Мониторинг на изолацията в мрежи с изолирана неутрала

В мрежи с изолирана или заземена неутрална неутрала при нормална работа напреженията и на трите фази спрямо земята са равни на фазовото напрежение.

При еднофазна земна повреда напрежението на повредената фаза спрямо земята ще бъде нула, а това на неповредените фази ще се увеличи до фаза към фаза. В този случай фазовите фазови напрежения не се променят. Такива мрежи могат да останат в експлоатация, тъй като щетите са трудни за установяване. Дългосрочната работа в този режим е неприемлива, тъй като в случай на случайно разрушаване на изолацията на непокътната фаза ще възникне двуфазно късо съединение с нежелани последици.

За наблюдение на състоянието на изолация в мрежи с напрежение до 1 kV се използват три волтметра, свързани в звезда, чиято неутрална точка е заземена (фиг. 1, а).

Ориз. 1. Еднополюсна земна повреда на две места: контрол на изолацията с волтметри, a — линия връзка с токов трансформатор, b — релейна защита, c — изолационен контрол с волтметри, d — управление на изолация с алармено реле, Q — превключвател, KA — реле за ток, KL — междинно реле, SQ — спомагателен контакт на прекъсвача, YAT — изключващ електромагнит на прекъсвача, KH — сигнално реле, V — волтметър, R — резистор.

V мрежи с изолиран неутрален Контролът на изолацията е лесен с три волтметъра. Волтметрите са свързани към клемите на главната вторична намотка на трифазен тринамотъчен трансформатор на напрежение. За същата цел могат да се използват и еднофазни трансформатори на напрежение.

В мрежи с напрежения над 1 kV за наблюдение се използва NTMI трансформатор на напрежение, който има две вторични намотки. Едната намотка, свързана в звезда, служи за измерване на напрежението, втората намотка, свързана в отворена делта, с клеми aΔ — НСΔ — за контрол на изолацията с включване на реле за контрол на изолацията.

Като това реле се използва реле за напрежение. KVдействащ върху сигнала (фиг. 2).

Ориз. 2. Схеми за управление на изолация в променливи токови вериги в мрежа с изолирана неутрала: O, A, B, C — намотки, V — волтметър, T — NTMI трансформатор, KV — реле за управление на изолация

В нормален режим напрежението на клемите на тази намотка е близо до нула. В случай на заземяване на която и да е фаза в първичната мрежа, симетрията на напрежението се нарушава и на намотката, свързана в отворена делта, се появява напрежение, достатъчно за работа на релето за напрежение, което сигнализира за неизправност.

В случай на повреда на фазова изолация (късо съединение към маса), показанията на волтметъра в тази фаза ще намалят, а показанията на волтметъра на другите две непокътнати фази ще се увеличат. В случай на метална земна повреда, волтметърът на повредената фаза ще покаже нула, а на други фази напрежението ще се увеличи 1,73 пъти и волтметрите ще покажат линейни напрежения.

Оперативният персонал на подстанцията също може да научи за нарушение на фазова изолация чрез работата на сигналните устройства. Реле за наблюдение на изолация N се използва като сигнално устройство, което е свързано към клемите на допълнителната вторична намотка на трансформатора на напрежение NTMI, свързана в отворена делта верига. Когато възникне заземяване на клемите на клемите на тази намотка, възниква напрежение с нулева последователност 3U0, релето H се захваща и подава сигнал (фиг. 3).

В мрежи, в които компенсацията на капацитивните токове към земята се извършва с помощта на реактори за потискане на дъгата, сигналните устройства фаза-земя са свързани към сигналната намотка на дъговия реактор или към токов трансформатор, инсталиран на заземения изход на реактора.Към тази намотка може да бъде свързана сигнална лампа, която светва при възникване на заземяване в мрежата. Сигналната лампа е инсталирана директно в задвижването на разединителя на реактора за потискане на дъгата.

Ориз. 3. Контрол на състоянието на изолация в мрежи с изолирана неутрала: 1 — силов трансформатор; 2 — измервателен трансформатор на напрежение; Н — реле за напрежение

Намиране на земни разломи

В мрежи с изолирана неутрала и с компенсация на капацитивни токове е възможно да се работи мрежата при наличие на земна повреда. Въпреки това, дългосрочната работа на мрежата с повишено напрежение на неповредени фази увеличава вероятността от злополука, а счупването на проводника и падането на земята създава опасност за хората. Следователно откриването и отстраняването на грешката фаза-земя се извършва възможно най-бързо. Простите сигнални устройства за заземяване в мрежата не могат да определят местоположението на фаза-земя, тъй като всички участъци от мрежата са електрически свързани помежду си чрез шините на подстанцията.

Устройства за избирателна сигнализация USZ-2/2, USZ-ZM се използват за определяне на електрическата верига със заземяване. Тези устройства обикновено съдържат филтър с по -висока хармоника и циферблат. Хармоничният филтър работи на честота 50 или 150 Hz (50 Hz за мрежи без компенсация на капацитивни токове, 150 Hz за мрежи с компенсация на капацитивни токове).

Сигнализиращото устройство е инсталирано на контролния панел на подстанцията или в коридора на разпределителното устройство b — 10 kV и към него са свързани веригите на токовия трансформатор на нулева последователност (TTNP) на кабелни линии (фиг. 4).

Настройката на аларменото устройство (контролна проверка) се извършва по време на нормална работа на мрежата (няма заземяване) чрез измерване на нивата на по -високи хармонични токове и токове на дисбаланс с устройството при честота 150 Hz. Показанията на устройството се сравняват с тези индикатори при намиране на повредена връзка.

Когато в мрежата се появи стабилна земна повреда, обслужващият персонал на подстанцията измерва последователно токовете на по -високи хармоници във всички връзки и избира връзката, където токът е най -висок.

Ориз. 4. Схема за сигнализиране на еднофазни земни повреди с помощта на USZ

След определяне на повредената връзка се вземат мерки за намиране и отстраняване на мястото на повреда на земята. Устройствата HSS позволяват ръчно идентифициране на повредена връзка. Напоследък обаче са разработени устройства, които автоматично определят връзката със стабилна фаза-земна повреда и предават информация по телемеханични канали до диспечерския офис на електропреносните мрежи. Комплект сигнализиране на земни повреди от типа KSZT-1 (наскоро KDZS) е разработен и се прилага широко.

Опростена блокова схема на устройството KSZT-1 (KDZS) е показана на фиг. 5.

Устройството структурно се състои от три основни блока:

— BL логика,

— комутация К

— UM индикация.

Последният е инсталиран на диспечерския пункт на електропреносните мрежи. На подстанцията са монтирани блокове BL и K.

Когато възникне заземяване в мрежата, напрежението с нулева последователност 3U0 от намотката на трансформатор на напрежение се подава към блока с напрежение с нулева последователност на BNNP и, ако стойността надвишава определената настройка, включва BL логическия блок. Логическият блок контролира работата на електронния превключвател K, който последователно оправя токовите трансформатори с нулева последователност TTNP.

В края на разпита на TTNP в логическия блок се определя връзката с най-високото ниво на по-високи хармоници, чийто брой се предава в двоично-десетичен код от телемеханичното устройство KP-DP до центъра за управление. В центъра за управление този сигнал се преобразува в декодер в двуцифрено число, изведено на дисплея на ООН, чрез което диспечерът визуално определя номера на връзката със заземяване. Когато неизправността на земята изчезне, цялото устройство автоматично се връща в първоначалното си положение.

Ориз. 5. Блокова схема на устройството KSZT-1 (KDZS)

Диспечерът има възможност отново да извика информация за повредената връзка, като натисне бутона «Нулиране».В допълнение, устройството позволява на оперативния персонал в подстанцията да търси повредена връзка чрез ръчно разпитване на TTNP. Използването на това устройство може значително да намали времето за търсене на повредена мрежова секция и да намали вероятността от развитие на щети.