Thiết bị định vị sự cố đường dây dẫn điện trên không

Trong các mạng điện, các thiết bị xác định vị trí sự cố rất phổ biến, chủ yếu trên đường dây điện cao thế điện áp từ 10 kV trở lên, dựa trên phép đo các thông số của chế độ khẩn cấp. Các thiết bị này có thể được chia thành hai nhóm chính, được thiết kế để xác định vị trí hư hỏng trong trường hợp đoản mạch và nối đất.

Xác định vị trí lỗi trong trường hợp ngắn mạch

Việc xác định vị trí đoản mạch trên đường dây là đặc biệt quan trọng, vì việc gián đoạn đường dây trong trường hợp hư hỏng vĩnh viễn có liên quan đến việc cung cấp điện dưới mức và thiệt hại vật chất cho người tiêu dùng. Trong những trường hợp này, việc đẩy nhanh quá trình tìm kiếm thiệt hại có tác động kinh tế lớn.

Các thiết bị để tăng tốc tìm kiếm và xác định vị trí ngắn mạch, theo nguyên tắc hoạt động, nó có thể được chia thành hai nhóm nhỏ:

1) thiết bị cố định để xác định khoảng cách đến nơi hư hỏng, đo lường tự động và cố định các đại lượng điện liên quan trong quá trình vận hành khẩn cấp;

2) thiết bị xác định các đoạn đường dây bị hư hỏng (cảm biến mạng, chỉ báo ngắn mạch, giám sát tự động và khắc phục các thay đổi về giá trị điện trong quá trình vận hành khẩn cấp).

Nhiều loại thiết bị cố định đã được phát triển, một số trong số đó đang hoạt động thành công. Trong các mạng phân phối nông thôn có điện áp 10 kV, các thiết bị loại FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP, v.v. được sử dụng. Thiết bị loại FMK-10 cũng được sử dụng rộng rãi.

Cho rằng các thiết bị cố định cung cấp phép đo và sửa chữa tự động các đại lượng điện trong thời gian ngắn mạch, chúng phải đáp ứng một số yêu cầu nhất định, cụ thể là: phép đo phải được hoàn thành trước khi ngắt kết nối các phần bị hỏng của đường dây khỏi bảo vệ rơle, nghĩa là, trong khoảng 0,1 giây, thiết bị phải duy trì giá trị của đại lượng điện cố định trong một khoảng thời gian đủ để đội vận hành hiện trường đến trạm biến áp (không có nhiệm vụ thường trực), tức là không ít hơn 4 giờ, nên cung cấp khởi động có chọn lọc tự động của thiết bị để giá trị quan sát được cố định chỉ trong trường hợp dừng khẩn cấp của đường dây, thiết bị phải cung cấp độ chính xác đo nhất định (thông thường không nên để sai số đo tương đối vượt quá 5%) v.v.

Một trong những phương án đơn giản nhất để sửa chữa thiết bị — thiết bị đo dòng điện ngắn mạch... Hơn nữa, bạn có thể xác định khoảng cách đến vị trí đoản mạch, ngược lại với những gì được tính đến khi tính toán dòng điện của ngắn mạch, và các giá trị đã biết của dòng điện và điện áp của điện trở ngắn mạch đến điểm ngắn mạch phải được xác định chính xác. Biết điện trở này, không khó để tìm khoảng cách đến điểm ngắn mạch với các thông số mạng đã biết.

Phổ biến nhất là sửa các thiết bị có cái gọi là bộ nhớ điện... Chúng dựa trên việc sử dụng tụ điện lưu trữ. Ngoài ra, trong quá trình đoản mạch, tụ điện lưu trữ được nạp nhanh đến điện áp tỷ lệ với giá trị của dòng điện ngắn mạch được phát hiện (hoặc điện áp tương ứng). Sau đó, trong bước tiếp theo, đầu đọc được kết nối với tụ điện lưu trữ điều khiển phần tử bộ nhớ dài hạn. Bằng cách này, các yêu cầu đo nhanh nêu trên được đảm bảo trước khi ngắt dòng dưới tác động của rơ le bảo vệ và khả năng duy trì giá trị cố định trong thời gian dài.

Theo nguyên tắc này, các thiết bị loại FIP trên đã được phát triển, được ứng dụng trong các mạng 10 kV nông thôn.

Để tạo thuận lợi cho việc sử dụng thực tế các thiết bị có dòng điện ngắn mạch cố định, do đó không cần thiết phải thực hiện các phép tính mỗi lần trong trường hợp khẩn cấp, các đường cong dòng điện cân bằng.Đồng thời, dòng điện ngắn mạch được tính toán trước cho một số điểm đủ lớn trên mỗi dòng đầu ra và theo kết quả tính toán, một dòng điện tương đương được áp dụng cho mạch dòng. các đường cong của phần chính đường dây và các nhánh có giá trị dòng điện ngắn mạch bằng nhau. Sau khi thiết bị khắc phục một số giá trị dòng điện ngắn mạch nhất định, theo sơ đồ đường dây với các đường cong dòng điện phân, nó sẽ trực tiếp xác định khu vực tìm kiếm lỗi.

Tuy nhiên, các thiết bị đơn giản nhất thuộc loại FIP ghi lại dòng điện ngắn mạch có một số nhược điểm, bao gồm: để xác định khoảng cách đến điểm ngắn mạch, tính toán bổ sung hoặc xây dựng sơ bộ các đường cong dòng điện bằng nhau, độ chính xác của phép đo (lỗi thiết bị) bị ảnh hưởng bởi điện trở tiếp điểm tại vị trí sự cố (chủ yếu là điện trở hồ quang), mức điện áp mạng, giá trị dòng tải (thiết bị thực đo tổng tải và dòng ngắn mạch), v.v. .

Ôm kế kẹp hoàn hảo hơn, đặc biệt là những máy đo điện trở. Khi đo điện trở, nghĩa là tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện, có thể giảm đáng kể ảnh hưởng của việc thay đổi mức điện áp đối với độ chính xác của phép đo. Phép đo điện kháng cũng làm giảm ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm ngắn mạch, điểm này chủ yếu hoạt động và cho phép hoàn thành thang đo thiết bị tính bằng km. Ngoài ra, nếu các thiết bị đo dòng tải trước chế độ ngắn mạch, thì có thể tính đến và theo đó giảm ảnh hưởng của dòng tải.

Ôm kế, không giống như ampe kế kẹp và vôn kế, đo không phải một mà là hai đại lượng (dòng điện và điện áp) được cấp cho đầu vào của nó. Để giảm hiệu ứng shunt của tải, có thể đo riêng dòng tải trước khi xảy ra đoản mạch. Tất cả các giá trị này được cố định (được ghi nhớ) theo nguyên tắc đã thảo luận ở trên (trong trường hợp này, dòng điện được chuyển đổi trước thành điện áp tỷ lệ với chúng), và sau đó, sử dụng các mạch đặc biệt (khối chuyển đổi), chúng được chuyển đổi thành tín hiệu tỷ lệ thuận với điện trở (tổng, phản kháng, có tính đến dòng điện của tải trước), v.v.). Cho rằng điện trở phản ứng (cảm ứng) của các đường dây phụ thuộc rất ít vào diện tích mặt cắt ngang của dây được sử dụng, thang đo của các thiết bị này được chia độ theo km. Các thiết bị như vậy bao gồm các đồng hồ đo cố định như FMK-10, FIS, v.v.

Thiết bị phát hiện hư hỏng đường dây trên không

Với sự trợ giúp của các thiết bị như vậy, bạn có thể xác định hướng tìm kiếm các điểm ngắn mạch trên đường dây trên không có điện áp 10 - 35 kV. Theo quy định, các thiết bị được cài đặt trong nhánh đường dây — trên giá đỡ đầu tiên sau điểm kết nối. Họ ghi lại sự cố ngắn mạch khi nó xảy ra trên một nhánh hoặc một phần của đường dây chính cho điểm lắp đặt thiết bị. Khi tìm kiếm một điểm ngắn mạch trên đường dây bị đứt, chúng sẽ nhận được thông tin từ các thiết bị này về sự hiện diện (thiết bị được kích hoạt) hoặc sự vắng mặt (không hoạt động) của một điểm ngắn mạch phía sau vị trí lắp đặt.Trong các mạng điện, các chỉ báo cho các khu vực bị hư hỏng của loại UPU-1 và các chỉ báo ngắn mạch tiên tiến và đáng tin cậy hơn của loại UKZ được phân phối rộng rãi.

Chỉ báo khắc phục sự cố ngắn mạch khi sử dụng cảm biến dòng điện từ (cảm ứng) được lắp đặt trong khu vực của dây dẫn nhưng không có kết nối trực tiếp với chúng. Một chỉ báo cung cấp thông tin về tất cả các loại ngắn mạch pha-pha.

Chỉ báo của loại UKZ được chế tạo dưới dạng một bộ phận điều hành có chứa, ngoài cảm biến từ tính, mạch điều khiển điện tử và chỉ báo từ tính.

Nếu xảy ra đoản mạch phía sau vị trí lắp đặt. Nó được kích hoạt bởi dòng điện ngắn mạch xâm nhập, do đó cờ chỉ báo quay về phía người quan sát với một mặt được sơn màu cam sáng và giữ nguyên ở vị trí này nếu dòng bị gián đoạn bởi sự bảo vệ.

Sau khi kích hoạt đường dây (khi đóng tự động thành công hoặc sau khi lỗi đã được loại bỏ), cờ chỉ báo sẽ tự động trở về vị trí ban đầu. Sự trở lại của cờ là do sự lựa chọn điện dung của điện áp lưới sử dụng bộ chuyển đổi ăng ten.

Việc lắp đặt các biển báo cho phép nhân viên bảo trì nếu đường dây bị hư hỏng, nhân viên bỏ qua các điểm rẽ nhánh và sau khi xác định khu vực bị hư hỏng, hãy bỏ qua để chỉ tìm khu vực hư hỏng ngắn mạch chứ không phải toàn bộ đường dây. Nên đặt con trỏ cả khi không có và có thiết bị cố định để xác định khoảng cách đến điểm đoản mạch.Trong trường hợp thứ hai, các con trỏ tìm kiếm được tăng tốc do thực tế là do sự phân nhánh của các đường dây nông thôn, các thiết bị cố định số đọc 10 kV xác định không phải một, mà theo quy luật, một số điểm ngắn mạch (trên thân và các nhánh khác nhau).

Thiết bị xác định vị trí ngắn mạch một pha với đất

Sự cố chạm đất một pha là loại sự cố phổ biến nhất. Ở các mạng phân phối 10 kV nông thôn vận hành với trung tính cách ly, sự cố chạm đất một pha kèm theo dòng điện tương đối thấp không phải là ngắn mạch. Do đó, khi chúng xảy ra, không được phép tắt đường dây trong thời gian cần thiết để sửa chữa lỗi.

Tuy nhiên, cần phải xác định vị trí và sửa chữa các lỗi càng nhanh càng tốt, vì sự cố chạm đất một pha có thể trở thành sự cố hai pha. Cái sau là đoản mạch và sẽ bị bảo vệ vô hiệu hóa, dẫn đến người dùng bị cắt điện.

Ngoài ra, có thể xảy ra hư hỏng trên mặt đất, chẳng hạn như đứt dây điện và rơi xuống đất, rất nguy hiểm đến tính mạng của người và động vật. Đồng thời, sự cố chạm đất có thể xảy ra do hư hỏng tiềm ẩn, ví dụ do sự cố bên trong. chất cách điện bị nứtkhi không có dấu hiệu bên ngoài của hiện tượng đoản mạch và rất khó phát hiện bằng mắt thường. Do đó, các thiết bị đặc biệt đã được phát triển - thiết bị di động giúp tìm ra vị trí hư hỏng dễ dàng và nhanh chóng hơn.

Nguyên lý hoạt động của các thiết bị di động được sử dụng trong mạng điện có điện áp 10 kV, dựa trên phép đo các thành phần sóng hài bậc cao của dòng điện chạm đất.Mức sóng hài cao hơn đáng kể trong phổ của dòng điện chạm đất so với dòng điện tải đảm bảo hoạt động hiệu quả của các thiết bị này.

Trong các mạng điện nông thôn 10 kV, các thiết bị thuộc loại "Tìm kiếm" (đã ngừng sản xuất) và "Sóng" và "Thăm dò" cao cấp hơn. Trong các thiết bị "Tìm kiếm" và "Sóng", các thành phần chính là cảm biến từ tính (cảm ứng) phát hiện sự xuất hiện (tăng biên độ) của các thành phần sóng hài của dòng điện, bộ lọc có sóng hài cao hơn vượt qua các sóng hài mà thiết bị được định cấu hình , bộ khuếch đại cung cấp mức tăng tín hiệu cần thiết và thiết bị đo tạo ra tín hiệu kết quả.

Vị trí của sự cố chạm đất trong đường dây được xác định như sau. Nếu đường dây bắt đầu tại trạm biến áp, các phép đo được thực hiện tại đầu ra của đường dây từ trạm biến áp, đặt thiết bị dưới đường dây. Vạch đứt được xác định bằng độ lệch lớn nhất của kim của dụng cụ đo. Bằng cách thực hiện các phép đo tại các điểm phân nhánh của đường dây bị hư hỏng, nhánh hoặc phần thân cây bị hư hỏng được xác định theo cách tương tự. Đằng sau vị trí của lỗi nối đất, số đọc của thiết bị giảm mạnh, điều này xác định điểm hỏng hóc.

Thiết bị «Thăm dò» là một thiết bị định hướng, nghĩa là nó không chỉ cung cấp khả năng xác định vị trí của sự cố chạm đất mà còn cung cấp hướng tìm kiếm, điều đáng quan tâm nếu việc tìm kiếm không bắt đầu từ trạm biến áp mà từ một số trạm biến áp. điểm của dòng bị hư hỏng. Hoạt động của nó dựa trên sự so sánh các pha điện áp và dòng điện của sóng hài bậc 11 (550 Hz).Do đó, ngoài các yếu tố cơ bản được chỉ định, "Đầu dò" còn có cơ quan so sánh pha và thiết bị đo đầu ra có thang đo với số 0 ở giữa.