Способ определения участка с пониженной по отношению к земле (корпусу) изоляцией в электрической сети постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R31/08 

ю

Р9

ю

Од

СПОСОБ ШРЕДЕЛЕНИЯ УЧАСТКА С ПОНИЖЕННОЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ЗЕМЛЕ (КОРПУСУ ИЗОЛЯЦИЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА путем принудительного периодического изменения напряжения смещения потенциала сети по отношению к земле (корпусу) и периодического разрщ а распределенной емкости сети через сопротивление изоляции , дифференцирования токов, протекающих по участкам сети, сравнения величин производных этих токов и выбора поврежденного участка по наибольшей из этих велцчин, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения участка с пониженной по отношению к земле корпусу) изоляцией в электрических сетях с большой распределенной емкостью, напр; ение смещения изменяют по линейному во времени или близкому к линейного/ закону, а сравнение проводят по средним а период значениям абсолютных величин первой или последующих производных токов по участкам сети.

.JL-r-U 11.1..

.Й;гГ 11 Изобретение относится к определению мест повреждения е электрических сетях, точнее в сетях постоянного тока, питающих устройства управления защиты, сигнализации на промышленных объектах, в том числе на электростан циях. Известны способы определения участка с пониженной изоляцией в элект рической сети постоянного Тока путем принудительного периодического изме нения напряжения смещения потеьнциала сети относительно земли и измерения переменной составляющей токов, протекающих по участкам сети . Недостатком известного способа . является низкая точность определения поврежденного участка в разветвленных электрических сетях с большой распределенной емкостью по отношению к земле. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения участка с пониженной изоляцией путем принудительного периодического изменения напряжения смещения потенциала сети по отношению к земле Дкорпусу) и периодического paзpя a распределенной емкости сети через сопротивление изоляции, дифференцирования токов, протекающих по участкам сети, сравне ния величин производных этих токов и выбора поврежденного участка по наибольшей из этих величин f Недостатком этого способа является невозможность определения участка с пониженной по отношению к земле (корпусу) изоляцией в сетях с большой распределенной емкостью по отношению k земле. В сетях постоянного тока современных электростанций, например, собственная емкость на зем лю одной отходящей от шин постоянного тока линии может достигать единиц микрофарад. В этих условиях амплитуда импульса наложенного тока и максимальное значение его производной в неповрежденной линии с большой емкостью будут больше, чем в поврежден ной линии с малой собственной емкостью и сопротивлением изоляции от нескольких килоом и выше, что делает невозможным определение поврежденной линии. Цель изобретения - обеспечение .возможности определения участка с по ниженной по отношению к земле (корпу су) изоляцией в электрических сетях с большой паспределенной емкостью. 0 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения участка с пониженной по отношению к земле (.корпусу) изоляцией в электрической сети постоянного тока путем принудительного периодического изменения напряжения смещения потенциала сети по отношению к земле (корпусу J и периодического разряда распределенной емкости сети через сопротивление изоляции, дифференцирования токов, протекающих по участкам сети, сравнения величин производных этих токов и выбора поврежденного участка по наибольшей из этих величин, напряжение смещения изменяют по линейному закону, а сравнение производят по средним за период значениям абсолютных величин первой или последующих производных токов по участкам сети. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - диаграммы (а , 5 , Ь , Т. , ( , 6,Х , J) напряжений, токов, производных этих токов, а также средние за период значения абсолютных величин производных этих токов для участков с пониженной и нормальной изоляцией при смещении потенциалов электрической сети по отношению к земле (диаграммы для участка с пониженной изоляцией выполнены сплошными линиями, а для участка с нормальной изоляц1; ей прерывистыми линиями). Для иллюстрации эффективности предлагаемого способа параметры участков по соотношению сопротивлений изоляций и распределенных емкостей выбраны близкими к предельным, а именно: сопротивление изоляции участка с пониженной изоляцией принято вдвое меньшим, чем участка с нормальной изоляцией, а сопротивление изоляции остальной сети для упрощения принято равным бесконечности. Распредеенная емкость участка с нормальной изоляцией принята равной 0,5, а поврежденного 0,1 распределенной емкости всей сети. Участок 1 сети с пониженной изоляией (фиг. 1) представлен нагрузкой, также емкостью и сопротивлением золяции каждого полюса по отношению земле. Сниженная изоляция одного з полюсов представлена эквивалентым сопротивлением 2. Участок 3 сети нормальной изоляцией представлен налогично участку 1, Остальная часть сети представэлектрическойнагрузкой, а эквивалентной лена ее также эквивалентными емкостью и сопротивлением изоляции каждого полюса по отношению к земле. Источник 5 изменяющегося линейно во времени напряжения смещения потенциалов сети одним выводом подсоединен к земле, а другим через ключ 6, управляемый, например, генератором импульсов, подсоединен к полюсу сети, имеющему пониженную изоляцию по отношению к земле. Для измерения производных токов, протекающих по участкам сети, могут .использоваться, например токоизмерительные клещи 7 и измерительный элемент 8, подключенный к выхо ду клещей непосредственно или через усилитель 9. Определение участка с пониженной по отношению к земле изоляцией производят следующим образом. Периодически подключают и отключают источник 5 ключом 6 к полюсу сети, имеющему пониженную изоляцию. В подключенном состоянии источника 5 напряжение смещения изменяют по линейному во времени закону от нуля до максимума. Отключением источника 5 ключом 6 обеспечивают разряд распределенной емкости сети только через ее сопротивление изоляции, hfaкладывают токоизмерительные клещи 7 поочередно на провода учаЬтков ceTM отходящие от общей шины полюса сети по наибол С пониженной изоляцией, и шему показанию измерительного элемента 8, оценивающего среднее за пе риод значение абсолютной величины первой или последующих производных, протекающих по участкам токов, опре деляют участок с пониженной изоляцией. В интервале Т (см. фиг. 2) источ ник смещения обеспечивает линейное нарастание напряжения смещения потен циала сети, в интервале Т2 осуществляют разряд распределенной емкости сети через сопротивление ее изоляции На фиг. 2а доказано линейное во времени нарастание напряжения смещения потенциала сети по отношению к земле -и (интервал Т ) и экспоненциальный характер снижения потенциала смещения сети до заданного значения (интервал Т. На фиг. 2о показано изменение тока и разряда i. распределенных емкос тей каждого участка сети. Величина 0 ока заряда при этом постоянна во ремени и пропорциональна распредеенной емкости участка. На фиг. 2fe показано линейное во ремени нарастание токов i через опротивление изоляции участков сети и распределение этих токов при разряде распределенной емкости, сети. Величина токов определяется сопротивлением изоляции участков сети, т.е. ток неповрежденного участка составляет 0,5 тока поврежденного. На фиг. показано изменение среднего значения суммарного тока протекающего по участкам. Из диаграммы видно, что в интервале Т. среднее значение суммарного тока, протекающего по участку с нормальной изоляцией, несущественно отличается от среднего значения тока, протекающего по участку с пониженной изоляцией. Крутизна же нарастания этих токов пропорциональна сопротивлению изоляции этих участков. Амплитуда и крутизна снижения тока ir в интервале Tj на участке с пониженной изоляцией существенно выше, чем на поврежденном участке. . На фиг. 2cj показаны значения первой производной суммарного тока i участков. Значение первой производной суммарного тока участка с пониженной изоляцией в интервале превышает в два раза значение первой производной суммарного тока участка с нормальной изоляцией. На фиг. 2е показаны значения вто-. рых производных токов i,. Значения вторых производных суммарных токов в интервале Тj при уменьшении напряжения смещения по линейному или близкому к нему закону соответственно .равны или близки к нулю. В интервале Т2 существенно большее значение производных токов i, протекающих по участку с пониженной изоляцией, обусловлено более резким характером снижения его тока. На фиг.2жи показаны соответственно средние за период ( абсолютные значения величин первой и второй производных токов i, протекающих по участкам с пониженной и нормальной изоляцией. Напряжение смещения может быть представлено как Uf. Kt+Uo, 5; 10 где UQ - начальное значение напряжет ния смещения; К тангенс угла наклона напря-, жения смещения. Ток в участке с пониженным сопротиапением изоляции Нц равен К л.. Не Ток в неповрежденном участке с собственной емкостью С| равен ic С const. Соответственно производные этих токов равны

Т1

Г2

Г2

T1 0 dig и К , dicj dt R« dt Таким образом, при линейном изменении напряжения смоцения потенциалов сети по отношению к земле (корпусу) исключается мешающее влияние собственных емкостей участков сети на результат определения поврежденной линии, что позволяет использовать данный способ в сетях с большой распределенной емкостью, облегчить ее обслуживание и снизить трудозатраты персонала за счет возможности б ыстрого отыскания снижения изоляции и устранения повреждения.

(Je

а

iL dt

5

/dii i ((/Г/ф: