УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЁННОГО УЧАСТКА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 6-35 кВ Российский патент 2021 года по МПК G01R31/08 

Заявляемое изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) с ответвлениями в распределительной электрической сети напряжением 6-35 кВ.

Известно устройство определения поврежденного участка воздушной линии электропередачи с ответвлениями в распределительной сети среднего напряжения, содержащее в каждой из фаз воздушной линии электропередачи с ответвлениями датчики тока и индикаторы тока ответвлений, отходящих от ответвительной опоры, приемопередатчики, устанавливаемые на этих же ответвительных опорах, и приемник, установленный на подстанции в распределительном устройстве распределительной сети среднего напряжения, причем датчик тока соответствующей фазы соответствующего участка ответвления, примыкающего к соответствующей ответвительной опоре, соединен с индикатором тока соответствующей фазы этого участка ответвления, выходы индикатора тока каждой из фаз участков ответвления ВЛ связаны с приемным входом приемопередатчика, установленного на этой же ответвительной опоре, передающий выход приемопередатчика соединен по каналу радиосвязи с приемником, установленным на подстанции в распределительном устройстве данной распределительной сети среднего напряжения (Патент РФ на полезную модель №126144. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи; заявл. 07.06.2012; опубл. 20.03.2013.)

Недостатком этого устройства является низкая надежность из-за невозможности определения однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) фаз А, В или С воздушной линии электропередачи в режимах работы сети с компенсированной нейтралью, когда вследствие резонанса токов эквивалентной емкости сети и установленного в нейтрали сети дугогасящего реактора в фазах ВЛ будут практически отсутствовать токи.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является ввод тока в неповрежденную фазу ВЛ с ОЗЗ, достаточного для срабатывания индикаторов повреждения фаз.

Технический результат достигается тем, что в Устройство определения поврежденного участка воздушной линии электропередачи с ответвлениями в распределительной сети среднего напряжения, содержащее в каждой из фаз участков воздушной линии электропередачи с ответвлениями датчики тока и индикаторы тока ответвлений, отходящих от ответвительной опоры, и приемопередатчики, установленные на этих же ответвительных опорах, и приемник, установленный на подстанции в распределительном устройстве распределительной сети среднего напряжения, причем датчик тока соответствующей фазы соответствующего ответвления, примыкающего к соответствующей ответвительной опоре, соединен с индикатором соответствующей фазы этого участка ответвления, выходы индикатора каждой из фаз участков ответвления ВЛ связаны с приемным входом приемопередатчика, установленного на этой же ответвительной опоре, передающий выход приемопередатчика соединен по каналу радиосвязи с приемником, установленным на подстанции в распределительном устройстве данной распределительной сети среднего напряжения, для повышения надежности работы введены реле напряжения нулевой последовательности, избиратель поврежденных фаз, три (по числу фаз) элемента «И», один элемент «ИЛИ», два однофазных выключателя и резистор, причем вход реле напряжения нулевой последовательности подключен к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, а выход - к первым входам первого, второго и третьего элементов «И», входы избирателя поврежденных фаз подключены к вторичным цепям фаз трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, ко второму входу первого элемента «И» подключен выход фазы А избирателя поврежденных фаз, ко второму входу второго элемента «И» подключен выход фазы В избирателя поврежденных фаз, ко второму входу третьего элемента «И» подключен выход фазы С избирателя поврежденных фаз, выход первого из элементов «И» подключен к первому входу элемента «ИЛИ», выход второго из элементов «И» подключен ко второму входу элемента «ИЛИ», выход элемента «ИЛИ» подключен к управляемому входу первого выключателя, выход третьего из элементов «И» подключен к управляемому входу второго выключателя, один из вводов первого выключателя подключен к фазе С распределительного устройства подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, один из вводов второго выключателя подключен к фазе А распределительного устройства подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, другие вводы первого и второго выключателей объединены и подключены к первому вводу резистора, при этом второй ввод резистора заземлен.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображено устройство определения поврежденного участка воздушной линии электропередачи с ответвлениями в распределительной сети среднего напряжения 6-35 кВ.

В устройстве соответствующий датчик 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока соответствующей фазы (А, В или С) соответствующего ответвления, примыкающего к соответствующей ответвительной опоре, соединен с соответствующим индикатором 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2A3, 2В3, 2С3, 2А4, 2В4, 2С4 тока соответствующей фазы (А, В или С) этого участка, выходы соответствующих индикаторов 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2А3, 2В3, 2С3, 2А4, 2В4, 2С4 тока каждой из фаз ответвления ВЛ связаны с приемным входом соответствующего приемопередатчика 3' или 3'', установленного на этой же ответвительной опоре, передающий выход приемопередатчиков 3' и 3'' соединен по каналу радиосвязи с приемником 4, установленным на подстанции в распределительном устройстве 5 данной распределительной сети среднего напряжения, вход реле 6 напряжения нулевой последовательности подключен к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора 7 напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, а выход - к первым входам первого 8, второго 9 и третьего 10 элементов «И», входы избирателя 11 поврежденных фаз подключены к вторичным цепям фаз трансформатора 7 напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, ко второму входу первого 8 элемента «И» подключен выход фазы А избирателя 11 поврежденных фаз, ко второму входу второго 9 элемента «И» подключен выход фазы В избирателя 11 поврежденных фаз, ко второму входу третьего 10 элемента «И» подключен выход фазы С избирателя 11 поврежденных фаз, выход первого 8 из элементов «И» подключен к первому входу 12 элемента «ИЛИ», выход второго 9 из элементов «И» подключен ко второму входу 12 элемента «ИЛИ», выход 12 элемента «ИЛИ» подключен к управляемому входу первого 13 выключателя, выход третьего 10 из элементов «И» подключен к управляемому входу второго 14 выключателя, один из вводов первого 13 выключателя подключен к фазе С распределительного устройства 5 подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, один из вводов второго 14 выключателя подключен к фазе А распределительного устройства 5 подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, другие вводы первого 13 и второго 14 выключателя объединены и подключены к первому вводу 15 резистора, второй ввод резистора 15 заземлен.

Устройство работает следующим образом.

Все датчики 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4, 1С4 тока предварительно нумеруются, что отражается в коде сигнала, передаваемого от индикаторов 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2А3, 2В3, 2С3 или 2А4, 2В4, 2С4 тока в приемопередатчики 3' и 3''.

В нормальном режиме работы сети среднего напряжения, в том числе при переключениях сетевых выключателей, а также при коротких замыканиях (КЗ), внешних по отношению к месту установки датчиков 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3 или 1А4, 1В4, 1С4 тока, не происходит срабатывания индикаторов 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2A3, 2В3, 2С3 или 2А4, 2В4, 2С4 тока из-за их отстройки от срабатывания в данных режимах, в связи с чем приемопередатчики 3' и 3'' не осуществляют передачу сигналов приемнику 4. При этом на выходе реле 6 напряжения нулевой последовательности, подключенного к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора 7 напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, и на выходах избирателя 11 поврежденных фаз сигналы не образуются. Поэтому не происходит подключения резистора 15 к сети среднего напряжения через выключатели 13-14 с помощью элементов 8-10 «И» и элемента 12 «ИЛИ».

При КЗ на каком-либо из ответвлений ток повреждения протекает от шин распределительного устройства 5 подстанции данной распределительной сети среднего напряжения в направлении этого КЗ через те датчики 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока, которые входят в контур протекания этого тока. При этом срабатывают индикаторы 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2А3, 2В3, 2С3, 2А4, 2В4 или 2С4 тока, соединенные соответственно с датчиками 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока. В результате на приемный вход приемопередатчиков 3' и 3'' поступает закодированный сигнал, соответствующий номеру соответствующего датчика 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока. При двухфазных КЗ на ответвлении с датчиками 1А1, 1В1 и 1С1, например, фаз В и С, срабатывают индикаторы 2В1, 2С1, 2В3 и 2С3 тока, а при трехфазных К3-индикаторы 2А1, 2В1, 2С1, 2A3, 2В3 и 2С3 тока, и сигнал от приемопередатчиков 3' и 3'' поступает по каналу радиосвязи к приемнику 4, установленному на подстанции в распределительном устройстве 5 данной распределительной сети среднего напряжения. В приемнике 4 происходит расшифровка закодированного сигнала, позволяющая определить ответвление с повреждением.

При однофазном замыкании на землю на ответвлении воздушной линии электропередачи распределительной сети среднего напряжения ток ОЗЗ, протекающий через соответствующие датчики 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока, может оказаться недостаточным для срабатывания индикаторов 2А1, 2В1, 2С1, 2А2, 2В2, 2С2, 2A3, 2В3, 2С3, 2А4, 2В4 или 2С4 тока, соединенных с теми же датчиками 1А1, 1В1, 1С1, 1А2, 1В2, 1С2, 1А3, 1В3, 1С3, 1А4, 1В4 или 1С4 тока. Однако при этом на выходе реле 6 напряжения нулевой последовательности, подключенного к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора 7 напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, и на выходе избирателя 11 поврежденных фаз, выделяющем поврежденную фазу с ОЗЗ, формируются сигналы, обеспечивающие срабатывание одного из элементов 8-10 «И» (при срабатывании элементов 8 или 9 «И» срабатывает и элемент 12 «ИЛИ») с последующим подключением резистора 15 к сети среднего напряжения через один из выключателей 13-14. Например, при ОЗЗ фазы А на ответвлении с датчиками 1А1, 1В1 и 1С1 тока воздушной линии электропередачи избиратель 11 поврежденных фаз выделяет фазу А и с помощью первого 8 из элементов «И» и 12 элемента «ИЛИ» подается управляющий сигнал на подключение между шинами распределительного устройства 5 подстанции данной распределительной сети среднего напряжения и землей через выключатель 13 к фазе С сети резистора 15. Включение резистора 15 между шинами распределительного устройства 5 подстанции данной распределительной сети среднего напряжения и землей приводит к увеличению тока ОЗЗ, протекающего через датчики 1А1 и 1А3 тока, достаточного для надежного срабатывания индикаторов 2А1 и 2A3 тока, соединенных с теми же датчиками 1А1 и 1А3 тока, и передачи через приемопередатчики 3' и 3'' информации о повреждении на данном ответвлении.

Тем самым удается определить поврежденное ответвление во всех режимах заземления нейтрали сети.

Величина сопротивления резистора выбирается из условия несрабатывания токовых защит ВЛ при создании достаточного уровня тока для надежного срабатывания индикаторов тока.

Необходимо отметить, что элементы питания датчиков, индикаторов и приемопередатчиков способны получать питание как непосредственно из сети, так и от аккумуляторов с солнечными батареями.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в воздушных линиях электропередачи с ответвлениями в распределительной сети напряжением 6-35 кВ. Технический результат: повышение надежности работы за счет ввода тока в неповрежденную фазу ВЛ с ОЗЗ, достаточного для срабатывания индикаторов повреждения фаз. Сущность: устройство определения поврежденного участка воздушной линии электропередачи с ответвлениями в распределительной сети среднего напряжения содержит в каждой из фаз участков воздушной линии электропередачи с ответвлениями датчики тока и индикаторы тока ответвлений, а также средства для радиосвязи с приемником, установленным на подстанции. В устройство введены реле напряжения нулевой последовательности, избиратель поврежденных фаз, три элемента «И», один элемент «ИЛИ», два однофазных выключателя и резистор. Вход реле напряжения нулевой последовательности подключен к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции, а выход - к первым входам первого, второго и третьего элементов «И». Входы избирателя поврежденных фаз подключены к вторичным цепям фаз трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции. Ко вторым входам первого, второго и третьего элементов элемента «И» подключены соответственно выходы фаз А, В и С избирателя поврежденных фаз. Выходы первого и второго элементов «И» подключены соответственно к первому и второму входам элемента «ИЛИ». Выход элемента «ИЛИ» подключен к управляемому входу первого выключателя. Выход третьего элемента «И» подключен к управляемому входу второго выключателя. Один из вводов первого выключателя подключен к фазе С распределительного устройства подстанции. Один из вводов второго выключателя подключен к фазе А распределительного устройства подстанции. Другие вводы первого и второго выключателей объединены и подключены к первому вводу резистора. Второй ввод резистора заземлен. 1 ил.

Устройство определения поврежденного участка воздушной линии электропередачи с ответвлениями в распределительной сети среднего напряжения (6-35 кВ), содержащее в каждой из фаз участков воздушной линии электропередачи с ответвлениями датчики тока и индикаторы тока ответвлений, отходящих от ответвительной опоры, и приемопередатчики, установленные на этих же ответвительных опорах, и приемник, установленный на подстанции в распределительном устройстве распределительной сети среднего напряжения, причем датчик тока соответствующей фазы соответствующего ответвления, примыкающего к соответствующей ответвительной опоре, соединен с индикатором соответствующей фазы этого участка ответвления, выходы индикатора каждой из фаз участков ответвления ВЛ связаны с приемным входом приемопередатчика, установленного на этой же ответвительной опоре, передающий выход приемопередатчика соединен по каналу радиосвязи с приемником, установленным на подстанции в распределительном устройстве данной распределительной сети среднего напряжения, и отличающееся тем, что для повышения надежности работы в устройство введены реле напряжения нулевой последовательности, избиратель поврежденных фаз, три (по числу фаз) элемента «И», один элемент «ИЛИ», два однофазных выключателя и резистор, причем вход реле напряжения нулевой последовательности подключен к выходу напряжения нулевой последовательности трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, а выход - к первым входам первого, второго и третьего элементов «И», входы избирателя поврежденных фаз подключены к вторичным цепям фаз трансформатора напряжения, установленного на шинах распределительного устройства подстанции распределительной сети среднего напряжения, ко второму входу первого элемента «И» подключен выход фазы А избирателя поврежденных фаз, ко второму входу второго элемента «И» подключен выход фазы В избирателя поврежденных фаз, ко второму входу третьего элемента «И» подключен выход фазы С избирателя поврежденных фаз, выход первого из элементов «И» подключен к первому входу элемента «ИЛИ», выход второго из элементов «И» подключен ко второму входу элемента «ИЛИ», выход элемента «ИЛИ» подключен к управляемому входу первого выключателя, выход третьего из элементов «И» подключен к управляемому входу второго выключателя, один из вводов первого выключателя подключен к фазе С распределительного устройства подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, один из вводов второго выключателя подключен к фазе А распределительного устройства подстанции данной распределительной сети среднего напряжения, другие вводы первого и второго выключателей объединены и подключены к первому вводу резистора, при этом второй ввод резистора заземлен.