СПОСОБ ПЕРЕВОДА РАЗНЕСЕННОГО ДВОЙНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОДНОФАЗНОЕ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Российский патент 2023 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к релейной защите и автоматике электрических сетей и предназначено для повышения надежности функционирования электрической сети с изолированной нейтралью с однофазным замыканием на землю (ОЗНЗ), основанном на переводе развивающегося или устойчивого разнесенного двойного замыкания на землю (ДЗНЗ) в ОЗНЗ.

Известен способ определения линии с ОЗНЗ в электрических сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в регистрации напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения силового трансформатора, при появлении которого включают на землю одну из фаз шин низковольтного напряжения через токоограничивающее сопротивление, и, если в момент включения этой фазы через токоограничивающее сопротивление не протекает ток, то эту фазу отключают и включают на землю любую другую фазу через токоограничивающее сопротивление, при этом контролируют одновременно с этим появление тока ДЗНЗ в одной из отходящих линий, а при его появлении делают вывод о том, что в этой линии произошло замыкание на землю. (Патент РФ №2294585, МПК Н02Н 3/16, публ. 2007 г.).

Недостатком известного способа является то, что при возникновении на воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) ОЗНЗ, элементы электрически связанной сети испытывают на себе перенапряжение, обусловленное повышением напряжения на двух неповрежденных фазах относительно земли в корень из трех раз. И хотя данный режим работы для электрической сети не является аварийным и допускается в течение некоторого времени, необходимого работникам оперативно-выездной бригады для отыскания места ОЗНЗ, этот "ненормальный" режим в любой момент времени может перейти в аварийный режим ДЗНЗ с последующим отключением релейной защитой одной или двух ВЛЭП с поврежденной изоляцией, что приводит к перерыву в электроснабжении потребителей и негативно сказывается на их социально-технической жизнедеятельности.

Технической задачей является повышение надежности функционирования электрической сети с изолированной нейтралью с ОЗНЗ путем перевода развивающегося или устойчивого ДЗНЗ, разнесенного по разным ВЛЭП, без их отключения в ОЗНЗ каждой из ВЛЭП.

Техническая задача достигается тем, что в способе перевода разнесенного двойного замыкания на землю в однофазное в сетях с изолированной нейтралью, заключающемся в том, что при возникновении однофазного замыкания на землю в любой из воздушных линий электропередачи, регистрируют появление напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения силового трансформатора, при этом включают на землю одну из фаз шин низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор, контролируя появление тока ДЗНЗ в отходящей ВЛЭП, согласно изобретению, для коммутации питания каждой линии от шин низковольтного напряжения силового трансформатора, предусматривают три дистанционно управляемых коммутационных аппарата, дистанционное управление и автоматический запрет на одновременность включения которых обеспечиваются, например, посредством электромеханической или электромагнитной блокировки, при этом одноименные по фазам входы каждого из трех коммутационных аппаратов параллельно подключают к питающей сети, а их разноименные по фазам выводы параллельно подключают к отходящей ВЛЭП таким образом, чтобы при очередном дистанционном включении любого из трех коммутационных аппаратов в проводниках отходящей ВЛЭП изменялся порядок чередования всех трех фаз и который бы не повторялся при очередном дистанционном включении любого из двух других коммутационных аппаратов, в нормальном режиме работы электрической сети с изолированной нейтралью, одним из коммутационных аппаратов на каждой ВЛЭП обеспечивают одинаковый порядок чередования фаз, при появлении в электрически связанной сети ОЗНЗ формируют сигнал на поочередное кратковременное включение на землю каждой из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора через низкоомный заземляющий резистор, при этом контролируют одновременность протекания тока через него, а также через разноименные фазы всех ВЛЭП, имеющих устойчивые повреждения и развивающиеся дефекты изоляции, оставляют включенным коммутационный аппарат ВЛЭП имеющей устойчивое ОЗНЗ, характеризующееся высоким увеличением тока в одной из ее фаз в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор, при этом оперативно переключают соответствующие коммутационные аппараты на других ВЛЭП, имеющих развивающиеся дефекты изоляции двух других фаз, характеризующиеся среднем по величине или низким увеличением тока в одной из них, обеспечивая при этом изменение порядка чередования всех трех фаз, при котором проводник ВЛЭП со среднем или низким увеличением тока будет подключен к фазе с устойчивым ОЗНЗ, при этом оставляют включенными коммутационные аппараты всех ВЛЭП не имеющих устойчивых повреждений и развивающихся дефектов изоляции, в фазах которых не было зафиксировано увеличения тока в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор, форсированно переключают коммутационные аппараты ВЛЭП при возникновении в ней устойчивого ДЗНЗ, характеризующегося высоким увеличением тока в одной из фаз, происходящим одновременно с увеличением тока в фазах с ОЗНЗ ВЛЭП электрически связанной сети, обеспечивая при этом изменение порядка чередования всех трех фаз, при котором проводник ВЛЭП с высоким увеличением тока, будет подключен к фазе с устойчивым ОЗНЗ, отстраивают по времени срабатывания аппараты автоматической защиты каждой ВЛЭП, для избежания преждевременного их срабатывания за время изменения порядка чередования всех трех фаз на ВЛЭП с развивающимся или устойчивым ДЗНЗ.

Технический результат заключается в повышении надежности функционирования электрической сети с изолированной нейтралью, находящейся в режиме ОЗНЗ и при возникновении ДЗНЗ позволяет не отключать ВЛЭП с ДЗНЗ, а переводить в режим ОЗНЗ, что обеспечивает бесперебойное электроснабжение питающихся от ВЛЭП потребителей.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором представлена схема перевода разнесенного двойного замыкания на землю в однофазное в сетях с изолированной нейтралью.

Схема содержит силовой трансформатор 1 с фазами А, В и С, подключенный к высоковольтной питающей сети, аппараты 2-6 автоматической защиты, шины 7 низковольтного напряжения, устройство 8 неселективного контроля изоляции, блок 9 автоматического управления, однофазные выключатели 10-12, датчики 13-17 тока, низкоомный заземляющий резистор 18, дистанционно управляемые коммутационные аппараты 19 - 30, ВЛЭП 31 - 34, пути 35 и 36 кратковременного протекания тока искусственного ДЗНЗ, путь 37 кратковременного протекания тока ДЗНЗ, устойчивое повреждение фазы А(ОЗНЗ), слабый развивающийся дефект фазы С, устойчивое повреждение фазы В (ДЗНЗ).

Фазы А, В и С низковольтного напряжения трансформатора 1 подключены к аппарату 2 автоматической защиты, к которому в свою очередь подключены шины 7 низковольтного напряжения. К шинам 7 низковольтного напряжения подключены аппараты 3-6 автоматической защиты, к каждому из которых параллельно подключены соответственно три коммутационных аппарата 19 - 21, 22 - 24, 25 - 27 и 28 - 30, изменяющие порядок чередования фаз А, В, С, подключенных соответственно к ВЛЭП 31 - 34, питающим потребителей. Цепи управления коммутационных аппаратов 19 - 30 подключены к блоку 9 автоматического управления. Устройство 8 неселективного контроля изоляции подключено к шинам 7 низковольтного напряжения, его сигнальная обмотка подключена к блоку 9 автоматического управления. Каждый из однофазных выключателей 10 - 12, подключен соответственно к разным фазам шин 7 низковольтного напряжения и низкоомному заземляющему резистору 18. Цепи управления выключателей 10 - 12 подключены к блоку 9 автоматического управления. Датчик 17 подключен в разрыв цепи между низкоомным заземляющим резистором 18 и каждым из однофазных выключателей 10 - 12, а его измерительная обмотка подключена к блоку 9 автоматического управления. Датчики 13-16 подключены в разрыв цепи каждой из фаз ВЛЭП 31 - 34, их измерительные обмотки подключены к блоку 9 автоматического управления.

Способ осуществляется следующим образом:

При возникновении устойчивого ОЗНЗ любой из фаз на одной из ВЛЭП электрической сети с изолированной нейтралью, например, устойчивое повреждение фазы А (ОЗНЗ) ВЛЭП 34, а также слабого, развивающегося дефекта изоляции одной из фаз, разноименных с фазой А, на любой другой ВЛЭП, например слабый развивающийся дефект фазы С ВЛЭП 33, устройство 8 неселективного контроля изоляции, подключенное к шинам 7 низковольтного напряжения, регистрирует появление напряжения нулевой последовательности и формирует сигнал. Сигнал поступает на блок 9 автоматического управления, который поочередно выдает команду однофазным выключателям 10 - 12 на поочередное кратковременное включение на землю фаз шин 7 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 18 для создания искусственного двойного замыкания на землю по путям 35, 36 кратковременного протекания тока искусственного ДЗНЗ. При этом в отходящей от источника питания ВЛЭП 34 включенной через коммутационный аппарат 29 и имеющей устойчивое повреждение фазы А (ОЗНЗ), будет фиксироваться датчиком 16 тока высокое увеличение тока в фазе А в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз (В или С) шин 7 низковольтного напряжения на землю через низкоомный заземляющий резистор 18, а в отходящей от источника питания ВЛЭП 33, включенной через коммутационный аппарат 26 и имеющей слабый развивающийся дефект изоляции фазы С будет фиксироваться датчиком 15 тока среднее или низкое увеличение тока в фазе С в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз (А или В) шин 7 низковольтного напряжения на землю через низкоомный заземляющий резистор 18. При одновременном поступлении информации с датчиков 15 и 16 тока на блок 9 автоматического управления последний оперативно формирует сигнал коммутационному аппарату 29 оставаться во включенном положении, сохраняя при этом порядок чередования фаз ВЛЭП 34, а коммутационному аппарату 26 отключиться и включиться вместо него коммутационному аппарату 27, изменяющему порядок чередования всех трех фаз на ВЛЭП 33 таким образом, что на ее проводник с низким увеличением тока, будет подключена фаза А с устойчивым ОЗНЗ. Не получив сигнала с датчика 13 тока об увеличении тока в одной из фаз ВЛЭП 31, не имеющей устойчивых повреждений и развивающихся дефектов изоляции, блок 9 автоматического управления формирует сигнал коммутационному аппарату 20 оставаться во включенном положении. При возникновении устойчивого ДЗНЗ на одной из ВЛЭП с повреждением изоляции ее фаз С или В, например, устойчивое повреждение фазы В (ДЗНЗ) на ВЛЭП 32, датчиками 14-16 тока будет зафиксировано высокое увеличение тока в фазе В ВЛЭП 32, а также в фазе А ВЛЭП 34 (путь 36 кратковременного протекания тока естественного ДЗНЗ) и среднее или низкое в фазе А ВЛЭП 33 электрически связанной сети. Получив сигнал с датчиков 14-16 тока, блок 9 автоматического управления форсированно формирует сигнал коммутационному аппарату 23 отключиться и включиться вместо него коммутационному аппарату 22, изменяющему порядок чередования всех трех фаз на ВЛЭП 32 таким образом, чтобы на ее проводник с высоким увеличением тока была подключена фаза А с устойчивым ОЗНЗ. Для успешной реализации данного способа необходимо чтобы аппараты 3-6 автоматической защиты ВЛЭП 31-34 были отстроены по времени срабатывания таким образом, чтобы за время изменения порядка чередования всех трех фаз на ВЛЭП с развивающимся или устойчивым ДЗНЗ не происходило преждевременного их срабатывания.

Степень увеличения тока (высокое, среднее и низкое) в одной из фаз линии электропередачи в момент включения одной из шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор зависит от степени повреждения изоляции, сопротивления грунта, удаленности и определяется опытным путем.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике электрических сетей и предназначено для повышения надежности функционирования электрической сети с изолированной нейтралью с однофазным замыканием на землю (ОЗНЗ), основанном на переводе развивающегося или устойчивого разнесенного двойного замыкания на землю (ДЗНЗ) в ОЗНЗ. Технической задачей является повышение надежности функционирования электрической сети с изолированной нейтралью с ОЗНЗ путем перевода, развивающегося или устойчивого ДЗНЗ, разнесенного по разным ВЛЭП, без их отключения в ОЗНЗ каждой из ВЛЭП. Техническая задача достигается тем, что регистрируют появление напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения силового трансформатора, включают на землю одну из фаз шин низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор, контролируют появление тока ДЗНЗ в отходящей ВЛЭП. Для коммутации питания каждой линии от шин низковольтного напряжения силового трансформатора, предусматривают три дистанционно управляемых коммутационных аппарата, одноименные по фазам входы каждого из трех коммутационных аппаратов параллельно подключают к питающей сети, а их разноименные по фазам выводы параллельно подключают к отходящей ВЛЭП таким образом, чтобы при очередном дистанционном включении любого из трех коммутационных аппаратов в проводниках отходящей ВЛЭП изменялся порядок чередования всех трех фаз и который бы не повторялся при очередном дистанционном включении любого из двух других коммутационных аппаратов. В нормальном режиме работы одним из коммутационных аппаратов на каждой ВЛЭП обеспечивают одинаковый порядок чередования фаз. При появлении в электрически связанной сети ОЗНЗ формируют сигнал на поочередное кратковременное включение на землю каждой из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора через низкоомный заземляющий резистор, при этом контролируют одновременность протекания тока через него, а также через разноименные фазы всех ВЛЭП, имеющих устойчивые повреждения и развивающиеся дефекты изоляции, оставляют включенным коммутационный аппарат ВЛЭП имеющей устойчивое ОЗНЗ, характеризующееся высоким увеличением тока в одной из ее фаз в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор, при этом оперативно переключают соответствующие коммутационные аппараты на других ВЛЭП, имеющих развивающиеся дефекты изоляции двух других фаз, при этом оставляют включенными коммутационные аппараты всех ВЛЭП, не имеющих устойчивых повреждений и развивающихся дефектов изоляции. Форсированно переключают коммутационные аппараты ВЛЭП при возникновении в ней устойчивого ДЗНЗ, характеризующегося высоким увеличением тока в одной из фаз, происходящим одновременно с увеличением тока в фазах с ОЗНЗ ВЛЭП. 1 ил.

Способ перевода двойного замыкания на землю (ДЗНС), разнесенного по разным отходящим воздушным линиям электропередачи (ВЛЭП), в однофазное замыкание на землю (ОЗНЗ) без их отключения от электросети, в электросети с изолированной нейтралью, включающей силовой трансформатор с шинами низковольтного напряжения и отходящими от них ВЛЭП, в соответствии с которым при возникновении в любой из ВЛЭП ОЗНС регистрируют устройством неселективного контроля изоляции появление напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения силового трансформатора, при появлении сигнала регистрации нулевой последовательности формируют сигнал на поочередное кратковременное включение на землю каждой из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора через низкоомный заземляющий резистор, при этом контролируют одновременность протекания тока через него, а также через каждую фазу каждой из ВЛЭП, отличающийся тем, что для коммутации питания каждой ВЛЭП от шин низковольтного напряжения силового трансформатора предусматривают в каждой из ВЛЭП по три дистанционно управляемых коммутационных аппарата с автоматическим запретом на одновременность их включения, при этом одноименные по фазам входы каждого из трех коммутационных аппаратов каждого ВЛЭП параллельно подключают к питающей сети, а их разноименные по фазам выводы параллельно подключают к отходящей воздушной линии электропередачи таким образом, чтобы при очередном дистанционном включении любого из трех коммутационных аппаратов в проводниках отходящей ВЛЭП изменялся порядок чередования всех трех фаз, и который бы не повторялся при очередном дистанционном включении любого из двух других коммутационных аппаратов в нормальном режиме работы электрической сети с изолированной нейтралью, одним из коммутационных аппаратов на каждой ВЛЭП обеспечивают одинаковый порядок чередования фаз, при фиксации увеличения тока в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз шин низковольтного напряжения на землю через низкоомный заземляющий резистор в разноименных фазах по крайней мере двух ВЛЭП диагностируют наличие ДЗНС, при этом в ВЛЭП с более высоким увеличением тока, что указывает на наличие в этой ВЛЭП устойчивого ОЗНС, оставляют включенным коммутационный аппарат этой ВЛЭП и оперативно переключают соответствующие коммутационные аппараты на других ВЛЭП, с более низким увеличением тока, что указывает на наличие в этих ВЛЭП развивающихся дефектов изоляции других фаз, обеспечивая при этом изменение порядка чередования всех трех фаз указанных ВЛЭП, при котором проводник воздушной линии электропередачи с более низким увеличением тока подключают к фазе с более высоким изменением тока, при этом оставляют включенными коммутационные аппараты всех ВЛЭП, не имеющих устойчивых повреждений и развивающихся дефектов изоляции, в фазах которых не было зафиксировано увеличения тока в момент поочередного кратковременного включения одной из фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор, отстраивают по времени срабатывания аппараты автоматической защиты каждой ВЛЭП таким образом, чтобы за время изменения порядка чередования фаз на ВЛЭП с развивающимся или устойчивом ДЗНЗ не происходило их преждевременного срабатывания.