3.4. Устройства обнаружения аварийных и ненормаль­ных режимов в электрических сетях.

Категория: Д.Т. Комаров "Автоматизация электрических сетей 0,38-35 кВ в сельских районах"

Для контроля обна­ружения и сигнализации ненормальных и аварийных ре­жимов в электрических сетях 0,38—35 кВ создан комп­лекс устройств. Эти устройства позволяют существенно сократить время поиска и обнаружения аварийных ре­жимов, возникающих в электрических сетях, и тем са­мым сократить ущерб, наносимый сельскохозяйственному производству перерывами в электроснабжении.
Характерной особенностью всех устройств, входящих в комплекс, является упрощенный отбор информации без присоединения к высоковольтной линии, основанный на применении индукционных преобразователей тока и антенных преобразователей напряжения. Это значитель­но снижает стоимость установки и их эксплуатации, так как отпадает необходимость в реконструкции токопроводов для подключения устройств.

Устройство контроля обрыва проводов типа УКО предназначено для защиты низковольтных электриче­ских сетей от неполнофазных режимов, вызванных обры­вом проводов, и повышения уровня электробезопасности. Устройство реагирует на появление в сети напряже­ния обратной последовательности при обрыве фазного провода и создает искусственное короткое замыкание, приводящее к отключению поврежденной линии. Оно состоит из одного блока и содержит: фильтр напряже­ния обратной последовательности, пороговый орган, реа­гирующий орган с элементом выдержки времени, испол­нительный орган. Устройство устанавливается в конце защищаемого участка сети и подключается к нулевому и линейным проводам линии.
При нормальной работе линии на выходе фильтра напряжения обратной последовательности присутствует напряжение небаланса, обусловленное параметрами фильтра и контролируемой сети. Это напряжение недо­статочно для срабатывания порогового органа.
При возникновении обрыва провода в контролируемой сети на выходе фильтра напряжения обратной последовательности ФНОП резко увеличивается напряжение (рис. 23), которое превышает уставку срабатывания по­рогового органа ПО, в результате чего он срабатывает. Это, в свою очередь, приводит к срабатыванию регули­рующего органа РО с регулируемой выдержкой времени ВВ, по истечении которой сигнал с реагирующего органа поступает на вход исполнительного органа ИО—короткозамыкателя. Он создает устойчивое двухфазное корот­кое замыкание на землю, которое отключается автома­тически выключателем АВ в начале контролируемой сети. Для надежного срабатывания исполнительного ор­гана в нем применена дополнительная токовая обмотка, использующая энергию тока короткого замыкания.
После отключения линии и устранения обрыва про­вода устройство автоматически возвращается в исходное положение.

Рис. 23. Структурная схема присоединения устройства контроля об­рыва проводов типа УКО к сети 0,38

В отличие от существующих устройств УКО реагирует на обрыв провода не по току нулевой последовательно­сти, обусловленному замыканием фазы на землю, а по напряжению обратной последовательности, возникающей при обрыве провода, что обеспечивает высокие чувстви­тельность и надежность в срабатывании устройства. Устройство просто в изготовлении и удобно в эксплуата­ции. Оно позволяет значительно снизить ущерб от вы хода из строя электродвигателей в результате возникно­вения неполнофазного режима и практически устранить электротравматизм в сетях 0,38 кВ, связанный с обры­вом проводов.
Устройство контроля неполнофазных режимов типа УКН предназначено для защиты электрических сетей 6—10 кВ от неполнофазных режимов, вызванных обры­вом провода и перегоранием предохранителей.
В работе устройства в качестве параметров аварий­ного режима используется напряжение обратной последовательности на стороне 0,38 кВ и напряжение нуле­вой последовательности на стороне б—10 кВ.

Рис. 24. Структурная схема присоединения устройства контроля не­полнофазных режимов типа УКН к сети 6—10 кВ

Устройство состоит из исполнительного органа, ан­тенного фильтра напряжения нулевой последовательно­сти (АФННП) и фильтра напряжения обратной последо­вательности (ФНОП). Со стороны питающей линии / (рис. 24) установлен антенный фильтр напряжения нулевой последовательности 2; после контролируемого объекта 3, со стороны нагрузки 4, установлен фильтр напряжения обратной последовательности 5. Сигнал с 2 поступает на выходное реле 6 исполнительного органа 7; сигнал с 5 через интегрирующий блок 8, пороговый орган 9 поступает к входному реле 10. Размыкающий контакт 11 реле 10 включен между АФННП 2 и землей.
При неполнофазном режиме, вызванном обрывом в объекте контроля 3, например вследствие перегорания высоковольтного предохранителя, появляется сигнал на ФНОП 5.
Сигнал с 5 интегрируется блоком 8, на выходе которого сигнал пропорционален интегралу входного сигнала. При достижении этим сигналом установленного значе­ния срабатывают пороговый сигнал 9 и реле 10. Сигнал на АФННП 2 в этом случае отсутствует, поэтому реле 6 не срабатывает.
При срабатывании реле 10 замыкаются контакты 14 и катушка 18 выходного реле 13 получает питание. Реле 13 срабатывает, что означает неполнофазный режим, вызванный обрывом в объекте контроля.
При обрыве провода питающей линии появляется сигнал с АФННП 2 и с ФНОП 5.
Сигнал с ФНОП интегрируется блоком 8; при дости­жении значения срабатывания порогового органа 9 по­следний срабатывает и входное реле 10 получает пита­ние. Срабатывание реле 10 приводит к размыканию кон­тактов 11, вследствие чего срабатывает входное реле 6. При замыкании контактов 14 входного реле 10 и 15 входного реле 6 обмотка 16 выходного реле 12 получает питание. Реле 12 срабатывает, что означает обрыв про­вода питающей линии. Обмотка 18 выходного реле 13 не получает питания вследствие размыкания контактов 17 входного реле 6.
Таким образом, включение на выходе ФНОП интегри­рующего блока, а на выходе интегрирующего блока по­рогового органа по сравнению с известными устройст­вами позволяет значительно повысить надежность электроснабжения при неполнофазных режимах работы. При этом предел срабатывания порогового органа может быть выбран с учетом предельно допустимого нагрева электродвигателей.
Устройство контроля перегорания предохранителей типа УКП предназначено для контроля неполнофазных режимов на стороне высшего напряжения трансформа­торных подстанций.
Устройство УКП состоит из исполнительного органа и двух антенных преобразователей напряжения (АПН). В устройстве использован принцип измерения напряже­ния нулевой последовательности с АПН.
В нормальном режиме, когда все предохранители исправны, величины сигналов, поступающих от АПН на исполнительный орган, равны. Исполнительный орган, реагирующий на разность величин сигналов АПН, в этом режиме не срабатывает.
При неполнофазном режиме, вызванном перегоранием предохранителей, напряжение, получаемое от ан­тенны (рис. 25), расположенной со стороны нагрузки, резко возрастает. Это напряжение подается через мост VD6—VD9 и резистор R6 на конденсатор СЗ. Если на­пряжение на конденсаторе СЗ возрастает до порога за­жигания тиратрона EL2, происходит пробой тиратрона и разряд конденсатора СЗ на обмотку реле К2. Реле К2 срабатывает и кратковременно замыкает свои контакты в цепи питания обмотки указательного реле КН.

Рис. 25. Принципиальная схема устройства контроля перегорания предохранителей типа УКП

Сраба тывая, реле КН замыкает контакты 3—5 в цепи разряда емкости СЗ, предотвращая тем самым повторное сраба­тывание реле К2, и замыкает контакты 4—6, которые могут быть использованы для воздействия на устройство сигнализации либо на отключение части присоединений с двигательной нагрузкой.
При неполнофазном режиме, вызванном обрывом провода со стороны питания, напряжение одновременно возрастает на антенне 2 и через выпрямительный мост VD1—VD4 подается на конденсатор С1. При возрастании напряжения на конденсаторе до значения порога зажигания тиратрона EL1 последний пробивается, при этом срабатывает реле К.1. Постоянная времени заряда конденсатора СЗ больше заряда конденсатора С1, по­этому реле К.1 срабатывает раньше, чем КН. При сраба­тывании реле К1 контактом 1—2 разряжает конденсатор СЗ, предупреждая срабатывание реле К2.
Дифференциальное соединение АПН обеспечивает от­стройку от всех видов повреждений вне контролируемой зоны.
Перспективность устройства определяется широким внедрением и использованием трансформаторных под­станций 10—35 кВ без выключателей на стороне высше­го напряжения и отсутствием селективных устройств контроля неполнофазных режимов, которые могут при­вести к выходу из строя двигателей.
Устройство контроля изоляции сети 10 кВ типа УКИУстройство предназначено для автоматического контроля изоляции сети. Устройство содержит; антенный преобразователь напряжения, выполненный с использованием опорных фарфоровых изоляторов; линейный измерительный уси­литель; блок питания. На выходе усилителя включен микроамперметр.
Устройство может работать в режимах контроля на­пряжения нулевой последовательности; измерения напря­жения фаз А, В, С; измерения напряжения нулевой по­следовательности. Основной режим работы устройства — автоматический контроль изоляции сети. Устройство УКИ целесообразно применять в тех воздушных сетях, где возможно появление феррорезонанса при использо­вании измерительных трансформаторов напряжения для контроля состояния изоляции сети.
Устройство типа СПГ-2 предназначается для сигна­лизации о возможности появления гололеда и начале гололедообразования на проводах линий электропере­дачи.
Сигнализатор работает в двух режимах с выдачей сигналов «Возможен гололед» и «Начало гололеда». Для выдачи первого сигнала короткосрочный прогноз гололеда ведется по измерению температуры и относи­тельной влажности воздуха на уровне подвески прово­дов, что позволяет зарегистрировать гололедную ситуа­цию за несколько часов до начала процесса гололедооб­разования на ВЛ. Второй сигнал поступает от датчика гололеда новой конструкции, обладающего высокой чув­ствительностью.
Сигнализатор (рис. 26) состоит из блока питания БП, блока управления БУ, блока измерения БИ и блока дат­чиков БД. Постоянно работает лишь блок управления, включая блок питания на 10 мин в течение каждого часа.

Рис. 26. Структурная схема устройства типа СПГ-2

Сигнал «Возможен гололед» отрабатывает логический элемент и при прохождении сигналов от компараторов К.1, К2, КЗ, которые сравнивают сигналы датчиков тем­пературы и влажности воздуха ДВ с заданными значе­ниями, определяемыми уставками срабатывания. Опре­деление начального момента и продолжения процесса гололедообразования производится путем циклического нагрева гигристора Г при помощи нагревателя Я. Умень­шение сопротивления гигристора вследствие растопления отложений фиксируется компаратором К4, который в этом случае формирует сигнал «Гололед».
Сигналы «Возможен гололед» и «Начало гололеда» передаются по проводам действующей линии с помощью контролируемого полукомплекта КП устройства теле­сигнализации через конденсатор связи С. На диспетчер ском пункте сигналы выделяются индуктив­ным датчиком ИД и, проходя дешифрацию на диспетчерском по­лукомплекте ДП, вы­свечиваются на свето­вом табло СТ.

Рис. 27. Электрическая схема инди­катора ИН-1

Устройство контро­ля наличия напряже­ния в высоковольтных установках типа ИН-1
предназначено для визуального контроля наличия на­пряжения на токоведущих элементах электроустановок напряжением 6—35 кВ. Электрическая схема индикато­ра приведена на рис. 27. Схема состоит из следующих элементов: электрической антенны А, диодного моста VS1—VS4, конденсаторов С1,С2, резистора R1, стабили­трона VD1 и двух тиратронов ELI, EL2.