Способ обнаружения участков с обрывами фазных проводов в разветвленных сетях с изолированной нейтралью

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сетях 6, 10, 35 кВ для ускорения отыскания и ликвидации повреждения участков линии электропередачи с обрывами проводов и внутри трансформаторов трансформаторных пунктов.

Известен способ защиты от обрывов фазных и нулевого проводов четырехпроводной воздушной электрической сети напряжением 380 В и устройство для его реализации [1], по которому микропроцессорный счетчик у потребителя содержит последовательно соединенные блок измерения фазных напряжений, логический блок определения обрывов фазного и нулевого проводов, блок преобразования логического сигнала в сигнал канала связи и передающий модем, посылающий по каналу передачи команды отключающий сигнал, воздействующий на независимый расцепитель автоматического выключателя, установленного на трансформаторной подстанции.

Недостатком этого способа является невозможность определения участка с повреждением на линии с несколькими ответвлениями при разной удаленности ответвлений от подстанции.

Известен способ определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью [2], по которому предварительно заносят в базу данных значения участков схемы замещения продольных параметров всех линий в трехфазном виде, находят минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжений во всех точках всех линий, которое соответствует точке замыкания на землю. Для определения места обрыва находят минимальное значение модуля токов (близкое к нулю) из значений фазных токов во всех концах участков всех линий, которое соответствует месту разрыва фазного провода.

Недостатком этого способа является невозможность определения места повреждения при обрыве провода с замыканием на землю с перемежающейся дугой.

Наиболее близким по техническому исполнению к заявляемому способу является устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью [3], содержащее питающий трансформатор в качестве источника питания, подключенную через выключатель трехфазную силовую цепь с ответвлениями, трансформатор напряжения с обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник.

Недостатком этого устройства является невозможность определения обрывов фазных проводов на линии.

Технической задачей изобретения является сокращение времени на отыскание и ликвидацию обрывов фазных проводов в сетях с изолированной нейтралью и отключение линии в случае обрыва с падением на землю фазного провода под напряжением.

Технический результат достигается тем, что к ответвлениям линий подключены трансформаторные пункты с понижающими трансформаторами, а на стороне вторичных обмоток каждого трансформаторного пункта устанавливаются аппараты измерения фазного и линейного напряжений, при отклонении от рабочего режима сигналы которых, как и сигналы от аппарата измерения напряжения на выходе фильтра напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, передающие устройства посылают сигналы по каналам связи на обрабатывающее устройство, в котором формируется сигнал на оповещение оперативного персонала или на отключение присоединения с повреждением.

На фиг. 1 приведена схема определения участка линии с обрывом фазного провода.

На подстанции 1 питающий трансформатор 2 подключен к шинам 3, к этим же шинам присоединен трансформатор напряжения 4, к фильтру напряжения нулевой последовательности которого подключено через измеритель напряжения 5 передающее устройство 6. От шин 3 через выключатель 7 отходит магистраль линии с участками 8 и 9. К магистрали с изолированной нейтралью подключено несколько трансформаторных пунктов:

- через участок линии 10 подключен потребительский трансформаторный пункт 13 с понижающим трансформатором 14, к вторичной обмотке которого подключено через измеритель напряжения 15 передающее устройство 16;

- через участок линии 11 подключен потребительский трансформаторный пункт 17 с понижающим трансформатором 18, к вторичной обмотке которого подключено через измеритель напряжения 19 передающее устройство 20;

- через участок линии 12 подключен потребительский трансформаторный пункт 21 с понижающим трансформатором 22, к вторичной обмотке которого подключено через измеритель напряжения 23 передающее устройство 24.

От передающего устройства 16 трансформаторного пункта 13 по каналу связи 26 передается сигнал на обрабатывающее устройство 25. От передающего устройства 20 трансформаторного пункта 17 по каналу связи 27 передается сигнал на обрабатывающее устройство 25. От передающего устройства 24 трансформаторного пункта 21 по каналу связи 28 передается сигнал на обрабатывающее устройство 25. От передающего устройства 6 трансформатора напряжения 4 по каналу связи 29 передается сигнал на обрабатывающее устройство 25.

Для пояснения работы элементов схемы рассмотрим прохождение сигналов при обрывах проводов в разных точках в работающей сети с изолированной нейтралью.

При обрыве провода на участке 10 линии электропередачи или в одной из обмоток трансформатора 14 вторичное напряжение одной из фаз на выходе трансформатора 14 снизится до нуля. Это изменение напряжения почувствует измеритель напряжения 15, и передающее устройство 16 посылает сигнал по каналу связи 26 на обрабатывающее устройство 25, которое фиксирует обрыв провода в линии на участке 10, так как от других трансформаторных пунктов сигналов не поступило, и формирует сигнал для обслуживающего персонала о том, что необходимо искать обрыв на участке 10 линии электропередачи или в трансформаторном пункте 13.

При обрыве провода на участке 11 линии электропередачи или в одной из обмоток трансформатора 18 вторичное напряжение одной из фаз трансформатора 18 снизится до нуля. Это изменение напряжения почувствует измеритель напряжения 19, и передающее устройство 20 посылает сигнал по каналу связи 27 на обрабатывающее устройство 25, которое фиксирует обрыв провода в линии на участке 11, так как от других трансформаторных пунктов сигналов не поступило, и формирует сигнал для обслуживающего персонала о том, что необходимо искать обрыв на участке 11 линии электропередачи или в трансформаторном пункте 17.

При обрыве провода на участке 12 линии электропередачи или в одной из обмоток трансформатора 22 вторичное напряжение одной из фаз трансформатора 22 снизится до нуля. Это изменение напряжения почувствует измеритель напряжения 23, и передающее устройство 24 посылает сигнал по каналу связи 28 на обрабатывающее устройство 25, которое фиксирует обрыв провода в линии на участке 12, так как от других трансформаторных пунктов сигналов не поступило, и формирует сигнал для обслуживающего персонала о том, что необходимо искать обрыв на участке 12 линии электропередачи или в трансформаторном пункте 21.

При обрыве провода на участке 9 линии электропередачи вторичное напряжение одной из фаз трансформаторов 14 и 18 снизится до нуля. Эти изменения напряжения чувствуют измерители 15 и 19, и передающие устройства 16 и 20 посылают сигналы по каналам связи 26 и 27 на обрабатывающее устройство 25, в котором на основании сигналов от трансформаторов 14 и 18 формируется сигнал для обслуживающего персонала о том, что произошел обрыв на участке 9 линии электропередачи.

При обрыве фазного провода на участке 8 линии электропередачи вторичное напряжение одной из фаз трансформаторов 14, 18 и 22 снизится до нуля. Эти изменения напряжения чувствуют измерители 15, 19 и 23, и передающие устройства 16, 20 и 24 посылают сигналы по каналам связи 26, 27 и 28 на обрабатывающее устройство 25, в котором на основании сигналов от трансформаторов 14, 18 и 22 формируется сигнал для обслуживающего персонала о том, что произошел обрыв на участке 8 линии электропередачи, или формирует сигнал на отключение линии выключателем 7.

Если на каком-либо участке линии электропередачи произошел обрыв провода с замыканием на землю, то кроме сигналов от передающих устройств 16, 20, 24 дополнительно в обрабатывающее устройство от измерителя 5 через передающее устройство 6 по каналу связи 29 поступает дополнительный сигнал. Вероятнее всего в этом случае обрыв произошел в пролете линии электропередачи и провод упал на землю, в этом случае линию необходимо отключать, чтобы исключить поражение людей или животных электрическим током при приближении к проводу, находящемуся под напряжением.

По предлагаемому способу обнаруживается обрыв фазных обмоток внутри трансформатора, а также двух или трех проводов линии электропередачи, так как при этом пропадают фазные напряжения на выходных клеммах трансформаторов в трансформаторных пунктах за местом поврежденного участка линии.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет быстро обнаружить присоединение и участок линии электропередачи с обрывом одного, двух или трех проводов, обеспечить безопасность при обрывах проводов с падением на землю, ускорить отыскание повреждения, тем самым сократить недоотпуск электроэнергии потребителям и простой электрооборудования.

Источники информации

1. Патент на изобретение №2581607 С1, МПК Н02Н 5/10 «Способ защиты от обрывов фазных и нулевого проводов четырехпроводной воздушной электрической сети напряжением 380 В и устройство для его реализации». Опубликовано 20.04.2016 г.

2. Патент на изобретение №2539830 С2, МПК G01R 31/08 «Способ определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью». Опубликовано 10.09.2014 г.

3. Патент на изобретение №2334331 С1, МПК Н02Н 3/16 «Устройство для регистрации двойных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью». Опубликовано 20.09.2008, бюллетень №26.