Селективное автоматическое повторное включение кабельно-воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше

Page 1
background image

Page 2
background image

94

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

Селективное автоматическое 

повторное включение кабельно-

воздушных линий электропередачи 

напряжением 110 кВ и выше

УДК

 621.315

Алексеев

 

В

.

Г

.,

к

.

т

.

н

., 

ведущий

 

научный

 

сотрудник

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Арутюнов

 

С

.

А

.,

начальник

 

отдела

 

научно

-

технических

 

программ

 

Департамента

 

инноваци

-

онного

 

развития

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

Балашов

 

С

.

В

.,

заместитель

 

генерального

 

директора

 — 

директор

 

по

 

ИТС

 

ОАО

 «

ВНИИР

»

Ерохин

 

Е

.

Ю

.,

заместитель

 

руководителя

 

центра

 

моделирования

 

энергетических

 

систем

 

ОАО

 «

ВНИИР

»

Ильин

 

М

.

Д

.,

заведующий

 

лабораторией

 

информационного

 

обеспече

 

ния

 

ЦПС

 (

протоколов

 

и

 

моделей

отдела

 

разработки

 

технологии

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Митрофанов

 

Н

.

Н

.,

главный

 

специалист

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Нудельман

 

Г

.

С

.,

к

.

т

.

н

., 

председатель

 

совета

 

директоров

 

ОАО

 «

ВНИИР

»

Сдобин

 

А

.

В

.,

главный

 

специалист

 

по

 

релейной

защите

 

и

 

автоматике

 

ОАО

 «

ВНИИР

»

Смекалов

 

В

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

начальник

 

Центра

 

управления

 

надежностью

 

и

 

активами

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Шапеев

 

А

.

А

.,

заместитель

 

руководителя

Департамента

 

РЗА

 

и

 

АСУ

ОАО

 «

ВНИИР

»

Ключевые

 

слова

:

кабельно

-

воздушная

 

линия

 

электро

-

передачи

автоматическое

 

повторное

 

включение

селективное

 

автоматиче

-

ское

 

повторное

 

включение

Keywords:

overhead-cable mixed line, automatic 
reclosure, selective automatic reclosure

ВВЕДЕНИЕ

Количество

 

кабельных

  (

КЛ

и

 

кабельно

-

воздушных

 

линий

  (

КВЛ

электропередачи

 

напряжением

 110 

кВ

 

и

 

выше

 

в

 

современных

 

электроэнергетических

 

системах

 

неуклонно

 

возрастает

Это

 

в

 

пер

-

вую

 

очередь

 

связано

 

с

 

развитием

 

инфраструктуры

 

мегаполисов

а

 

также

 

с

 

развитием

 

технологий

 

в

 

области

 

создания

 

КЛ

 

и

 

КВЛ

В

 

то

 

же

 

время

 

стоимость

 

сооружения

 

КЛ

 

по

 

сравнению

 

с

 

воздушными

 

линиями

 (

ВЛ

на

 

единицу

 

длины

а

 

также

 

стоимость

 

восстановле

-

ния

 

КЛ

 

после

 

возникновения

 

повреждения

 

в

 

сравнении

 

с

 

ВЛ

 

суще

-

ственно

 

выше

 [1]. 

Для

 

восстановления

 

электроснабжения

 

потребителей

 

при

 

по

-

вреждениях

 

на

 

линиях

 

электропередачи

 

широко

 

используется

 

ав

-

томатическое

 

повторное

 

включение

  (

АПВ

). 

АПВ

 

имеет

 

высокую

 

эффективность

 

для

 

ВЛ

а

 

для

 

КЛ

 

оно

 

неэффективно

 

и

 

по

 

существу

-

ющим

 

правилам

 

использование

 

АПВ

 

для

 

них

как

 

правило

не

 

до

-

пускается

 [1, 2]. 

В

 

случае

 

КВЛ

 

имеет

 

место

 

необходимость

 

выпол

-

нения

 

АПВ

 

при

 

возникновении

 

повреждений

 

на

 

воздушном

 

участке

 

линии

 

электропередачи

 

и

 

его

 

блокирования

 

при

 

повреждениях

 

на

 

кабельном

 

участке

Определение

 

разрешения

 

или

 

блокирования

 

АПВ

 

при

 

повреждении

 

на

 

КВЛ

 

может

 

выполняться

 

системой

 

селек

-

тивного

 

автоматического

 

повторного

 

включения

 (

САПВ

). 

Селективное

 

определение

 

места

 

повреждения

 

на

 

КВЛ

 

может

 

быть

 

выполнено

 

различными

 

способами

однако

 

не

 

все

 

способы

 

В

 

статье

 

рассмотрен

 

новый

 

метод

 (

имеется

 

патентная

 

заявка

выполнения

 

системы

 

селективного

 

автомати

-

ческого

 

повторного

 

включения

 (

АПВ

для

 

кабельно

-

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 (

КВЛ

). 

Метод

 

при

-

меним

 

для

 

КВЛ

 

различной

 

конфигурации

кабельный

 

участок

 

или

 

участки

 

могут

 

быть

 

расположены

 

на

 

раз

-

личных

 

расстояниях

 

от

 

подстанции

 (

места

 

установки

 

защит

 

и

 

АПВ

), 

кабельные

 

участки

 

могут

 

иметь

 

раз

-

личные

 

варианты

 

заземления

 

экранов

 (

заземление

 

экранов

 

в

 

одной

 

или

 

нескольких

 

точках

с

 

транспози

-

цией

 

и

 

без

 

транспозиции

 

экранов

и

 

т

.

д

Предлагае

-

мая

 

система

 

селективного

 

АПВ

 

может

 

быть

 

централи

-

зованной

 

или

 

децентрализованной

 

в

 

зависимости

 

от

 

конфигурации

 

КВЛ

 

и

 

основана

 

на

 

прямом

 

и

 

непрямом

 

измерении

 

токов

 

в

 

экранах

 

и

 

их

 

сравнении

В

 

методе

 

используются

 

последние

 

достижения

 

в

 

области

 

фото

-

ники

Представлены

 

результаты

 

исследований

 

на

 

имитационных

 

моделях

 

предлагаемого

 

метода

 

рас

-

познавания

 

различных

 

повреждений

 

на

 

кабельном

 

участке

 

КВЛ

а

 

также

 

результаты

 

испытаний

 

макет

-

ных

 

образцов

 

с

 

использованием

 

комплекса

 RTDS.

На

 

данный

 

момент

 

прототип

 

системы

 

селективного

 

АПВ

 

вводится

 

в

 

работу

 

на

 

КВЛ

 

с

 

несколькими

 

кабель

-

ными

 

участками

 

напряжением

 500 

кВ

 

в

 

московском

 

регионе

.


Page 3
background image

95

обеспечивают

 

выполнение

 

необходимых

 

требо

-

ваний

 

по

 

быстродействию

 

и

 

точности

 

определе

-

ния

 

места

 

повреждения

 

для

 

системы

 

САПВ

 [2, 3]. 

В

 

зависимости

 

от

 

конфигурации

 

КВЛ

  (

в

 

первую

 

очередь

 — 

от

 

протяженности

 

кабельных

 

участков

различные

 

методы

 

определения

 

повреждения

 

на

 

кабельном

 

участке

 

будут

 

иметь

 

различную

 

эффек

-

тивность

 [1]. 

Так

например

использование

 

направ

-

ленных

 

измерительных

 

органов

 

релейной

 

защиты

 

с

 

относительной

 

селективностью

 

имеет

 

малую

 

эф

-

фективность

 

для

 

случаев

когда

 

кабельный

 

участок

 

имеет

 

малую

 

протяженность

либо

 

когда

 

кабель

-

ный

 

участок

 

расположен

 

между

 

двумя

 

воздушны

-

ми

 

участками

Эффективным

 

информационным

 

признаком

 

выявления

 

повреждения

 

на

 

кабельном

 

участке

 

КВЛ

 

является

 

появление

 

тока

 

в

 

экранах

 

ка

-

беля

соизмеримого

 

с

 

током

 

повреждения

 [4]. 

Клас

-

сический

 

дифференциальный

 

принцип

 

требует

 

из

-

мерения

 

токов

 

по

 

сторонам

 

кабельного

 

участка

что

 

с

 

технической

 

точки

 

зрения

 

имеет

 

ряд

 

сложностей

 

при

 

реализации

 

и

 

в

 

конечном

 

итоге

 

приводит

 

к

 

зна

-

чительным

 

затратам

 

в

 

большинстве

 

случаев

когда

 

используются

 

серийно

-

выпускаемые

 

устройства

 

релейной

 

защиты

Это

в

 

первую

 

очередь

опреде

-

ляется

 

необходимостью

 

установки

 

трансформато

-

ров

 

тока

 

для

 

измерения

 

фазных

 

токов

 

по

 

сторонам

 

кабельного

 

участка

 

КВЛ

Во

-

вторых

если

 

кабель

-

ный

 

участок

 

имеет

 

большую

 

протяженность

 

или

 

расположен

 

между

 

двумя

 

воздушными

 

участками

возникает

 

вопрос

 

с

 

выбором

 

места

 

установки

 

диф

-

ференциальных

 

реле

 (

устройств

 

защиты

). 

Альтернативным

 

решением

 

может

 

быть

 

ис

-

пользование

 

нетрадиционных

  (

оптических

из

-

мерительных

 

трансформаторов

 

тока

  (

ОТТ

), 

для

 

которых

 

возможна

 

установка

 

магнитооптического

 

датчика

 

измерения

 

тока

 

на

 

значительном

 

рассто

-

янии

 

от

 

цифрового

 

блока

 

ОТТ

Системы

 

САПВ

по

-

строенные

 

с

 

использованием

 

ОТТ

введены

 

в

 

рабо

-

ту

 

и

 

эксплуатируются

 

на

 

ряде

 

объектов

 [5, 6]. 

В

 

то

 

же

 

время

 

следует

 

отметить

 

ряд

 

ограничений

 

для

 

данного

 

технического

 

решения

В

 

первую

 

очередь

это

 

ограничение

 

по

 

максимальной

 

протяженности

 

оптического

 

волокна

 

от

 

цифрового

 

блока

 

ОТТ

 

до

 

магнитооптического

 

датчика

 

измерения

 

тока

Во

-

вторых

из

-

за

 

передачи

 

поляризованного

 

света

 

на

 

большие

 

расстояния

 

по

 

оптическому

 

волокну

 

следует

 

осуществлять

 

специальные

 

технические

 

мероприятия

 

для

 

исключения

 

погрешностей

 

из

-

мерения

 [5]. 

Типовое

 

значение

 

максимально

 

до

-

пустимой

 

протяженности

 

оптического

 

волокна

 

между

 

магнитооптическим

 

датчиком

 

измерения

 

тока

 

и

 

цифровым

 

блоком

 

для

 

большинства

 

про

-

мышленно

 

выпускаемых

 

ОТТ

 

составляет

 

не

 

более

 

одного

-

двух

 

километров

большие

 

расстояния

 

до

-

пустимы

 

для

 

ОТТ

 

специального

 

исполнения

 [5, 6]. 

Следует

 

также

 

отметить

 

значительную

 

на

 

сегод

-

няшний

 

день

 

стоимость

 

ОТТ

ТРЕБОВАНИЯ

К

 

ВЫПОЛНЕНИЮ

 

САПВ

 

КВЛ

КВЛ

 

представляет

 

собой

 

линию

 

электропередачи

которая

 

имеет

 

воздушный

 

и

 

кабельный

 

участок

со

-

единение

 

которых

 

выполняется

 

муфтой

 (

рисунок

 1). 

Поскольку

 

кабельный

 

участок

 

может

 

иметь

 

большую

 

длину

на

 

нем

 

могут

 

быть

 

расположены

 

соединитель

-

ные

 

муфты

обеспечивающие

 

соединение

 

кабелей

 

определенной

 

длины

В

 

соединительных

 

муфтах

 

так

-

же

 

может

 

выполняться

 

транспозиция

 

экранов

 

кабеля

На

 

кабельных

 

участках

 

КВЛ

 

применяется

 

стандарт

-

ный

 

кабель

который

 

также

 

используется

 

при

 

соору

-

жении

 

КЛ

Для

 

большинства

 

современных

 

объектов

 

применяется

 

кабель

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

поли

-

этилена

 [1]. 

По

 

конструктивному

 

выполнению

 

целесооб

 

разно

 

выделить

 

следующие

 

типы

 

КВЛ

:

1) 

по

 

способу

 

заземления

 

экранов

 

кабельного

 

участка

:

 

одностороннее

 

заземление

 

экранов

 

кабеля

;

 

заземление

 

экранов

 

кабеля

 

в

 

двух

 

и

 

более

 

точках

;

Воздушная 

линия 2

Экран 
кабеля

Ограничители 
перенапряжения

Воздушная 

линия 1

Заземление 
экранов кабеля

Муфта соединительная с 
разделением экранов кабеля

Экран 
кабеля

Кабель

Концевая 
муфта

Рис

. 1. 

Упрощенное

 

представление

 

КВЛ

 3 (48) 2018


Page 4
background image

96

2) 

по

 

расположению

 

кабельного

 

участка

:

 

кабельный

 

участок

 

расположен

 

на

 

конце

 

КВЛ

;

 

кабельный

 

участок

 

расположен

 

между

 

воздуш

-

ными

 

участками

 

КВЛ

;

3) 

по

 

количеству

 

кабельных

 

участков

:

 

один

 

кабельный

 

участок

;

 

несколько

 

кабельных

 

участков

.

Одностороннее

 

заземление

 

экранов

 

кабеля

 

име

-

ет

 

место

 

для

 

случая

когда

 

кабельные

 

участки

 

имеют

 

небольшую

 

протяженность

  (

как

 

правило

не

 

более

 

одного

 

километра

). 

Если

 

длина

 

кабельного

 

участка

 

превышает

 

один

 

километр

то

 

заземление

 

экранов

 

выполняется

 

как

 

минимум

 

в

 

двух

 

точках

 — 

по

 

концам

 

кабельного

 

участка

В

 

большинстве

 

случаев

 

кабельный

 

участок

 

КВЛ

 

прилегает

 

к

 

шинам

 

подстанции

Это

 

характерно

 

в

 

первую

 

очередь

 

для

 

случая

 

подключения

 

ВЛ

 

к

 

ши

-

нам

 

распределительного

 

устройства

 

с

 

элегазовой

 

изоляцией

 (

КРУЭ

), 

широкое

 

использование

 

которых

 

имеет

 

место

 

в

 

последнее

 

время

Между

 

участками

 

ВЛ

 

кабельный

 

участок

 

располагается

 

при

 

прохожде

-

нии

 

каких

-

либо

 

препятствий

Например

при

 

невоз

-

можности

 

сооружения

 

ВЛ

 

в

 

городских

 

условиях

 

или

 

при

 

прохождении

 

линии

 

через

 

водную

 

преграду

 (

ри

-

сунок

 2).

Следует

 

отметить

что

 

длина

 

воздушных

 

участ

-

ков

между

 

которыми

 

располагается

 

кабельный

 

участок

может

 

быть

 

значительной

В

 

таких

 

слу

-

чаях

 

места

 

соединения

 

воздушного

 

и

 

кабельного

 

участка

 

располагаются

 

на

 

большом

 

расстоянии

 

за

 

пределами

 

подстанций

Соответственно

при

 

измерении

 

токов

 

по

 

сторонам

 

кабельного

 

участ

-

ка

 

должен

 

быть

 

решен

 

вопрос

 

о

 

передаче

 

инфор

-

мации

 

об

 

измеренных

 

токах

 

к

 

месту

 

установки

 

устройства

 

АПВ

 

линии

Сбор

 

сведений

 

о

 

количестве

 

КВЛ

 

напряжением

 

110 

кВ

 

и

 

выше

эксплуатируемых

 

в

 

одной

 

из

 

крупней

-

ших

 

энергокомпаний

 

Российской

 

Федерации

пока

-

зал

что

 

большая

 

часть

 

КВЛ

 

имеет

 

один

 

кабельный

 

участок

 

небольшой

 

длины

 (

подключение

 

воздушной

 

линии

 

к

 

КРУЭ

). 

В

 

то

 

же

 

время

 

имеются

 

КВЛ

длина

 

кабельных

 

участков

 

которых

 

превышает

 10 

кило

-

метров

КВЛ

проложенные

 

в

 

городах

как

 

правило

имеют

 

несколько

 

кабельных

 

участков

.

Поскольку

 

определение

 

повреждения

 

на

 

кабель

-

ном

 

участке

 

КВЛ

 

и

 

формирование

 

блокирующего

 

сиг

-

нала

 

должно

 

выполняться

 

в

 

бестоковую

 

паузу

 

АПВ

то

 

имеются

 

требования

 

к

 

быстродействию

 

системы

Если

 

система

 

САПВ

 

использует

 

значения

 

аварийных

 

токов

 

и

 

напряжений

 

при

 

возникновении

 

поврежде

-

ния

 

на

 

линии

то

 

необходимо

 

учитывать

что

 

дли

-

тельность

 

протекания

 

тока

 

повреждения

 

определя

-

ется

 

временем

 

действия

 

быстродействующих

 

защит

 

и

 

временем

 

отключения

 

силового

 

выключателя

Для

 

современных

 

микропроцессорных

 

защит

 

и

 

быстро

-

действующих

 

выключателей

 

суммарное

 

время

 

лик

-

видации

 

повреждения

 

может

 

составлять

 50–60 

мс

 

при

 

номинальной

 

частоте

 

энергосистемы

 50 

Гц

С

 

учетом

 

указанных

 

особенностей

 

КВЛ

 

система

 

САПВ

 

должна

 

отвечать

 

следующим

 

требованиям

1) 

формирование

 

блокирующего

 

сигнала

 

при

 

корот

-

ких

 

замыканиях

  (

КЗ

на

 

кабельном

 

участке

 

КВЛ

 

должно

 

выполняться

в

 

том

 

числе

и

 

при

 

повреж

-

дениях

 

в

 

муфтах

;

2) 

срабатывание

 

при

 

всех

 

видах

 

КЗ

 

на

 

воздушных

 

участках

 

КВЛ

 

не

 

допускается

;

3) 

фиксация

 

поврежденного

 

участка

 

должна

 

выпол

-

няться

 

при

 

условии

что

 

длительность

 

КЗ

 

состав

-

ляет

 

не

 

менее

 50 

мс

;

4) 

для

 

создания

 

системы

 

САПВ

 

изменения

 

в

 

первич

-

ное

 

оборудование

 

не

 

должны

 

вноситься

;

5) 

компоненты

 

системы

 

САПВ

устанавливаемые

 

на

 

переходных

 

пунктах

должны

 

работать

 

без

 

орга

-

низации

 

оперативного

 

питания

а

 

также

 

должны

 

функционировать

 

в

 

жестких

 

климатических

 

усло

-

виях

;

6) 

система

 

САПВ

 

должна

 

функционировать

 

на

 

КВЛ

 

любой

 

конфигурации

.

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

ПРОЦЕССОВ

 

НА

 

КВЛ

При

 

разработке

 

принципа

 

построения

 

системы

 

САПВ

 

выполнено

 

моделирование

 

процессов

 

на

 

КВЛ

 

раз

-

личной

 

конфигурации

 

при

 

различных

 

видах

 

повреж

-

дения

В

 

частности

выполнено

 

моделирование

 

по

-

вреждений

 

для

 

КВЛ

имеющих

 

кабельные

 

участки

 

небольшой

 

протяженности

 

с

 

односторонним

 

заземле

-

нием

 

экранов

 

кабеля

а

 

также

 

для

 

КВЛ

 

с

 

кабельными

 

участками

экраны

 

кабелей

 

которых

 

имеют

 

заземле

-

ние

 

в

 

нескольких

 

точках

 (

рисунок

 3). 

Стрелками

 

на

 

ри

-

сунке

 

показаны

 

положительные

 

направления

 

токов

.

Следует

 

отметить

что

 

при

 

разработке

 

моделей

 

использовались

 

параметры

 

реальных

 

КВЛ

 

напряже

-

нием

 110 

кВ

 

и

 

выше

находящихся

 

в

 

эксплуатации

Моделирование

 

процессов

 

выполнялось

 

с

 

использо

-

ванием

 

комплекса

 RTDS [7].

Рис

. 2. 

Варианты

 

расположения

 

кабельного

 

участка

 

на

 

КВЛ

а

кабельный

 

заход

б

два

 

кабельных

 

захода

в

ка

-

бельная

 

вставка

 

в

 

середине

 

ВЛ

г

кабельная

 

отпайка

 

от

 

ВЛ

д

воздушная

 

отпайка

 

от

 

кабельной

 

линии

 

ПС 1

ПС 2

КЛ

ВЛ

а

)

 

ПС 1

ПС 2

КЛ2

ВЛ

КЛ1

б

)

 

ПС 1

ПС 2

КЛ

ВЛ1

ВЛ2

в

)

 

ПС 1

ПС 2

КЛ

ВЛ

ПС 3

г

)

ВЛ

ПС 3

КЛ2

КЛ1

д

)

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

97

При

 

моделировании

 

процессов

 

на

 

КВЛ

 

рассма

-

тривались

 

следующие

 

режимы

:

1) 

повреждения

 

на

 

кабельном

 

участке

 

КВЛ

:

 

фаза

-

экран

;

 

фаза

-

экран

-

земля

;

 

фаза

-

экран

-

фаза

-

экран

-

земля

;

2) 

внешние

 

повреждения

 

по

 

отношению

 

к

 

кабельно

-

му

 

участку

 

КВЛ

:

 

повреждение

 

одной

 

или

 

двух

 

фаз

 

на

 

землю

 — 

K

(1)

, K

(1,1)

;

 

междуфазные

 

повреждения

 — K

(2)

, K

(3)

.

В

 

ходе

 

моделирования

 

было

 

подтверждено

что

 

наиболее

 

эффективным

 

информационным

 

призна

-

ком

 

повреждения

 

кабельного

 

участка

 

КВЛ

 

является

 

появление

 

тока

 

в

 

экранах

 

кабеля

При

 

этом

 

для

 

боль

-

шинства

 

случаев

 

повреждения

 

кабельного

 

участка

 

величина

 

тока

протекающего

 

по

 

экрану

соизмерима

 

с

 

током

 

поврежденной

 

фазы

При

 

одностороннем

 

заземлении

 

экранов

 

кабель

-

ного

 

участка

 

ток

амплитудой

 

соизмеримой

 

с

 

током

 

фазы

по

 

экранам

 

протекает

 

только

 

при

 

повреждении

 

на

 

кабельном

 

участке

При

 

внешних

 

по

 

отношению

 

к

 

кабельному

 

участку

 

повреждениях

 

по

 

экранам

 

ка

-

беля

 

протекает

 

ток

 

значительно

 

меньшей

 

амплитуды

величина

 

которой

 

определяется

 

емкостью

 

кабельного

 

участка

 (

рисунок

 4).

 

ЭС2

ЭС1

кабельная часть

воздушная часть

ВЛ

К1

К2

К3

К4

К5

К6

ПС1

ПС2

IA1,IB1,IC1

Ishld

IA2,IB2,IC2

 

ЭС2

ЭС1

секция I

К1

К2

ПС1

ПС2

IA1,IB1,IC1

Ishld1

IA2,IB2,IC2

Ishld2

К3

К4

К5

К6

К7

К8

К9

К10

муфты 

транспозиции

муфты 

транспозиции

воздушная часть

кабельная часть

воздушная часть

секция II

б

)

а

)

Рис

. 3. 

Расчетные

 

модели

 

для

 

анализа

 

режимов

 

КВЛ

а

кабельный

 

участок

 

с

 

односторонним

 

заземлением

 

экранов

б

кабельный

 

участок

 

с

 

двусторонним

 

заземлением

 

и

 

транспозицией

 

экранов

 

UA1

UB1

UC1

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

U/ V

-200000

-100000

0

100000

IA1

IB1

IC1

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-25000

0

25000

IA2

IB2

IC2

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-10000

0

10000

IshldA

IshldB

IshldC

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-75000

-50000

-25000

0

Ishld

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

-75000

-50000

-25000

0

3I0 1

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-50000

-25000

0

25000

3I0 2

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-50000

-25000

0

25000

I/ A

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

U/ V

-200000

-100000

0

100000

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-20000

-10000

0

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-10000

0

10000

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

I/ A

-500

-250

0

250

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

-500

-250

0

250

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

-10000

0

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

-0,025

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

-10000

0

I/ A

I/ A

I/ A

UA1

UB1

UC1

IA1

IB1

IC1

IA2

IB2

IC2

IshldA

IshldB

IshldC

Ishld

3I0 1

3I0 2

Рис

. 4. 

Пример

 

осциллограмм

 

режимов

 

повреждения

 

для

 

случая

 

одностороннего

 

заземления

 

экранов

а

повреждение

 

фаза

-

экран

 

на

 

кабельном

 

участке

 

в

 

точке

 

К

1 (

рисунок

 3

а

); 

б

повреждение

 

фаза

-

земля

 

на

 

воздушном

 

участке

 

в

 

точке

 

К

6 (

рисунок

 3

а

)

б

)

а

)

 3 (48) 2018


Page 6
background image

98

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

На

 

рисунке

 4 

приняты

 

следующие

 

обозначения

 

сигналов

:

 

– UA1, UB1, UC1 — 

фазные

 

напряжения

 

в

 

начале

 

кабельного

 

участка

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

подстанции

 1 

(

ПС

1);

 

– IA1, IB1, IC1 — 

фазные

 

токи

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

ПС

1;

 

– 3I0 1, 3I0 2 — 

токи

 

нулевой

 

последовательности

 

по

 

сторонам

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

ПС

и

 

подстанции

 2 

(

ПС

2) 

соответственно

;

 

– IshldA, IshldB, IshldC — 

токи

протекающие

 

в

 

экра

-

нах

в

 

месте

 

заземления

 

пофазно

;

 

– Ishld — 

суммарный

 

ток

стекающий

 

с

 

экранов

 

кабеля

.

В

 

случае

 

двустороннего

 

заземления

 

экранов

 

ка

-

беля

 

ток

 

по

 

экранам

 

кабеля

 

протекает

 

как

 

при

 

по

-

вреждении

 

на

 

кабельном

 

участке

так

 

и

 

при

 

повреж

-

дении

 

на

 

воздушных

 

участках

Особый

 

интерес

 

представляет

 

суммарный

 

ток

стекающий

 

с

 

экранов

 

кабеля

 

трех

 

фаз

Исследования

 

показали

что

 

при

 

повреждении

 

на

 

кабельном

 

участке

 

суммарные

 

 

UA1

UB1

UC1

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

U/ V

-400000

-200000

0

200000

IA1

IB1

IC1

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-10000

0

10000

IA2

IB2

IC2

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-2500

0

2500

IshldA1

IshldB1

IshldC1

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-15000

-10000

-5000

0

IshldA2

IshldB2

IshldC2

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-1000

0

1000

Ishld1

Ishld2

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-10000

0

3I0 2

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

-2500

0

2500

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

-10000

0

3I0 1

I/ A

I/ A

-2000

 

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

U/ V

-400000

-200000

0

200000

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-10000

0

10000

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-2500

0

2500

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-1000

0

1000

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-1000

0

1000

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

I/ A

-2500

0

2500

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

-2500

0

2500

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

t/с

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

-10000

0

I/ A

I/ A

-2000

-5000

-7500

UA1

UB1

UC1

IA1

IB1

IC1

IA2

IB2

IC2

IshldA1

IshldB1

IshldC1

IshldA2

IshldB2

IshldC2

Ishld1

Ishld2

3I0 2

3I0 1

Рис

. 5. 

Пример

 

осциллограмм

 

режимов

 

повреждения

 

для

 

случая

 

двустороннего

 

заземления

 

экранов

а

повреждение

 

фаза

-

экран

 

на

 

кабельном

 

участке

 

в

 

точке

 

К

5 (

рисунок

 3

б

); 

б

повреждение

 

фаза

-

земля

 

на

 

воздушном

 

участке

 

в

 

точке

 

К

10 (

рисунок

 3

б

)

б

)

а

)

токи

стекающие

 

с

 

экранов

направлены

 

одинако

-

во

а

 

при

 

повреждении

 

на

 

воздушном

 

участке

 — 

встречно

  (

рисунок

 5). 

Указанная

 

закономерность

 

позволяет

 

выполнить

 

селективное

 

определение

 

повреждения

 

на

 

кабельном

 

участке

 

КВЛ

 

любой

 

кон

-

фигурации

На

 

рисунке

 5 

приняты

 

следующие

 

обо

-

значения

 

сигналов

:

 

– UA1, UB1, UC1 — 

фазные

 

напряжения

 

в

 

начале

 

линии

 

со

 

стороны

ближайшей

 

к

 

ПС

1;

 

– IA1, IB1, IC1 — 

фазные

 

токи

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

ПС

1;

 

– IA2, IB2, IC2 — 

фазные

 

токи

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

ПС

2;

 

– 3I0 1, 3I0 2 — 

токи

 

нулевой

 

последовательности

 

по

 

сторонам

 

КВЛ

 

со

 

стороны

 

ПС

и

 

ПС

соответ

-

ственно

;

 

– IshldA1, IshldB1, IshldC1, IshldA2, IshldB2, 

IshldC2 — 

токи

протекающие

 

в

 

экранах

 

кабеля

в

 

местах

 

заземления

 

экрана

 

по

 

сторонам

 

кабель

-

ного

 

участка

 

пофазно

;

 

– Ishld1, Ishld2 — 

суммарные

 

токи

стекающие

 

с

 

экранов

 

кабеля

в

 

местах

 

заземления

 

экранов

.


Page 7
background image

99

СИСТЕМА

 

САПВ

 

КВЛ

И

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

ИСПЫТАНИЙ

Учитывая

 

указанную

 

закономерность

 

протекания

 

токов

 

по

 

экранам

 

кабельного

 

участка

 

КВЛ

была

 

разработана

 

система

 

САПВ

основанная

 

на

 

принци

-

пе

 

измерения

 

и

 

сравнения

 

суммарных

 

токов

 

экра

-

нов

 

кабельного

 

участка

На

 

рисунке

 6 

представлена

 

функциональная

 

схема

 

системы

 

для

 

случаев

 

одно

-

стороннего

 

и

 

двустороннего

 

заземления

 

экранов

 

кабельного

 

участка

.

КВЛ

соединяющая

 

ПС

и

 

ПС

2, 

имеет

 

воздушный

 

и

 

кабельный

 

участок

В

 

первом

 

случае

 

заземление

 

экранов

 

кабеля

 

выполнено

 

с

 

одной

 

стороны

  (

ри

-

сунок

 6

а

), 

во

 

втором

 — 

с

 

двух

 

сторон

 (

рисунок

 6

б

). 

Разработанная

 

система

 

САПВ

 

включает

 

следую

-

щие

 

элементы

:

 

центральное

 

устройство

 (

САПВ

-

Ц

);

 

датчик

 

измерения

 

тока

 

в

 

экранах

 (

САПВ

-

Д

);

 

измерительный

 

блок

 (

САПВ

-

И

).

САПВ

-

Ц

 

имеет

 

аналоговые

 

каналы

 (

АК

и

 

оптические

 

кана

-

лы

  (

ОК

). 

Соединение

 

измери

-

тельного

 

блока

 

с

 

центральным

 

блоком

 

осуществляется

 

с

 

по

-

мощью

 

оптоволокна

  (

показано

 

пунктирной

 

линией

 

на

 

рисун

-

ке

 6). 

На

 

выходе

 

ОК

 

центрального

 

блока

 

формируется

 

непрерыв

-

ный

 

световой

 

поток

Измери

-

тельный

 

блок

 

выполняет

 

пре

-

рывание

 

светового

 

потока

 

при

 

превышении

 

значения

 

суммар

-

ного

 

тока

стекающего

 

с

 

экра

-

нов

 

трех

 

фаз

 

в

 

месте

 

заземле

-

ния

значения

 

уставки

При

 

одностороннем

 

зазем

-

лении

 

экранов

 

кабеля

 

ток

ве

-

личиной

 

превышающий

 

значе

-

ние

 

уставки

 

САПВ

-

И

в

 

экранах

 

появляется

 

только

 

при

 

повреж

-

дениях

 

на

 

кабельном

 

участке

 

(

рисунок

 4). 

При

 

повреждени

-

ях

 

на

 

воздушном

 

участке

 

зна

-

чение

 

суммарного

 

тока

 

экра

-

нов

 

значительно

 

меньше

 

и

 

не

 

превышает

 

значение

 

уставки

 

САПВ

-

И

Следовательно

ин

-

формационным

 

критерием

 

вы

-

ступает

 

появление

 

пауз

 

в

 

опти

-

ческом

 

сигнале

приходящем

 

на

 

вход

 

фотоприемника

 

САПВ

-

Ц

Принцип

 

в

 

определенной

 

сте

-

пени

 

аналогичен

 

используемо

-

му

 

принципу

 

в

 

дифференци

-

ально

-

фазной

 

защите

  (

ДФЗ

). 

На