Способ определения наличия короткого замыкания и расстояния до его места в электрической сети напряжением 6-10 кВ Советский патент 1990 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических сетях для определения наличия короткого замыкания (КЗ) в бестоковую паузу автоматического повторного включения линии (АПВ) и расстояния до места КЗ. Целью изобретения является расширение Лункпиональных возможностей и повышение точности определения расстояния до места двухфазного КЗ, путем создания на линии в бестоковой паузе АПВ стабилизированного тока повышенной частоты, измерения напряжения между проводами линии и угла между измеренным и накладываемым на сеть контрольным напряжениями.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - векторная .диаграмма, поясняющая сущность способа.

Сущность способа заключается в том, что бестоковую паузу АПВ на сеть накладывают контрольное напряжение повышенной частоты и с помощью Г-обСП СП

4ь Јь

разного индуктивно-емкостного преобразователя в проводах линии задают ток, отстающий от контрольного напряжения на угол, равный /2, измеряют напряжение между проводами линии и по уровню этого напряжения определяют наличие КЗ на линии и выбирают поврежденные провода. Измерив угол между контрольным напряжением и на- пряжением на проводах, величину напряжения между поврежденными проводами, рассчитывают расстояние до места КЗ.

Устройство для осуществления спо- соба содержит генератор 1 повышенной частоты, реле 2 максимального напряжения с замыкающим контактом 2.1 , и размыкающими контактами 2.2; 2.3, то- коограничивающий резистор 3, катушку 4 индуктивности (L) сопротивлением X C)3L, конденсатор 5, емкость которого С, а сопротивление Хс 1/OJC, причем X Хс - сопротивления Г-об- разного индуктивно-емкостного преоб- разователя 6 (ИЕП), активные сопротивления 7 линии, индуктивные сопротивления 8 линии, переходное сопротивление 9 линии в месте КЗ, замыкающие блок-контакты 10.1-10.4 выключа- теля линии, реле 1 1 с- контактами 11.1-11.2, реле 12 максимального напряжения с контактами 12.1, клеммы 13 и 14, реле 15 с контактами 15.1- 15.4, реле 16 с контактами 16.1-16.4 реле 17 максимального напряжения с контактом 17.1, вольтметр 18, фазометр 19, клеммы Фаз А, В, С линии.

При этом первый выход генератора 1 повышенной частоты подключен к пер вому входу фазометра 19 и через замыкающий контакт 11.2 к первому входу катушки 4 индуктивности индуктивно- емкостного преобразователя 6. Второй выход генератора 1 повышенной часто- ты подключен через токоограничиваю- щий резистор 3 к клемме 14 и конденсатору 5 индуктивно-емкостного преобразователя 6, размыкающий контакт 2.

реле 2 максимального напряжения шун

тирует токоограничивающий резистор 3, общая точка объединения катушки 4 индуктивности и конденсатора 5 индуктивно-емкостного преобразователя 6 подключена к клемме 13, реле 2 максимального напряжения, вольметр 18( включены между клеммами 13 и 14, второй вход фазометра 18 подключен к клемме 13, а его третий и четвертый

5

о 5

0

входы к клемме 14, клемма 13 через размыкающий контакт 15,3 подключена к клемме Фазы А, которая блок-контактом 10.1 подключается к проводу Лазы А через замыкающий контакт 15.3 и размыкающий контакт 16.3 клемма 13 подключается к клемме Фазы С, которая, в свою очередь, блок-контактом

10.2подключается к проводу Фазы С, клемма 14 подключена как через размыкающий контакт 15.4, так и через замыкающий контакт 15.4 и размыкающий контакт 16.4 подключена к клемме Фазы В, а через замыкающий контакт 15.4 и замыкающий контакт 16.4 к клемме фазы С, клемма Фазы В блок-контактом

10.3подключается к проводу Лазы В, обмотка реле 17 включается между клеммами фазы А и С, а обмотка реле 12 включается между клеммами Фазы С и В, обмотка реле 11 коммутируется включенными параллельно замыкающими контактами 10.4 и 11.1, обмотка реле 15 коммутируется параллельно включенными замыкающими контактами 2.1 и 15.1, обмотка реле 16 через замыкающий контакт 15.2 коммутируется параллельно включенными контактами 12.1

и 16.1, цепь АПВ включается последовательно соединенными контактами 16.2; 2.3 и 17.1.

Устройство работает следующим образом.

При КЗ между проводами, например между Фазами А и С через сопротивление 9, отключается головной выключатель линии (не показано) и замыкаются его замыкаюшие блок-контакты (фиг.1а) 10.1-10.4. Запитывается катушка реле 11 (Фиг.1 б), и, срабатывая, контактом 11,2 замыкает цепь питания ИЕП 6. Сигнал повышенной частоты от клемм 13 и 14 через размыкающие KOHTakTbi реле 15 и 16 подается в Фазы А и В (по цепям 15.3-15.4, В). Кс- ли между фазами А и В КЗ нет, то срабатывает реле 2 максимального напряжения, так как напряжение на его катушке больше порогового и своими контактами 2.1 замыкает цепь питания катушки реле 15. Срабатывая, реле 15 через замыкающие контакты 15.3 и 15.4 подает сигнал повышенной частоты на фазы С и В. При этом замыкается контакт 15,2, подготавливая цепь для питания катушки реле 16. Если между Фазами С и В КЗ отсутствует, то реле 12 максимального напряжения срабаты 1

вает, так как на его катушке ние выше порогового и замыкает цепь питания реле 16 контактами 12.1. Сра батывая, реле 16 через замыкающие контакты 16.3 и 16.4 подает сигнал повышенной частоты на сЬазы А и С. Ее ли на каком-либо расстоянии от шин подстанпии КЗ между Лазами А и С име ется, то реле 17 максимального напря жения не срабатывает, так как напряжение на его катушке меньше порогового и его замыкающий контакт 17.1, находящийся в цепи катушки включения выключателя, разомкнут (в этой же не пи контакт 16.2 замкнут, контакт 2.3 разомкнется, так как напряжение на катушке реле 2 будет также ниже порогового) .Этим осуществляется запрет АПВ. При КЗ в линии шунтируется резистор 3 контактами 2.2 и производится измерение напряжения UK вольтметром 18 и

416

угла ср Лазометром 19. Расстояние от места КЗ определяется по выражению UKL

2UL0 С°8

Если КЗ в линии отсутствует между всеми фазами, т.е. было КЗ проходящего (самоустранилось) типа, то через замыкающие контакты (Лиг.1 в) 16.2; 2.3; 17.1 пройдет сигнал на АПВ линии.

Для устранения влияния междуАаз- ной емкости емкость конденсатора ИЕЛ- 6 берут на порядок больше междуЛаз- ной емкости сети.

Согласно Лиг.1 имеем для тока I, протекающего через активные 7 и индуктивные 8 сопротивления линии до места КЗ, а также через переходное активное сопротивление 9 (Rn) B месте КЗ

Изобретение может быть использовано в электрических сетях 6 - 10 кВ для определения в бестоковую паузу автоматического повторного включения линии (АПВ), наличия короткого замыкания (КЗ) между двумя проводами и расстояния до места короткого замыкания. Цель - расширение функциональных возможностей и повышение точности определения расстояния до места КЗ между проводами линии. В паузе АПВ на сеть накладывают контрольное напряжение повышенной частоты и с помощью Г-образного индуктивно-емкостного преобразователя в проводах линии задают ток, отстающий от контрольного напряжения на угол, равный φ/2. Измеряют напряжение между проводами линии, по уровню этого напряжения определяют наличие или отсутствие КЗ на линии и выбирают поврежденные провода. Измерив угол между контрольным напряжением и напряжением на проводах, определяют расстояние до места КЗ по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

-JXCJX +

Так как X X,

U

Т - П

1 - -jx

т.е. ток I не зависит от изменения . параметров линии и других сопротивлений подключенных к выходу ИЕП. Следует иметь в виду, что при КЗ между проводами, о котором можно судить по напряжению, измеряемому вольтметром 18, резистор 3 шунтируется размыкающим контактом 2.2 реле 2 максимального напряжения.

Предположим, что клеммы ИЕП 13 и 14 замкнуты на Лазу А и С соответственно . Тогда расстояние от тин подстанции до места КЗ в соответствии с фиг.1а и Лиг.2 можно определить по формуле

1

Uk

I- 20) L,

sinoi,

де Ид Щс - напряжение между проводами, имеющими КЗ,

в;

оЈ - угол между напряжением

ик и током I;

СЗ в 2ff - круговая частота контрольного напряжения

и, в;L - индуктивность 1 км линии, Гн.

U(-jXc) (Rn + 2WL0

1 + 2R01) (JX-JXC)

0),

Выразив в уравнении (3) ток I из 30 уравнения (2) , а угол «6 через угол Cf, (cf - угол между вектором контрольного напряжения U и вектором напряжения UK) расстояние до места КЗ определится как 351 1 созЦ,при oi 90 -Ср . (4) и / ь„

Формула изобретения

40

50 расширения Лункииональных возможностей и повышения точности, задают в проводах электрической линии ток, независимый от изменения параметров линии и нагрузок, отстающий от прилосс женного контрольного напряжения на угол, равный , измеряют напряжение между поврежденными проводами линии UK и угол if между измеренным и контрольным напряжением U, а расстояние до места повреждения определяют по фо рмуле

ил и

COS(f,

е L - индуктивность Г-образного индуктивно-емкостного преобразователя, при этом индуктивное и емкостное сопротивления току повышенной частоты выбирают одинаковыми; индуктивность одного километ- ра€линии.

ш

/г/

Г5.2

7ff.f

0

ления наличия короткого замыкания между проводами и выбора проводов, имеющих короткое замыкание, сравнивают напряжения между проводами с пороговым напряжением и по напряжениям, меньшим порогового, выбирают провода, имеющие короткое замыкание, при этом осуществляют запрет на осуществление автоматического повторного включения линии, а по направлениям, большим порогового, судят об отсутствии короткого замыкания на линии и осуществляют автоматическое повторное включение .

J5.3 J6.3 А 7 в

8

йуелб АПВ

Фиг 1

Фаг.2

lit W

ЯЬ+tbti