Аннотация
Гребченко Н.В., Бельчев И.В., Рагулина Н.В. Одной из функций микропроцессорных систем релейной защиты является определение места возникновения повреждения. Однако, для защит в сетях с изолированной нейтралью такая функция не предусмотрена. Вместе с тем, своевременное выявления локальных дефектов изоляции электрооборудования и их устранение может предотвратить возникновение коротких замыканий.
Общая постановка проблемы
Одной из функций микропроцессорных систем релейной защиты является определение места возникновения повреждения. Однако, для защит в сетях с изолированной нейтралью такая функция не предусмотрена. Вместе с тем, своевременное выявления локальных дефектов изоляции электрооборудования и их устранение может предотвратить возникновение коротких замыканий.
Превентивные действия в виде мер по восстановлению электрических и механических характеристик изоляции основываются на применении методов диагностики в рабочих режимах оборудования, что существенно усложняют их реализацию. В практической реализации можно выделить два подхода. Первый основывается на использовании параметров рабочего режима. Основной трудностью при определении параметров дефектов изоляции является малый уровень аварийной составляющей в параметрах рабочего режима (токах, напряжениях). Поэтому требуется высокая точность определения параметров режима. Второй подход заключается в подаче на оборудование различных тестовых сигналов. В этом случае из-за высокого уровня напряжения возникают затруднения, касающиеся технической реализации канала передачи тестового сигнала. Оба подхода дают хорошие результаты работы.
В основу интеллектуальной системы (рис. 1) определения параметров локального дефекта изоляции (удаленность и величина сопротивления в месте дефекта) положена зависимость параметров вектора тока нулевой последовательности от параметров этого дефекта. Удаленность и сопротивление дефекта изоляции определяется в результате итерационного процесса. При этом сравниваются действительное значение вектора тока нулевой последовательности и расчетное, получаемое на математической модели этого присоединения при пошаговом изменении предполагаемой удаленности и предполагаемого сопротивления. Приемлемая точность определения параметров предполагаемого сопротивления обеспечивается при известной емкости фаз по отношению к земле всей электрически связной сети.
Более совершенным является второй алгоритм (рис. 2) определения параметров дефектов. В нем по параметрам текущего режима (токи фаз и напряжения фаз по отношению к земле) по аналитическим зависимостям определяются сопротивление дефекта и его удаленность. Определение емкости фаз сети не требуется.
Третий алгоритм (рис. 3) основан на периодическом определении частотных характеристик присоединений. Появление дефекта приводит к изменению этих характеристик. Для подачи на исследуемое присоединение тестового напряжения различной частоты используются имеющиеся на присоединении трансформаторы тока. Метод может использоваться как на работающем, так и на отключенном присоединении.
Все рассмотренные методы ориентированы на микропроцессорную элементную базу. Они прошли лабораторные и промышленные испытания.
Результаты испытаний показали, что методы обеспечивают точность, достаточную для решения практических задач.
Рисунок 1 – Интеллектуальная система определения параметров локальных дефектов изоляции
Для практической реализации интеллектуальной системы необходимо точное знание параметров элементов всей электрически связанной сети. Эти данные используются для определения параметров математических моделей (схем замещения) контролируемых присоединений, а также для определения значения емкости сети Cсети при изменении ее конфигурации.
Рисунок 2 – Система определения параметров локальных дефектов изоляции по текущим параметрам режима
Рисунок 3 – Система определения параметров локальных дефектов изоляции путем частотного сканирования
Метод диагностирования основан на том, что эквивалентное комплексное сопротивление контролируемого оборудования зависит от наличия дефекта изоляции. Кроме того, это сопротивление зависит от вида и места возникновения дефекта.
Проведение тестирования отключенного присоединения требует замыкания трех фаз кабеля в ячейке выключателя. На работающем присоединении в этом нет необходимости, но нужно учитывать влияние источника питания и других присоединений.
В настоящее время лабораторные исследования выполнены на отключенном присоединении кабель–ЭД.