Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей Будёновских РЭС (стр. 12 из 19)
Применение приборов, использующих составляющие основной частоты, встречают трудности из–за влияния магнитного поля токов нагрузки, напряжённость которого сравнима с напряжённостью магнитного поля тока замыкания на землю.
Наличие вблизи линии компенсационного магнитного поля токов нагрузки объясняется несимметричным расположением проводов линии по отношению к точке расположения переносного прибора. Влияние магнитного поля токов нагрузки резко ограничивает область применения наиболее простых приборов на основной частоте. При токах замыкания на землю, составляющих менее 20% тока нагрузки, применение таких приборов практически невозможно.
Использование высших гармонических составляющих имеет то преимущество, что их относительный уровень в токе замыкания на землю по сравнению с уровнем в токе нагрузки тем выше, чем выше номер гармоники. Это объясняется ёмкостным характером сопротивления в контуре протекания тока замыкания на землю и в значительной степени индуктивным характером сопротивления в контуре протекания тока нагрузки. Поэтому при использовании высших гармонических составляющих влияние магнитного поля токов нагрузки существенно меньше. Замыкание на землю в большинстве случаев происходит через переходное сопротивление. В процессе протекания тока замыкания на землю значение этого сопротивления, как правило, не остаётся неизменным. Измерение переходного сопротивления, часто значительные, вызывают изменения уровня гармонических составляющих тока. Так как ёмкостное сопротивление в контуре прохождения тока замыкания на землю тем меньше, чем выше номер гармоники, влияние измерений переходного сопротивления на изменение уровня высших гармоник тем больше, чем выше номер гармоники. Таким образом, хотя более высокие гармоники дают возможность лучшей отстройки от влияния токов нагрузки, нестабильность их уровня в следствии измерения переходного сопротивления затрудняет работу с прибором, использующим более высокие гармоники.
Наиболее распространённым в энергосистемах является серийно выпускаемые приборы "Поиск-1" и "Волна". Серийный выпуск прибора "Поиск-1" освоен Мытищенским электромеханическим заводом, он работает как универсальный прибор и имеет фиксированную настройку на 5,7,11 и 13-ю гармоники и возможность работы в полосе частот. Рекомендуется преимущественное использование 5-й гармоники. Основным недостатком является относительно большие размеры и масса.
Усовершенствованный прибор "Волна" имеет лучшую селективность, более высокую чувствительность, меньшие габариты и всё.
Общими ко всем переносным приборам для определения места замыкания в сети является следующие требования.
Прибор должен иметь достаточно высокую чувствительность, обеспечивать определения места замыкания на землю в сетях малой протяжённости (не более 20 км), позволять производить контроль наличия замыкания в сети в процессе поиска повреждения. Прибор должен обеспечивать надёжное определение повреждений линии на подстанции, повреждённого ответвления и места повреждения на линии при значительных токах нагрузки (до 80-100 А).
Прибор должен быть универсальным, применимым как в сетях с изолированной, так и скомпенсированной нейтралью при любой конструкции линии, в широком диапазоне температур, от –40 до +40 °С. прибор должен быть лёгким и малогабаритным, надёжным в работе и простым в употреблении, чтобы прибором мог пользоваться без труда любой электромонтёр.
Наиболее перспективными переносными приборами, в большей степени удовлетворяющими перечисленным требованиям, являются приборы, основанные на использовании высших гармонических составляющих.
2.2 Принцип действия и характеристика прибора "Поиск-1"
Прибор "Поиск-1" основан на измерении составляющих высших гармоник при токе замыкания на землю [18]. Прибор выполнен универсальным, рассчитанным на эксплуатацию в сетях с различными характеристиками. Это определяется возможностью работы прибора на любой из четырёх фиксированных частот, хорошей отстройкой от токов нагрузки, возможность контроля наличия в сетях замыкания на землю. Основными узлами прибора (рис.1) являются: магнитный датчик М, представляющий собой индуктивную катушку с разомкнутым ферромагнитным сердечником; фильтр – пробка на конденсаторах С1 – С3 и резисторах, предназначенная для запирания сигнала основной частоты; узел конденсаторов С4 – С7 для настройки прибора на разные рабочие частоты; усилитель на транзисторах VT1 – VT4, выходной измерительный прибор РА и источник питания GB.
В качестве фильтра пробки в схеме используется двойной Т – образный RC – фильтр с нулевой настройкой на частоте 50 Гц. Это обеспечивает отсутствие влияния на показания прибора первой гармоники в токе нагрузки и в токе нулевой последовательности.
Возможность настройки датчика с помощью конденсаторов С4 – С7 в резонанс на частоте одной из высших гармоник обеспечивает дополнительное ослабление сигнала основной частоты при отклонении частоты сети от частоты настройки RC – фильтра и повышает избирательность прибора (рис.2.2,а).
Рис.2.1 Принципиальная схема прибора "Поиск-1"
Прибор "Поиск-1"снабжён штыревой ёмкостной антенной А (рис.2.1), позволяющей контролировать наличие напряжения на линии в процессе поиска повреждения, а так же определять наличие в сети замыкания на землю. Магнитный датчик прибора кроме рабочей обмотки 1 имеет вспомогательную обмотку 2, используемую при наладке прибора, а так же для проверки его исправности в условиях эксплуатации. С помощью переключателя 1SA последовательно с рабочей обмоткой включаются конденсаторы С4 – С7, которые обеспечивают резонансную настройку датчика на частоты, соответственно 5,7,11 и 13-й гармоник. Положение 5 переключателя используется для контроля суммы высших гармоник, а так же настройки Т – образного фильтра, а положение 6 позволяет контролировать составляющую промышленной частоты. Двойной Т – образный фильтр имеет подстроечные резисторы, позволяющие настраивать фильтр на промышленную частоту (50 Гц). Усилитель измерительной частоты собран на транзисторах. Стабилизация режима по постоянному току первых трёх каскадов осуществляется с помощью кольцевой глубокой обратной связи. Переключатель служит для изменения пределов измерения, контроля и отключения источника питания. Антенна прибора подключается непосредственно на вход усилителя. Для подключения антенны переключатель 1SA переключают в положение 7. если в сети нет замыкания на землю, на антенне прибора, помещённого вблизи линии, возникает небольшой потенциал, вызванный несимметричным расположением проводов. Однако этого потенциала достаточно, чтобы вызвать заметное отклонение стрелки прибора. При замыкании на землю одной фазы сети на антенне возникает потенциал определяемый напряжением нулевой последовательности. Этот потенциал в 20 – 30 раз превышает потенциал нормального режима и вызывает резкое увеличение показаний прибора.
Основные технические характеристики прибора "Поиск-1"
| Контролируемые частоты, Гц | 50,250,350,550 и 650 |
| Минимальный ток потребления, А | 1 |
| Регулировка чувствительности | 1:1; 1:5; 1:20; 1:100 |
| Рабочий диапазон температур, °С | от –40 до +40 |
| Источник питания | два элемента 3336 Х |
| Габариты, мм | 226х188х120 |
| Масса, кг | 3,7 |
2.3 Применение и техническое обслуживание прибора "Поиск-1"
Прибором рекомендуется пользоваться на частоте 250 Гц. Отыскание места повреждения (замыкания на землю) с помощью этого прибора производится в следующей последовательности. У выходов линии с территории подстанции прибор располагается под одной линией на расстоянии 6 – 8 м от её оси. Переключатель1SA (рис.2.1) ставится в положение 1, соответствующее контролю пятой гармоники. При этом фиксируется показание прибора.
Необходимая чувствительность прибора устанавливается переключателем 2SA. Аналогичные измерения проводятся под остальными отходящими линиями.
Повреждённая линия определяется по максимальным показаниям из результатов измерений под всеми линиями. Далее измерения производятся в местах разветвлений повреждённой линии; при этом переключатель 1SA остаётся в положении, соответствующем той гармонике, на которой получены максимальные показания прибора на повреждённой линии, а переключатель 2SA в положении, соответствующем выбранной чувствительности.
Неповреждённое ответвление даёт минимум показаний прибора. Для определения места повреждения на повреждённом ответвлении производятся последовательные измерения вдоль этого ответвления. Переход через место замыкания определяется по резкому снижению показаний прибора.
В отдельных случаях с помощью переносного прибора бывает трудно определить место повреждения. Так, если от подстанции отходят всего две линии примерно одинаковой длины, то при замыкании на землю на одной из них токи нулевой последовательности в начале обеих линий практически равны между собой, и токовым прибором определить повреждённую линию практически невозможно. Аналогичное явление будет и при большем числе отходящих линий; если две из них имеют протяжённость существенно превышающую суммарную протяжённость остальных линий.
Для отыскания места замыкания в этих случаях совместно с прибором может применяться электромагнитный генератор частоты типа ЭГЧ.
2.4 Принцип действия и характеристика прибора "Волна"
Действие прибора "Волна" основано на измерении составляющих высших гармоник в токе замыкания на землю. По сравнению с прибором "Поиск-1" он имеет более высокую чувствительность при существенно меньших габаритах и массе, и более простое управление. Благодаря специальным мерам прибор имеет повышенную селективность по сравнению с другими приборами. Повышение селективности обеспечено благодаря использованию в приборе корректора, снижающего зависимость показаний прибора от расстояния между устройством и проводами линии (рис. 2.2,б), а так же от значения переходного сопротивления в месте замыкания [20.21].