СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРЕВОДА ДВОЙНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ, РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ В ВОЗДУШНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ В ОСЛАБЛЕННЫЕ ОДНОФАЗНЫЕ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ Российский патент 2025 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для оперативного перевода двойного замыкания на землю (ДЗНЗ), развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью в ослабленные однофазные замыкания на землю (ОЗНЗ).

Известен способ перевода разнесенного ДЗНЗ в ОЗНЗ в сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в том, что при возникновении повреждения изоляции на воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП) регистрируют появление напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения, после чего производят поочередные кратковременные включения на землю фаз шин низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор, при которых контролируют протекание тока ДЗНЗ через него и фазы ВЛЭП, имеющие повреждение изоляции. Для коммутации питания каждой ВЛЭП от шин низковольтного напряжения используют три дистанционно управляемых коммутационных аппарата, одноименные по фазам вводы каждого из которых параллельно подключают через аппараты защиты к шинам низковольтного напряжения, а их разноименные по фазам выводы параллельно подключают к проводникам ВЛЭП. Подключение осуществляют таким образом, чтобы при очередном дистанционном включении любого из трех коммутационных аппаратов в проводниках ВЛЭП изменялся порядок чередования всех фаз и который бы не повторялся при очередном дистанционном включении любого из двух других коммутационных аппаратов. В нормальном режиме работы для каждой ВЛЭП одним из ее коммутационных аппаратов обеспечивают одинаковый порядок чередования фаз. При появлении ОЗНЗ на ВЛЭП осуществляют поочередное кратковременное включение на землю фаз шин низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор, при этом контролируют одновременность протекания тока через него, а также через разноименные фазы ВЛЭП, имеющие 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 на землю через низкоомный заземляющий резистор. Оперативно переключают соответствующие коммутационные аппараты на других ВЛЭП, имеющих развивающиеся дефекты изоляции двух других фаз. 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. (Патент РФ №2809770, МПК Н02Н 9/08, опубл. 2023 г.).

Недостатками известного способа являются относительно высокая стоимость его схемотехнической реализации и последующей эксплуатации, а также недостаточный уровень надежности используемых в нем схемотехнических решений. Указанные недостатки обусловлены тем, что для коммутации каждой из ВЛЭП в известном способе используются три трехполюсных коммутационных аппарата, дистанционно управляемых посредством системы автоматического управления (САУ). Избыточное количество силовых и управляющих (блокировочных) контактов повышает вероятность их залипания и (или) недовключения, что в процессе перевода развивающегося ДЗНЗ в ОЗНЗ может вызвать повреждение дорогостоящего подстанционного и электросетевого оборудования, а также привести к нарушению электроснабжения агропромышленных потребителей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является оперативное обеспечение надежного и экономически целесообразного перевода ДЗНЗ, развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью, в ослабленные ОЗНЗ, направленное на повышение эффективности ее функционирования, достигаемого посредством роботизированной коммутации.

Техническая задача решается тем, что в способе перевода разнесенного двойного замыкания на землю в однофазное в сетях с изолированной нейтралью, заключающемся в том, что при регистрации напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения, сигнализирующего о повреждении изоляции ВЛЭП, осуществляют кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор и фиксируют одновременное протекание тока через низкоомный заземляющий резистор и разноименные фазы ВЛЭП, имеющие ОЗНЗ, при этом контролируют степень увеличения тока в разноименных фазах ВЛЭП, на основании чего устанавливают факт существования в электрической сети с изолированной нейтралью развивающегося ДЗНЗ, после чего оставляют неизменным порядок чередования фаз, подключенных через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения для ВЛЭП, имеющей фазу с наибольшим увеличением тока, изменяют порядок чередования всех фаз, подключенных через аппараты автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения для остальных ВЛЭП, имеющих разноименные фазы, с наименьшим увеличением тока, таким образом, что обеспечивают их присоединение к той же фазе шин низковольтного напряжения, к которой присоединена фаза ВЛЭП, имеющая наибольшее увеличение тока, согласно предлагаемому изобретению, кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю, через низкоомный заземляющий резистор производят периодично, через равные промежутки времени, а вначале каждой ВЛЭП устанавливают высоковольтный разъединитель, заземляющие контакты которого подключают посредством гибких изолированных проводников и высоковольтных штепсельных разъемов, через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения, при этом соответствующее изменение порядка чередования фаз для ВЛЭП, имеющих разноименные фазы с наименьшим увеличением тока, осуществляют с использованием автономного робота-манипулятора, посредством которого переводят в разомкнутое положение, установленные на этих ВЛЭП, сперва аппараты автоматической защиты, а затем разъединители и устанавливают в аналогичной последовательности на их обесточенные токоведущие части переносное защитное заземление, затем при его помощи на этих ВЛЭП производят соответствующую взаимную перестановку штыревых токоведущих частей высоковольтных штепсельных разъемов, относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей, после чего посредством автономного робота-манипулятора снимают переносное защитное заземление с обесточенных токоведущих частей разъединителей и аппаратов автоматической защиты и в аналогичной последовательности при его помощи переводят их в замкнутое положение, тем самым оперативно активизируют в работу эти ВЛЭП, при которой каждая из них функционирует в режиме ослабленного ОЗНЗ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности осуществляемой коммутации, а также в снижении капитальных вложений и эксплуатационных затрат, связанных с ее реализацией. Это достигается тем, что для коммутации каждой из ВЛЭП применяются три более надежных и недорогих высоковольтных штепсельных разъема, механически коммутируемых автономным роботом-манипулятором. Несмотря на то, что стоимость приобретения автономного робота-манипулятора в разы превышает стоимость капитальных вложений, связанных с установкой типовой САУ, имеющиеся у него более широкие функциональные возможности позволят минимизировать риск возникновения внештатных ситуаций, в процессе перевода развивающегося ДЗНЗ в ОЗНЗ, и обеспечивать положительный технико-экономический эффект.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема оперативного перевода двойного замыкания на землю, развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью, в ослабленные однофазные замыкания на землю.

Схема содержит силовой трансформатор 1, главный аппарат 2 автоматической защиты, шины 3 А, В и С низковольтного напряжения, устройство 4 неселективного контроля изоляции, терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции, автономный робот-манипулятор 6, датчики 7, 8, 9, 10 тока, групповые аппараты 11, 12 13 автоматической защиты, однополюсные выключатели 14, 15, 16, низкоомный заземляющий резистор 17, высоковольтные штепсельные разъемы 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, состоящие из штыревых токоведущих частей соответственно 18.1, 19.1, 20.1, 21.1, 22.1, 23.1, 24.1, 25.1, 26.1 и фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 18.2, 19.2, 20.2, 21.2, 22.2, 23.2, 24.2, 25.2, 26.2, токоподводы 27,28,29, выполненные из гибких изолированных проводников, высоковольтные разъединители 30, 31, 32, переносные защитные заземления 33, 34, 35, 36, 37, 38, ВЛЭП 39, 40, 41, устойчивое повреждение 42 изоляции фазы А, слабый развивающийся дефект 43 изоляции фазы С, пути 44, 45 протекания тока искусственного ДЗНЗ, путь 46 протекания тока развивающегося ДЗНЗ, потенциально-опасная зона 47 действия шагового напряжения, режим 48 бездействия автономного робота-манипулятора 6, при котором не производятся изменение 48.1 исходного положения для группового аппарата 11 автоматической защиты, изменение 48.2 исходного положения высоковольтного разъединителя 30, установка 48.3 переносного защитного заземления 33, установка 48.4 переносного защитного заземления 34, изменение 48.5 положения штыревых токоведущих частей 18.1, 19.1, 20.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 18, 19, 20, относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 18.2, 19.2, 20.2 для ВЛЭП 39, режим 49 бездействия автономного робота-манипулятора 6, при котором не производятся изменение 49.1 исходного положения для группового аппарата 13 автоматической защиты, изменение 49.2 исходного положения высоковольтного разъединителя 32, установка 49.3 переносного защитного заземления 37, установка 49.4 переносного защитного заземления 38, изменение 49.5 положения штыревых токоведущих частей 24.1,25.1,26.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 24, 25, 26, относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 24.2,25.2,26.2 для ВЛЭП 41, режим 50 действия автономного робота-манипулятора 6, обеспечивающий последовательное выполнение им задания №1 и задания №2. Задание №1 предписывает отключение 50.1 группового аппарата 12 автоматической защиты, выключение 50.2 высоковольтного разъединителя 31, установку 50.3 переносного защитного заземления 35, установку 50.4 переносного защитного заземления 36, перестановку 50.5 штыревых токоведущих частей 21.1, 22.1, 23.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 21, 22, 23, относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 21.2,22.2,23.2, обеспечивающую соответствующее изменение порядка чередования фаз А, В и С, подаваемых через токоподвод 28 из гибких изолированных проводников на ВЛЭП 40. Задание №2 предписывает снятие 50.4* переносного защитного заземления 36, снятие 50.3* переносного защитного заземления 35, включение 50.2* высоковольтного разъединителя 31, включение 50.1* группового аппарата 12 автоматической защиты.

Силовой трансформатор 1 подключен к фазам А, В и С высоковольтной питающей сети. Фазы низковольтного напряжения силового трансформатора 1 подключены к главному аппарату 2 автоматической защиты, к которому подключены шины 3 низковольтного напряжения. К фазам С, В и А шин 3 низковольтного напряжения подключены через групповые аппараты 11, 12, 13 автоматической защиты соответствующие гнездовые токоведущие части 18.2,19.2,20.2,21.2,22.2, 23.2,24.2,25.2,26.2 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 18,19,20, 21,22,23, 24,25,26. Штыревые токоведущие части 18.1,19.1,20.1, 21.1,22.1,23.1, 24.1,25.1,26.1, соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 через соответствующие токоподводы 27,28,29 из гибких изолированных проводников присоединены к соответствующим высоковольтным разъединителям 30,31,32, которые коммутируют присоединенные к ним соответствующие ВЛЭП 39, 40, 41.Режим бездействия 48 автономного робота-манипулятора 6 распространяется на: групповой аппарат 11 автоматической защиты, высоковольтный разъединитель 30, переносные защитные заземления 33, 34, штыревые токоведущие части 18.1, 19.1, 20.1 высоковольтных штепсельных разъемов соответственно 18,19,20, таким образом, что он не изменяет их первоначального состояния. Режим бездействия 49 автономного робота-манипулятора 6 распространяется на: групповой аппарат 13 автоматической защиты, высоковольтный разъединитель 32, переносные защитные заземления 37, 38, штыревые токоведущие части 24.1, 24.1, 26.1 высоковольтных штепсельных разъемов соответственно 24, 25, 26, таким образом, что он не изменяет их первоначального состояния. Режим действия 50 автономного робота-манипулятора 6 распространяется на: групповой аппарат 12 автоматической защиты, высоковольтный разъединитель 31, переносные защитные заземления 35, 36, штыревые токоведущие части 21.1, 22.1, 23.1 высоковольтных штепсельных разъемов соответственно 21, 22, 23, таким образом, что он изменяет их первоначальное состояние. В свою очередь, режимы 48, 49 бездействия и режим 50 действия, реализуются автономным роботом-манипулятором 6 по команде, формируемой терминалом 5 автоматической идентификации повреждений изоляции и поступающей посредством беспроводного канала связи. Терминал 5 автоматической идентификации повреждения изоляции подключен к роботу-манипулятору 6 и устройству 4 неселективного контроля изоляции, которое подключено к шинам 3 низковольтного напряжения. Каждый из однофазных выключателей 14, 15, 16 подключен соответственно к разным фазам А, В и С шин 3 низковольтного напряжения и низкоомному заземляющему резистору 17, который подключен на землю. Датчик тока 10 подключен в разрыв цепи между низкоомным заземляющим резистором 17 и каждым из однофазных выключателей 14, 15, 16, а его измерительная обмотка подключена к терминалу 5 автоматической идентификации повреждения изоляции. Датчики 7, 8, 9 подключены в разрыв цепи каждой из фаз А, В и С соответственно ВЛЭП 39, 40, 41, а их измерительные обмотки подключены к терминалу 5 автоматической идентификации повреждений изоляции. Путь 44 протекания тока искусственного ДЗНЗ электрически связывает через землю фазу А, имеющую устойчивый дефект 42 изоляции и низкоомный заземляющей резистор 17. Путь 45 протекания тока искусственного ДЗНЗ электрически связывает через землю фазу С, имеющую развивающийся дефект 43 изоляции и низкоомный заземляющий резистора 17. Путь 46 протекания тока развивающегося ДЗНЗ электрически связывает через землю фазу А, имеющую устойчивый дефект 42 изоляции и фазу С, имеющую развивающийся дефект 43 изоляции. Потенциально-опасные зоны 47 действия шагового напряжения физически связаны с процессом стекания на землю тока при ОЗНЗ, при развивающемся ДЗНЗ, а также при искусственном ДЗНЗ, характеризующимися формированием на поверхности земли точек на расстоянии шага, имеющих опасную разность потенциалов.

Способ осуществляется следующим образом.

При возникновении устойчивого ОЗНЗ любой из фаз А, В или С одной из ВЛЭП 39, 40 или 41 электрической сети с изолированной нейтралью, например, устойчивого повреждения 42 изоляции фазы А ВЛЭП 41, а также слабого, развивающегося дефекта изоляции на одной из фаз, разноименных с фазой А, на любой другой ВЛЭП 39 или 40, например, слабого развивающегося дефекта 43 изоляции фазы С ВЛЭП 40, устройство 4 неселективного контроля изоляции, подключенное к шинам 3 низковольтного напряжения, регистрирует появление напряжения нулевой последовательности и формирует сигнал.

Данный сигнал поступает на терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции, который автоматически формирует команду однофазным выключателям 14, 15 и 16 на поочередное кратковременное периодическое включение на землю фаз А, В и С шин 3 низковольтного напряжения 3 через низкоомный заземляющий резистор 17 для создания искусственного ДЗН, по путям 44, 45 протекания тока искусственного ДЗНЗ. При этом, в фазе А, имеющей устойчивое повреждение 42 изоляции ВЛЭП 41, подключенной к коммутационному аппарату 13, через высоковольтные штепсельные разъемы 24,25,26, токоподвод 29 из гибких изолированных проводов и высоковольтный разъединитель 32 в момент поочередного кратковременного периодического включения на землю одной из фаз В или С шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17 будет фиксироваться датчиком 9 тока в фазе А и датчиком 10 тока в фазах В или С одновременное большое увеличение тока. Одновременно с этим в фазе С, имеющей развивающийся дефект 43 изоляции ВЛЭП 40, подключенной к коммутационному аппарату 12 автоматической защиты, через высоковольтные штепсельные разъемы 21, 22, 23, токоподвод 28 из гибких изолированных проводников и высоковольтный разъединитель 31 в момент поочередного кратковременного периодического включения на землю одной из фаз А или В шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17 будет фиксироваться датчиком 8 тока в фазе С и датчиком 10 тока в фазах А или В одновременное небольшое увеличение тока. Также при этом в фазах А, В и С ВЛЭП 39, не имеющих повреждений изоляции, подключенной к групповому аппарату 11 автоматической защиты через высоковольтные штепсельные разъемы 18, 19 и 20, токоподвод 27 из гибких изолированных проводников и высоковольтный разъединитель 30, в момент поочередного кратковременного периодического включения на землю любой из фаз А, В и С шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17 не будет зафиксировано датчиками 7 тока в фазе А и датчиком 10 тока в фазах А, В и С одновременного увеличения тока. При поступлении на терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции информации об отсутствии одновременного увеличения тока с датчиков 7 и 10 тока, а также информации с датчиков 8 и 9 тока, подтверждающей одновременное увеличение токов в фазе А ВЛЭП 41 на величину ΔI_A и в фазе С ВЛЭП 40 на величину ΔI_C<ΔI_A, происходящее одновременно с появлением тока в фазе В, фиксируемое датчиком 10 тока, в момент кратковременного периодического включения на землю только фазы В шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17, последний идентифицирует в электрической сети развивающееся ДЗНЗ, обусловленное устойчивым повреждением 42 изоляции фазы А на ВЛЭП 41 и развивающимся дефектом 43изоляции фазы С на ВЛЭП 40. В результате этого терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции формирует команду автономному роботу-манипулятору 6 выполнить задание №1 режима 50 действия, предписывающего произвести отключение 50.1 группового аппарата12 автоматической защиты, установление 50.2 переносного защитного заземления 35, отключение 50.3 высоковольтного разъединителя 31, установку 50.4 переносного защитного заземления 36, изменение 50.5 порядка чередования фаз А, В, С на С, А, В путем взаимного перемещения штыревых токоведущих частей 21.1,22.1,23.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 21,22,23 относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 21.2,22.2,23.2 таким образом, чтобы фаза ВЛЭП 40, имеющая развивающийся дефект 43 изоляции, через высоковольтный разъединитель 31, гибкий изолированный проводник токоподвода 28 и групповой аппарат 12 автоматической защиты была подключена к той же фазе А шин 3 низковольтного напряжения, к которой через высоковольтный разъединитель 32, гибкий изолированный проводник токоподвода 29 и групповой аппарат 13 автоматической защиты подключена фаза ВЛЭП 41, имеющая устойчивое повреждение 42 изоляции. Одновременно с этим терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции будет формировать команды автономному роботу-манипулятору 6 на реализацию режима 48 бездействия, предписывающего не производить отключение 48.1 группового аппарата 11 автоматической защиты, отключение 48.2 высоковольтного разъединителя 30, установку 48.3 переносного защитного заземления 33, установку 48.4 переносного защитного заземления34, изменение 48.5 порядка чередования фаз А, В и С, подаваемых через токоподвод 27 из гибких изолированных проводников на ВЛЭП 39 путем взаимного перемещения штыревых токоведущих частей 18.1, 19.1,20.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 18, 19, 20 относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 18.2, 19.2,20.2, режима 49 бездействия, предписывающего не производить отключение 49.1 группового аппарата 13 автоматической защиты, отключение 49.2 высоковольтного разъединителя 32, установку 49.3 переносного защитного заземления 37, установку 49.4 переносного защитного заземления 38, изменение 49.5 порядка чередования фаз А, В и С, подаваемых через токоподвод 29 из гибких изолированных проводников на ВЛЭП 41, путем взаимного перемещения штыревых токоведущих частей 24.1, 25.1, 26.1 соответствующих высоковольтных штепсельных разъемов 24, 25, 26 относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей соответственно 24.2, 25.2, 26.2. После успешного выполнения режимов 48 и 49 бездействия, а также режима 50 действия, включающего выполнение задания №1, автономный робот-манипулятор 6 активизирует обратную связь с терминалом 5 автоматической идентификации повреждений изоляции, в результате чего он получает от последнего команду на выполнение задания №2 режима 50 действия, предписывающего произвести снятие 50.4* переносного защитного заземления 36, снятие 50.3* переносного защитного заземления 35, включение 50.2* высоковольтного разъединителя 31, включение 50.1* группового аппарата 12 автоматической защиты. После активизации в работу ВЛЭП 40, имеющей слабый развивающийся дефект 43 изоляции фазы А, при функционирующей ВЛЭП 41, имеющей устойчивое повреждение изоляции 42 фазы А, устройство 4 неселективного контроля изоляции, подключенное к шинам 3 низковольтного напряжения, будет продолжает регистрировать существование напряжения нулевой последовательности и формировать соответствующий сигнал. Данный сигнал поступает на терминал 5 автоматической идентификации повреждений изоляции, который автоматически формирует команду однофазным выключателям 14, 15, 16 на поочередное кратковременное периодическое включение на землю фаз А, В и С шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17 для создания искусственного ДЗНЗ по путям 44 и 45 протекания тока искусственного ДЗНЗ. При этом в фазе А ВЛЭП 41, имеющей устойчивое повреждение 42 изоляции, и фазе А ВЛЭП 40, имеющей слабый дефект 43 изоляции, будет одновременно фиксироваться соответственно датчиками 9, 8 тока увеличение тока, совпадающее по времени с увеличением тока, фиксируемого датчиком 10 тока, протекающего в одной из фаз В или С шин 3 низковольтного напряжения в момент их поочередного кратковременного периодического включения на землю через низкоомный заземляющий резистор 17. При этом увеличение тока ΔI_A1 в фазе А ВЛЭП 41, имеющей устойчивое повреждение 42 изоляции и увеличение тока ΔI_A2 в фазе А ВЛЭП 40, имеющей развивающий дефект 43 изоляции, сопровождающееся увеличением тока AI_B(C)=ΔI_A1+ΔI_A2, фиксируемое датчиком 10 тока, в одной из фаз В или С шин 3 низковольтного напряжения в момент их периодического поочередного кратковременного включения на землю, через низкоомный заземляющий резистор 17, не должно приводить к отключению ВЛЭП 40 и 4 Соответствующими групповыми аппаратами 12 и 13 автоматической защиты. Это обеспечивается подбором оптимальной величины сопротивления низкоомного заземляющего резистора 17, учитывающим параметры ВЛЭП 39, 40 и 41 и переходное сопротивление грунта. Периодичность поочередных кратковременных включений на землю фаз А, В и С шин 3 низковольтного напряжения через низкоомный заземляющий резистор 17 определяется опытным путем, позволяющим обеспечивать минимальный рост эскалации дефектов изоляции, в зависимости от действующих погодно-климатических факторов и технического состояния линейной изоляции каждой из ВЛЭП 39, 40, 41. В нормальном режиме работы электрической сети с изолированной нейтралью напряжения фаз относительно потенциала земли (U_Ф) одинаковы и составляют U_Ф=U_Л/√3, где U_Л - линейное напряжение сети. При возникновении устойчивого повреждения 42 изоляции фазы А ВЛЭП 41 эта фаза приобретает потенциал земли, в результате чего напряжение двух других неповрежденных фазах В и С электрической сети относительно земли возрастает до линейного значения, т.е. увеличивается в √3 раз. При этом, вследствие перенапряжения, в электрической сети возникает развивающееся ДЗНЗ, в данном случае проявляется дефект 43 изоляции в фазе С ВЛЭП 40, при этом формируется путь 46 кратковременного протекания тока развивающегося ДЗНЗ, а вокруг его стекания на землю формируется потенциально опасная зона 47 действия шагового напряжения. Развивающееся ДЗН, на начальной стадии характеризуется незначительным несимметричным увеличением тока, в частности, протекающего через землю, между устойчивым повреждением 42 изоляции фазы А ВЛЭП 41 и развивающимся дефектом 43 изоляции фазы С ВЛЭП 40, а также на всем протяжении каждого из участков ВЛЭП 41 и 40, начинающихся от точки их присоединения к групповым аппаратам 12 и 13 автоматической защиты и заканчивающимся местом возникновения в них повреждений 42 и 43 изоляции. Вероятность того, что развивающееся ДЗНЗ за короткий период времени перейдет в устойчивое ДЗНЗ, очень высока и этот переход будет сопровождаться коротким замыканием, вызывающим автоматическое отключение одной, а возможно, и сразу двух ВЛЭП, в данном случае, 40 и/или 41. При этом при нарушении изоляции одной из фаз А, В и С на одной из ВЛЭП 39, 40, 41 через нее начинает протекать ток смещения, обусловленный действием переменного электрического поля между проводами фаз, а также между проводами и землей. В данном случае, преодолевая сопротивление устойчивого повреждения 42 или развивающегося дефекта 43 изоляции, вместе с током развивающегося ДЗНЗ, этот емкостной ток, стекая на землю, также участвует в формировании потенциально-опасной зоны 47 действия шагового напряжения. Оперативный перевод ДЗНЗ, развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью, в ОЗНЗ, разнесенные по разным ВЛЭП 40 и 41, осуществляющийся с использованием роботизированной коммутации, обеспечивает следующие положительные эффекты: замедление темпа нарастания развивающегося дефекта 43 изоляции за счет вывода ее из-под действия повышенного в V3 раз фазного напряжения; устранение эскалации диэлектрических и тепловых потерь, возникающих в устойчивом повреждении 42 и развивающемся дефекте 43 изоляции, за счет прерывания пути 46 протекания тока развивающегося ДЗНЗ; повышение коммутационного ресурса групповых аппаратов 12 и 13 автоматической защиты за счет сокращения количества их срабатываний, обусловленного недопущением перехода развивающихся ДЗНЗ в устойчивые ДЗНЗ; ослабление электропоражающего воздействия потенциально опасной зоны 47 действия шагового напряжения за счет исключения влияния тока развивающегося ДЗНЗ на процесс ее формирования; повышение надежности электроснабжения потребителей за счет того, что после кратковременного отключения и последующего включения в работу ВЛЭП 40, с измененным порядком чередования фаз, она может продолжать работу в режиме ОЗНЗ, в таком же, в каком работает ВЛЭП 41. Комплексное влияние вышеперечисленных эффектов способствует повышению эффективности функционирования рассматриваемой воздушной электрической сети с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для оперативного перевода двойного замыкания на землю (ДЗНЗ), развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью в ослабленные однофазные замыкания на землю (ОЗНЗ). Технической задачей предлагаемого изобретения является оперативное обеспечение надежного и экономически целесообразного перевода ДЗНЗ в ослабленные ОЗНЗ. Техническая задача решается благодаря тому, что при повреждении изоляции воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) осуществляют кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор и фиксируют одновременное протекание тока через низкоомный заземляющий резистор и разноименные фазы ВЛЭП, имеющие ОЗНЗ. Контролируют степень увеличения тока в разноименных фазах ВЛЭП, на основании чего устанавливают факт существования в электрической сети развивающегося ДЗНЗ, после чего оставляют неизменным порядок чередования фаз, подключенных через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения для ВЛЭП, имеющей фазу с наибольшим увеличением тока, изменяют порядок чередования всех фаз для остальных ВЛЭП, имеющих разноименные фазы, с наименьшим увеличением тока таким образом, что обеспечивают их присоединение к той же фазе шин низковольтного напряжения, к которой присоединена фаза ВЛЭП, имеющая наибольшее увеличение тока. Кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю производят периодично, через равные промежутки времени, а в начале каждой ВЛЭП устанавливают высоковольтный разъединитель, заземляющие контакты которого подключают посредством гибких изолированных проводников и высоковольтных штепсельных разъемов через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения. Изменение порядка чередования фаз для ВЛЭП, имеющих разноименные фазы с наименьшим увеличением тока, осуществляют с использованием автономного робота-манипулятора, посредством которого переводят в разомкнутое положение установленные на этих ВЛЭП сначала аппараты автоматической защиты, а затем разъединители и устанавливают в аналогичной последовательности на их обесточенные токоведущие части переносное защитное заземление, затем при его помощи на этих ВЛЭП производят соответствующую взаимную перестановку штыревых токоведущих частей высоковольтных штепсельных разъемов относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей, после чего посредством автономного робота-манипулятора снимают переносное защитное заземление с обесточенных токоведущих частей разъединителей и аппаратов автоматической защиты и в аналогичной последовательности при его помощи переводят их в замкнутое положение, после чего каждая из них функционирует в режиме ослабленного ОЗНЗ. 1 ил.

Способ оперативного перевода двойного замыкания на землю (ДЗНЗ), развивающегося в воздушной электрической сети с изолированной нейтралью в ослабленные однофазные замыкания на землю (ОЗНЗ), характеризующийся тем, что при регистрации напряжения нулевой последовательности на шинах низковольтного напряжения, сигнализирующего о повреждении изоляции воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), осуществляют кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор и фиксируют одновременное протекание тока через низкоомный заземляющий резистор и разноименные фазы ВЛЭП, имеющие ОЗНЗ, при этом контролируют степень увеличения тока в разноименных фазах ВЛЭП, на основании чего устанавливают факт существования в электрической сети с изолированной нейтралью развивающегося ДЗНЗ, после чего оставляют неизменным порядок чередования фаз, подключенных через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения для ВЛЭП, имеющей фазу с наибольшим увеличением тока, изменяют порядок чередования всех фаз, подключенных через аппараты автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения для остальных ВЛЭП, имеющих разноименные фазы, с наименьшим увеличением тока таким образом, что обеспечивают их присоединение к той же фазе шин низковольтного напряжения, к которой присоединена фаза ВЛЭП, имеющая наибольшее увеличение тока, отличающийся тем, что кратковременное поочередное включение фаз шин низковольтного напряжения силового трансформатора на землю через низкоомный заземляющий резистор производят периодично, через равные промежутки времени, а в начале каждой ВЛЭП устанавливают высоковольтный разъединитель, заземляющие контакты которого подключают посредством гибких изолированных проводников и высоковольтных штепсельных разъемов через аппарат автоматической защиты к шинам низковольтного напряжения, при этом соответствующее изменение порядка чередования фаз для ВЛЭП, имеющих разноименные фазы с наименьшим увеличением тока, осуществляют с использованием автономного робота-манипулятора, посредством которого переводят в разомкнутое положение установленные на этих ВЛЭП сначала аппараты автоматической защиты, а затем разъединители и устанавливают в аналогичной последовательности на их обесточенные токоведущие части переносное защитное заземление, затем при его помощи на этих ВЛЭП производят соответствующую взаимную перестановку штыревых токоведущих частей высоковольтных штепсельных разъемов относительно фиксирующих их гнездовых токоведущих частей, после чего посредством автономного робота-манипулятора снимают переносное защитное заземление с обесточенных токоведущих частей разъединителей и аппаратов автоматической защиты и в аналогичной последовательности при его помощи переводят их в замкнутое положение, тем самым оперативно активизируют в работу этих ВЛЭП, при которой каждая из них функционирует в режиме ослабленного ОЗНЗ.