Спосіб відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю

Реферат: UA 87467 U UA 87467 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, а детальніше, до електричних мереж з ізольованою нейтраллю, які є ключовою ланкою між енергопостачальною компанією та споживачем. Надійність роботи цих мереж забезпечує працездатність складних інженерних комплексів. Порушення нормальної роботи таких мереж та розвиток значних аварій у більшості випадків розпочинається саме з однофазного замикання на землю (ОЗЗ), тому розроблення заходів підвищення надійності роботи цих мереж є важливим науково-практичним завданням. Отримані результати можуть бути використані на стадії проектування та експлуатації електричних мереж з ізольованою нейтраллю як основна міра боротьби з наслідками ОЗЗ. Відомим способом відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю є автоматичне повторне включення (АПВ). (Дударев Л.Е. Автоматическое повторное включение при дуговых замыканиях на землю в кабельных сетях / Л.Е. Дударев, Н.М. Лукьянцев // Электрические станции. - 1973. - № 11. - С. 49-52). Цей спосіб передбачає швидке вимикання пошкодженої ділянки за період 0,3-0,5 с із подальшим вмиканням. Проміжок часу існування безструмової паузи відведено для самовідновлення ізоляції. При збільшенні часу існування замикання вірогідність успішного АПВ дещо знижується, оскільки термічна дія електричної дуги струму ОЗЗ призведе до суттєвої втрати електричної міцності в місці дефекту ізоляції. Важливим фактором є час безструмової паузи, оскільки чим він більший, тим вище вірогідність відновлення електричної міцності дугового проміжку та навпаки. Для успішного АПВ цей час має бути не менший ніж 1-3 с. Як прототип вибраний відомий спосіб відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю, що містить виявлення пошкодженої фази та її шунтування (Сивокобыленко В.Ф. Повышение надежности работы сетей собственных нужд электростанций при замыкании фазы на землю / В.Ф. Сивокобыленко, В.К. Лебедев, А.В. Махинда-Сильва // Збірник наукових праць Донецького Державного технічного університету, Серія "Електротехніка та енергетика". - 2000. - № 21. - С. 17-20). Принцип дії прототипу полягає в наступному. До вторинних обмоток трансформатора напруги контролю ізоляції (ТНКІ) під'єднують пристрій визначення пошкодженої фази (ПВПФ), який при появі в мережі напруги нульової послідовності за мінімумом фазної напруги визначає пошкоджену фазу. Спрацьовування ПВПФ відлаштоване на 0,25 с від захисту фідерів навантаження. Якщо захист приєднань не спрацював за цей час та не вимкнув пошкоджений фідер, керуючий імпульс з ПВПФ надсилає сигнал на спрацьовування однополюсного шунтуючого контактора пошкодженої фази, який увімкнено між фазою та землею. Після замикання контактора місце пошкодження ізоляції стає зашунтованим, внаслідок чого струм 033 протікає не через місце пошкодження ізоляції, а через цей контактор. При цьому, оскільки замикання є глухим, виключається будь-яка ймовірність існування перекидної дуги та дугових перенапруг. Після спрацьовування контактора і переході дугового замикання в глухе умови роботи захисту від ОЗЗ суттєво полегшуються, оскільки процес замикання є сталим. Далі пошкоджену ділянку вимикають, а споживача перемикають на резервне живлення або також вимикають. На час існування дугового замикання (час від початку ОЗЗ до шунтування пошкодженої фази) захист від дугових перенапруг забезпечують додатковими обмежувачами перенапруг з рівнем обмеження перенапруг 2Uф. Прототип має наступні недоліки. Режим роботи електромережі після виявлення пошкодженого приєднання неодмінно передбачає вимикання пошкодженого фідера, що знижує рівень надійності електропостачання. Процеси комутації при вимкненні пошкодженої ділянки, увімкненні резерва та пошуку пошкодженого фідера також супроводжуються комутаціями та комутаційними перенапругами, причому за деяких обставин, коли власна частота коливань процесу складатиме 45 кГц та вище, обмежувачі перенапруг виявляються неефективними, бо за таких умов у них проявляється ефект "завмирання". Тому додаткові комутації є небажаними. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності роботи електричних мереж з ізольованою нейтраллю шляхом примусового відводу струму замикання на землю від місця пошкодження ізоляції та самовідновлення ізоляції. Поставлена задача вирішується тим, що у способі відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю, що містить виявлення пошкодженої фази та її шунтування, згідно з корисною моделлю, після виявлення пошкодженої фази здійснюють короткочасне замикання шунтуючого кола, потім розмикають це коло та за показниками напруги нульової послідовності судять про самовідновлення ізоляції пошкодженої фази. При цьому дешунтування шунтуючого кола здійснюється через 3-7 с після шунтування, що забезпечує умови для самовідновлення ізоляції. 1 UA 87467 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Відвід струму ОЗЗ від місця пошкодження та створення штучного АПВ забезпечують за рахунок швидкого шунтування контактора пошкодженої фази та його дешунтування з витримкою часу. Самовідновлення ізоляції виникає за рахунок того, що після замикання шунтуючого кола струм замикання на землю не протікає через місце пошкодження. Понад 70 % однофазних замикань на землю відбуваються через перехідний опір, тому замикання шунтуючого кола еквівалентне вимиканню пошкодженого кабелю, оскільки після шунтування струм замикання на землю перестає протікати через місце пошкодження. Лабораторні та польові досліди успішності АПВ в електромережах з ізольованою нейтраллю показали, що за умов, якщо час безструмової паузи складатиме 1-3 с, успішність АПВ складає 60-80 %. У пропонованому технічному рішенні, на відміну від відомих рішень, час безструмової паузи дорівнює 3-7 с, оскільки пошкоджений кабель залишається увімкненим та по ньому протікає струм навантаження. У такому випадку умови самовідновлення ізоляції будуть дещо складнішими, ніж при повному вимиканні кабелю. Проте цього часу буде достатньо для самовідновлення ізоляції. Збільшення часу безструмової паузи понад 3-7 с можливе, але до значного підвищення ефективності роботи пропонованого способу воно не призведе. Крім того слід мінімізувати час існування ОЗЗ, оскільки в такому режимі підвищуються фазні напруги, підвищується вірогідність виникнення другого пробою ізоляції та подвійного замикання. Нижче корисна модель пояснюється на прикладі її виконання з посиланням на креслення, на якому зображено принципову схему роботи способу відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю. Пропонований спосіб відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю здійснюється наступним чином. При виникненні однофазного замикання на землю та появі напруги нульової послідовності на виводах обмотки ад-хл трансформатора напруги контролю ізоляції 1 (ТНКІ) за допомогою пристрою визначення пошкодженої фази 2 (ПВПФ) визначають пошкоджену фазу, після чого контактор 3 (KM) шунтує цю фазу. В результаті пошкоджене місце в ізоляції мережі шунтується. Струм ОЗЗ перестає протікати через місце пошкодження ізоляції, завдяки чому складаються передумови для самовідновлення ізоляції. Через 3-7 с після замикання шунтуючого кола здійснюють дешунтування контактора 3 (KM). Після цього за показниками напруги нульової послідовності по вольтметру контролю ізоляції судять про самовідновлення ізоляції. Зокрема, якщо після дешунтування контактора 3 (KM) напруга на виводах обмотки а д-хд трансформатора напруги контролю ізоляції 1 (ТНКІ) близька до нуля, можна говорити про самовідновлення ізоляції. Захист від дугових перенапруг на час існування однофазного дугового замикання на землю забезпечується обмежувачами перенапруг 4 (ОПН). Запропонований спосіб відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю має ряд позитивних особливостей. По-перше, за умови вдалого його спрацьовування не треба вимикати пошкоджений фідер та порушувати електропостачання споживачів. По-друге, пропонований спосіб не передбачає додаткових комутацій в мережі, необхідних для пошуку пошкодженого фідера та вмикання резервного живлення. Це дозволить мінімізувати вплив комутаційних перенапруг на ізоляцію електромережі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Спосіб відновлення пошкодженої фази в електричних мережах з ізольованою нейтраллю при однофазних замиканнях на землю, що включає виявлення пошкодженої фази та її шунтування, який відрізняється тим, що після виявлення пошкодженої фази здійснюють короткочасне замикання шунтуючого кола, потім розмикають це коло та за показниками напруги нульової послідовності судять про самовідновлення ізоляції пошкодженої фази. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дешунтування шунтуючого кола здійснюють через 3-7 с після шунтування, що забезпечує умови для самовідновлення ізоляції. 2 UA 87467 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3