenziranim neutralom bilo koje izvedbe, vodova, u širokom temperaturnom rasponu, od -40 do +40°C. Uređaj mora biti lagan i malih dimenzija. veličine, pouzdan u radu i jednostavan za korištenje tako da uređaj može lako koristiti svaki električar.
Najperspektivniji prijenosni uređaji koji bolje zadovoljavaju navedene zahtjeve su uređaji koji se temelje na korištenju komponenti viših harmonika.
