Представлен проект нового принципа ОМП: одно устройство на секцию шин

На конкурс «Энергопрорыв» специалист МРСК Центра и Приволжья представил проект по определению места повреждения на нескольких ЛЭП 6 (10) кВ вместо одной.

Проект предложил Александр Мазуров, заместитель главного инженера и начальник службы релейной защиты, автоматики и метрологии «Кстовских электрических сетей» филиала «Нижновэнерго».

Предпосылки проекта

По словам автора разработки, поиск места повреждения на линиях 6‑10 кВ часто осуществляется «дедовским» методом — обходом по трассе и непосредственным осмотром ЛЭП, что с учётом протяженности и труднодоступности линий может занимать от нескольких часов до суток. Предложенный в этом проекте метод предполагает применение терминала «ТОР 300 ЛОК 510» и позволяет значительно уменьшить время на поиск поврежденного участка путем сужения места поиска и снизить затраты на оснащение всех присоединений 6 (10) кВ подстанций данным устройством.


Терминал «ТОР 300 ЛОК 510» (ООО «Релематика», г. Чебоксары) предназначен для обслуживания воздушных и кабельно-воздушных линий напряжением 6-750 кВ и определения места междуфазных и трехфазных КЗ на линиях напряжением 6‑35 кВ в сетях с изолированной нейтралью и при всех видах КЗ на линиях напряжением 110‑750 кВ протяженностью до 800 км в сетях с глухозаземленной нейтралью.


Александр Мазуров
Автор разработки, «Кстовские электрические сети»
В процессе работы приходится решать проблемы отыскания места повреждения на аварийно отключившихся линиях электропередачи. Особенно остро данных вопрос встает во время «массовых отключений» в условиях плохой погоды, когда одновременно может произойти сбой в передаче электроэнергии сразу по нескольким ЛЭП.

Сейчас в электроэнергетике широкое применение получают микропроцессорные устройства и терминалы защит отходящих линий 6-35 кВ. Во многих из них реализована функция ОМП. Их недостаток в том, что все они применяются как индивидуальные для работы только на одном присоединении, а линии электропередачи при этом рассматриваются как однородные, т. е. выполненные одинаковым проводом по всей длине. Сама функция ОМП реализована в них как дополнение к защитам. Терминал ОМП «ТОР 300 ЛОК 510» предназначен для непосредственной реализации функции ОМП и может контролировать параметры и работу одной ЛЭП. Однако оснащение всех присоединений 6 (10) кВ терминалами ОМП является достаточно затратным, поэтому в качестве альтернативы мною была предложена идея установки устройств ОМП на вводах 6 (10) кВ силовых трансформаторов.

Описание проекта

Терминал «ТОР 300 ЛОК 510» может быть установлен на линиях с ответвлениями, с односторонним или двусторонним питанием. Прибор подключается к измерительным трансформаторам тока контролируемой линии и измерительным трансформаторам напряжения секции шин, к которой подключена данная ЛЭП (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема включения терминала типа «ТОР 300 ЛОК 510» / Александр Мазуров

В настоящее время терминал позволяет контролировать параметры лишь одной линии электропередачи.

Установка терминала на вводе 6 (10) кВ силового трансформатора, подключение терминала к измерительным трансформаторам тока ввода 6 (10) кВ силового трансформатора и трансформаторам напряжения 6 (10) кВ соответствующей секции шин обеспечивают возможность определения места повреждения на всех фидерах данной секции шин 6 (10) кВ. Как утверждает автор проекта, расчет уставок для определения места повреждения достаточно произвести для одной ЛЭП 6 (10) кВ (например, имеющей самую большую длину и (или) самые низкие значения токов КЗ в конце линии). Показания, выданные терминалом, являются истинными и соответствуют действительному расстоянию до места повреждения.

По остальным ЛЭП 6 (10) кВ место повреждения может быть определено двумя способами.

Способ 1

Путем перемножения расстояния до места повреждения, определенного терминалом, на поправочный коэффициент той линии, на которой произошло повреждение.

Расчет поправочных коэффициентов возможно производить для различных режимов работы электрических сетей (максимальный, минимальный) и для различных видов повреждений (трехфазное короткое замыкание, двухфазное короткое замыкание). Для ориентировочной оценки места повреждения ЛЭП на практике целесообразно учитывать усредненное значение поправочного коэффициента.

Поправочный коэффициент для i-го участка (километра) ЛЭП 6 (10) кВ определяется по формуле:

Поправочный коэффициент рассчитывается в относительных единицах.

Способ 2

По кривым распределения токов трехфазного или двухфазного короткого замыкания по длинам ЛЭП 6 (10) кВ в максимальном и минимальном режимах работы энергосистемы.

Определение места повреждения в таком случае осуществляется поэтапно.

Сначала по расстоянию до места повреждения, выданному терминалом, по кривой для той ЛЭП, для которой произведен расчет уставок, определяется величина тока короткого замыкания, протекающего в первичной цепи трансформаторов тока ввода 6 (10) кВ. Затем по кривой распределения токов короткого замыкания по длине для поврежденной ЛЭП определяется длина линии до места повреждения путем проецирования точки, соответствующей полученному на предыдущем этапе току короткого замыкания, на ось длин ЛЭП. Данный способ снижает погрешность расчета, полученную при использовании поправочных коэффициентов.

На примере отходящих линий 6 кВ (КВЛ-1, КЛ-2, КВЛ-3, КВЛ-4) подстанции 110/6 кВ построены кривые распределения токов короткого замыкания по длинам ЛЭП 6 кВ при наибольшем токе короткого замыкания (трехфазное короткое замыкание в максимальном режиме) и при наименьшем токе короткого замыкания (двухфазное короткое замыкание в минимальном режиме) (см. рис. 2, 3).

Рис. 2. Кривые распределения токов трехфазного короткого замыкания в максимальном режиме по длинам ЛЭП 6 кВ / Александр Мазуров
Рис. 3. Кривые распределения токов двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме по длинам ЛЭП 6 кВ / Александр Мазуров

Опытная проверка

Данный проект с установкой на вводах 6 (10) кВ силовых трансформаторов (секций шин 6 (10) кВ) терминалов определения места повреждения типа «ТОР 300 ЛОК 510» и указанная выше методика определения места повреждения на ЛЭП 6 (10) кВ по кривым распределения токов короткого замыкания по длинам ЛЭП 6 (10) кВ успешно прошли опытную эксплуатацию на ПС «Богородская» (110/6 кВ) и ПС «Лысково» (110/6/10 кВ) «Кстовских электрических сетей».

Длина ЛЭП от шин подстанции до места повреждения была определена с погрешностью менее 200 м.

Так, повреждение на Л‑620 ПС «Лысково» 19 марта 2017 года согласно показаниям терминала находилось на расстоянии 400 м от шин подстанции. Фактически повреждение кабеля было обнаружено на расстоянии 391 м от шин подстанции. Отклонение от действительного места повреждения составило 9 м. Расстояние до места повреждения на Л‑609 ПС «Богородская» 2 мая 2017 года по показаниям терминала с применением метода кривых распределения токов короткого замыкания по длинам ЛЭП 6 кВ составило 2 100 м от шин подстанции. Фактически повреждение линии было обнаружено на расстоянии 1 950 м от шин подстанции. Отклонение составило 150 м.

Рис. 4. Осциллограмма повреждения Л-620 ПС 110/6/10 кВ «Лысково», 19.03.2017 / Александр Мазуров

Состав работ при реализации данного проекта

Таким образом, состав работ получается следующим:

  • Исследование и сравнительный анализ структур электрических сетей по подразделениям (участкам) предприятия.
  • Выбор оптимальных мест установки терминалов определения места повреждения.
  • Выбор линии 6 (10) кВ на каждой секции шин 6 (10) кВ подстанции для расчета уставок.
  • Расчет уставок линии 6 (10) кВ с последующим занесением в программное обеспечение терминала.
  • Расчет токов короткого замыкания по участкам всех ЛЭП 6 (10) кВ подстанции.
  • Построение кривых распределения токов короткого замыкания по длинам всех ЛЭП 6 (10) кВ подстанции в максимальном и минимальном режимах и (или) определение возможности построения унифицированной кривой для однотипных по структуре ЛЭП.

Потенциальный результат внедрения

По словам автора рацпредложения, положительный эффект его практического применения можно определить следующими моментами:

  • Экономия материально-технических и денежных ресурсов при оснащении присоединений 6 (10) кВ терминалом определения места повреждения типа «ТОР 300 ЛОК 510». Экономия в общем случае может определяться как разница между затратами на приобретение и наладку терминалов для всех отходящих присоединений подстанции и затратами на оборудование вводов 6 (10) кВ прибором ОМП.
  • Значительное снижение времени на поиск места повреждения и сокращение материальных затрат, связанных с отысканием повреждений. Соответственно, происходит и сокращание время восстановления электроснабжения отключенных потребителей.
  • Возможность организовать контроль за ресурсом работы масляных и вакуумных выключателей по значениям токов короткого замыкания, полученных с использованием кривых распределения токов короткого замыкания по длинам ЛЭП.
  • Возможность анализа правильности выбора уставок защит ЛЭП 6 (10) кВ по коэффициенту чувствительности.

Перспективы проекта

Как Александр Мазуров рассказал ЦПС, к перспективам данного проекта можно отнести создание программного обеспечения, позволяющего реализовывать одновременно несколько вариантов решений определения мест повреждений сразу по нескольким ЛЭП с возможностью организации селективной работы терминала ОМП с терминалами защит отходящих линий.

Также для оптимизации процесса отыскания поврежденного участка терминал «ТОР 300 ЛОК 510» можно использовать в комплексе с индикаторами коротких замыканий, предназначенными для определения поврежденного участка сети, с установкой ИКЗ на «разветвлениях» линий и отпайках. Информации о срабатывании ИКЗ может передаваться на терминал ОМП посредством сотовой связи или непосредственно по силовой линии электропередачи. В целях улучшения процесса передачи информации о месте повреждения возможна интеграция функций терминала ОМП в систему автоматизированного рабочего места диспетчера, что позволит оперативно получать информацию о характере и месте повреждения.

Редакция благодарит Александра Мазурова за помощь в работе над материалом и желает ему удачи в конкурсе.

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: