Самоидентификация замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации

получении информации, чтобы незамедлительно направлять оперативно-выездную бригаду в район повреждения, особенно в случае возникновения замыканий на землю, которые не только вызывают отключение линий электропередачи, но и зачастую являются причиной возникновения более крупных аварий. При этом стоит напомнить, что при замыканиях на землю, вокруг точки замыкания формируется зона растекания тока, которая представляет большую опасность для жизни человека [1].

В настоящее время в распределительных сетях 10 кВ с изолированной нейтралью, уровень телемеханизации недостаточно высок, однако повышение требований безопасности и бесперебойности электроснабжения многочисленных потребителей агропромышленного комплекса требует увеличения темпов телемеханизации данных распределительных сетей. Как известно, телемеханизация включает в себя следующие разновидности телеинформации: телесигнализацию, телеизмерение, телеуправление [2].

На сегодняшний день многие предприятия электроэнергетики для сбора данных телемеханики с удаленных или необслуживаемых объектов принялись создавать собственные разрозненные сети связи, используя каналы локальных провайдеров или местных операторов, вместе с тем передача информации по проводам линий электропередачи вновь стала активно обсуждаемой темой, на различных научных уровнях и в производственной среде.

Привлекательность этой технологии состоит в том, что для передачи информационных электрических сигналов используется собственная инфраструктура электрической сети. Данная технология является не только очень экономичной – отсутствуют текущие расходы на содержание каналов связи [3], но и позволяет энергоснабжающим предприятиям быть независимыми от поставщиков услуг связи, что особенно важно в аварийных ситуациях, и даже предписывается на законодательном уровне многих стран.

Для решения проблемы телемеханизации сельских распределительных сетей необходимо отыскать такой способ приема-передачи информации, который не потребует больших капитальных затрат на практическую реализацию, а главное будет иметь высокую надежность и эффективность.

Одним из таковых способов телемеханизации распределительной сети c изолированной нейтралью, позволяющим дистанционно получать информацию о местоположении опоры с замыканием на землю, может являться комбинированный способ, когда наряду с использованием глобальной спутниковой системы позиционирования, задействована собственная инфраструктура электрической сети [4, 5].

Предлагаемый способ позволяет активизировать компактный приемо-передатчик спутниковых радиосигналов, установленный на опоре с замыканием на землю по каналу фаза – земля за счет энергии искусственного двойного замыкания на землю с контролируемыми параметрами и считывать с него информацию о его местонахождении по фазному проводу воздушной линии электропередачи (ВЛЭП).

Специалистам известно, что двойное замыкание на землю является наиболее опасным видом повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью , которое ежегодно причиняет большой материальный ущерб энергоснабжающим предприятиям . Поэтому решение о создании искусственного двойного замыкания на землю может насторожить и вызвать критику среди специалистов. Однако в определенных условиях, даже такой опасный аварийный режим, как двойное замыкание на землю, может быть использован на пользу делу. Рассмотрим ситуацию, связанную с возникновением замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью . Итак, при повреждении фазной изоляции в электрической сети срабатывает устройство неселективной сигнализации и на линию , находящуюся под напряжением , выезжает оперативно-выездная бригада. При этом на здоровых фазах напряжение относительно земли повышается в 1,73, и в большинстве случаев в процессе затянувшегося отыскания места повреждения возникает повторный пробой в наиболее ослабленном месте. При этом, в идеальном случае, обе ВЛЭП отключаются устройствами защиты с последующим поочередным их включением для продолжения осмотра под напряжением. Однако в реальности замыкания на землю, как правило, случается через развивающиеся переходные сопротивления, поэтому в большинстве случаев ВЛЭП не отключаются, а продолжают работать некоторое время с двойным замыканием на землю. При таком аварийном режиме работы существует повышенная опасность возникновения электротравматизма и серьезных технологических разрушений в электрической сети, в результате чего последствия могут быть весьма плачевными [6].

Учитывая вышеизложенное, вполне логично и целесообразно не допускать самопроизвольного, бесконтрольного возникновения двойного замыкания на землю, а искусственно создавать его, контролируя при этом безопасность его протекания. Данное обстоятельство позволит создать достоверный, дополнительный признак – бросок тока, который позволит быстро идентифицировать место возникновения первоначального однофазного повреждения фазной изоляции и быстро локализовать его.

Использование глобальной спутниковой системы позиционирования позволяет зафиксировать координаты места возникновения броска тока, а передачу их на пульт диспетчера возможно осуществить посредством собственной инфраструктуры электрической сети – по одному из проводов ВЛЭП, за счет энергии искусственного двойного замыкания на землю с контролируемыми параметрами.

Предлагаемый способ позволит оперативновыездной бригаде, не теряя времени на поисковые работы, сразу же выезжать на место повреждения обесточенной линии, что обеспечит существенное повышение надежности и безопасности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Суть предполагаемого способа поясняется на рисунке, где представлена принципиальная схема самоидентификации замыканий ее землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации.

Рисунок – Принципиальная схема самоидентификации замыканий ее землю в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации

Принципиальная схема содержит: силовой трансформатор 1, шины низкого напряжения 2, устройство контроля изоляции 3, блок контроля и управления 4, отходящая ВЛЭП 5, каждая их опор 6 которой оснащена компактным приемо-передатчиком спутниковых радиосигналов 7, космические спутники глобальной системы позиционирования 8, трехфазный выключатель 9, однофазный выключатель 10, 11, токоограничивающий реактор 12, датчик тока 13, блок спутниковой системы навигации 14, дисплей идентификации 15.

Рассмотрим работу предлагаемого способа:

При повреждении фазной изоляции ВЛЭП на любой из опор 6, например изоляции фазы А, отходящей ВЛЭП 5, устройство контроля изоляции 3, одключенное к шинам низкого напряжения 2 силового трансформатора 1, регистрирует появление напряжения нулевой последовательности и формирует сигнал, который поступает на блок контроля и управления 4. Блок контроля и управления 4 посредством однофазных выключателей 10 и 11 обеспечивает такую коммутацию двух любых фаз (например А и С) шин низкого напряжения 2 на землю, при которой в одной из отходящих ВЛЭП (в нашем случае в ВЛЭП 5) появится увеличение тока, контролируемое датчиком тока 13. Увеличение тока в одной из фаз отходящей ВЛЭП обусловлено протеканием тока искусственного двойного замыкания на землю, протекающего также и через опору с дефектной изоляцией и активизирующего в работу установленный на ней приемо-передатчик спутниковых радиосигналов 7. Приемо-передатчик 7, потребляя ток искусственного двойного ЗНЗ , принимает радиосигналы от спутников 8 глобальной системы позиционирования и обеспечивает их передачу по одному из проводов ВЛЭП 5 на питающую электростанцию, где посредством датчика тока 13 сигналы считываются и направляются на обработку в блок спутниковой системы навигации 14. Блок спутниковой системы навигации 14, вычисляя географические координаты места приема спутниковых радиосигналов и сопоставляя их с предварительно зафиксированными географическими координатами каждой из опор, выводит информацию на дисплей идентификации 15 диспетчеру о том, в какой из отходящих ВЛЭП, на какой из опор, а также на какой фазе произошло ЗНЗ . При этом блок спутниковой системы навигации 14 формирует сигнал блоку контроля и управления 4 на автоматическое отключение отходящей ВЛЭП 5 с ЗНЗ, а также включенной на землю одной из фаз шин низковольтного напряжения.

Вывод:

Таким образом, авторами данной публикации предложен и технически обоснован простой и вместе с тем эффективный способ самоидентификации замыканий на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, который позволит решить проблему телемеханизации сельской распределительной энергосистемы, что в значительной степени повысит надежность ее функционировании и сделает ее более безопасной для сельскохозяйственных потребителей.

Предложенный способ ждет своего практического воплощения и своих энтузиастов технического творчества.