2.4 Характеристика низькочастотних методів омп

Низькочастотні дистанційні методи ОМП, грунтовані на вимірі параметрів аварійного режиму, сьогодні знаходять все більше застосування. Параметри аварійного режиму(ПАРА) - це такі комбінації струмів і напруги промислової частоти в аварійному режимі, по яких можна вичислити відстань до місця КЗ. Ці параметри фіксуються, т. е. вимірюються і запам'ятовуються безпосередньо в період протікання струмів КЗ в електроенергетичній системі, елементом якої є пошкоджена лінія. Як і автоматичне імпульсне ОМП, вимір ПАР здійснюється до автоматичного відключення лінії високовольтним вимикачем.

Дані методи підрозділяються на односторонні і двосторонні залежно від розташування вимірювальних засобів по сторонах(кінцям) лінії. Найбільше поширення отримали двосторонні методи, що дозволяють виключити вплив перехідного опору в місці КЗ на результат розрахунку шуканої відстані. При виникненні раптового КЗ на включеній в мережу лінії з глухозаземленной нейтраллю(110.750 кВ) спеціальні фіксувальні прилади(ФП) запам'ятовують значення ПАРА на кінцях пошкодженою ВЛ.

Ці зафіксовані значення разом із заздалегідь відомими постійними лінії і мережі, що примикає до неї, використовуються для обчислення відстані до місця КЗ. Іноді використовуються свідчення ФП на сусідніх з пошкодженою ВЛ. Обчислення можуть робитися вручну, по графіках, номограмам і за допомогою ЕОМ. У більшості випадків в якості ПАР служать напруга і струми нульової послідовності.

Односторонні методи дозволяють безпосередньо вимірювати відстань до місця КЗ. Проте в цьому випадку істотний вплив на результати виміру чинить перехідний опір, особливо при найбільш поширеному виді ушкодження - однополюсному КЗ. Ці методи стали використовуватися лише останніми роками. Дуже обмежено застосування петлевого і ємнісного методів.

Петлевий метод грунтований на вимірі опору постійному струму відрізків жил кабелю. У тих випадках, коли жила, замкнута в місці ушкодження на оболонку, не має обриву і, крім того, в кабелі є одна «здорова» жила, визначення відстані до місця ушкодження можна здійснити петлевим методом, грунтованим на використанні моста постійного струму.

Чотири опори А, В, З і D(мал. 2.8) утворюють замкнутий чотирикутник; у одну діагональ його включений гальванометр Г, в іншу - джерело живлення з ЭДС, рівною Е(зазвичай батарея гальванічних елементів). Якщо при включеній батареї стрільця гальванометра Г не відхилятиметься(нульове положення), то повинне виконуватися наступне співвідношення:

A/C =B/D.

Рис.2.8. Принципова схема визначення місця ушкодження петлевим методом

Для здійснення схеми петлевого виміру необхідно на одному кінці кабельної лінії з'єднати пошкоджену і неушкоджену жили перемичкою(перерізом не менше, чим у жил кабелю), забезпечивши контакт з малим опором. Зазвичай перемичка виготовляється з гнучкого багатожильного мідного троса з надійними затисками з латуні. На іншому кінці кабелю до цих же жил приєднується вимірний міст із стрілочним гальванометром і батареєю. Опори А і З підбираються на вимірному мосту, а В і D є опором жил кабелю(мал. 2.8). При цьому опір петлі В + D завжди дорівнює подвоєному опору жили кабелю R, тобто. У + D = 2R.

Оскільки при одному і тому ж перерізі жили її опір пропорційно довжині, то можна записати співвідношення

, (2.11)

що дозволяє після встановлення рівноваги моста і фіксації значень А і З вичислити шукану відстань .

Оскільки опір жил кабелю малий в порівнянні з опорами А і З моста, то сполучні дроти від кабелю до моста також впливають на результат вимірів.

Напруга батареї для живлення моста залежить від перехідного опору в місці ушкодження кабелю і може бути вибране на основі наступних орієнтовних співвідношень:

Перехідний опір

у місці ушкодження, Ом 100 1000 10 000

Напруга батареї, В 4.6 20.30 100.250

При великих перехідних опорах(до 1 МОм) застосовують високовольтні реохордні мости.

Установку рівноваги моста роблять поступовим підбором вимірювальних плечей A і С. Після установки рівноваги моста і підрахунку значення необхідно поміняти місцями кінці дротів, що йдуть від жил кабелю до моста, і провести новий вимір. Якщо новій рівновазі моста відповідатимуть опори його плечей A1 і C1, то в результаті цього виміру можна отримати величину

де ly - відстань від місця ушкодження до кінця кабелю, на якому встановлена закоротка(мал. 2.8).

На підставі двох вимірів можна зробити перевірку, маючи на увазі, що lx + L + ly = 2L. Якщо обидва результати в сумі не складають подвійної довжини кабелю і значно відрізняються від неї, то це означає, що плечі моста підібрані недостатньо точно і виміри слід повторити, перевіривши усі контакти в схемі.

Погрішність при ОМП петлевим методом складається з погрішності самого виміру і погрішності, пов'язаної з неточним знанням траси, довжини лінії і перерізу її ділянок.

Відносна погрішність виміру Dlx/L при петлевому методі може бути орієнтовно оцінена по формулі

(2.12)

де Di - струм небаланса гальванометра з внутрішнім опором Rг, що обумовлює погрішність Dlx.

Вирішальний вплив на точність мостових вимірів роблять чутливість гальванометра і відношення напруги живлення до перехідного опору в місці ушкодження. Тому для кабельних вимірів застосовують гальванометри з чутливістю 10-6.10-7 А/мм

Область доцільного використання петлевого методу дуже ограниченна. Його доводиться використати або за відсутності імпульсних приладів, або при розташуванні місця ушкодження у воді, коли перехідний опір не вдається понизити пропалюванням нижче декількох кОм. Імпульсні методи зручніші, точніші і менш трудомісткі. Мости постійного струму(типів УМВ і МО- 6), що серійно випускаються промисловістю, і універсальні кабельні мости(типів РЗЗЗ і Р334) мають порівняно низьку чутливість гальванометрів. При користуванні цими мостами бажано підключати виносні додаткові гальванометри з чутливістю 10-7 А/мм

Ємнісний метод. При обривах жил кабелю в деяких випадках можливо застосовувати ємнісний метод. Відстань до місця обриву визначається за значенням виміряній місткості жил ділянки КЛ. Вимір робиться за допомогою мостів змінного струму, зазвичай на частоті 1000 Гц. Як нуль-індикатор використовується телефон.

Мостами змінного струму можна вимірювати місткість при обривах з опором ізоляції в місці ушкодження не менше 300 Ом. При менших опорах точність виміру знижується нижче допустимого значення. Усі жили кабелю, окрім вимірюваної, заземляють, для того, щоб зменшити вплив їх місткості на результати виміру. Вимір місткості на постійному струмі може бути застосований лише при такому обриві жил кабелю, коли перехідний опір в місці обриву перевищує 20 МОм.

З вітчизняних серійних пристроїв нині найбільш відповідним для виміру місткості є універсальний кабельний міст Р334.

Ємнісний метод по точності і зручності вимірів значно поступається імпульсному і повинен застосовуватися лише за відсутності імпульсних приладів.

Усі відомі топографічні методи відносяться до низькочастотних. Найбільш поширеним і важливим з них являється індукційний, використовуваний на КЛ і ВЛ, а також на внутрішніх проводках.

Індукційний метод уловлює характер зміни магнітного поля траси, що створюється струмом, що протікає по лінії. Вимірюється як струм промислової частоти і його вищі гармонійні складові, так і струм підвищеної частоти(0,4.10 кГц) спеціального генератора. До індукційних відносяться і спрямовані(фазочутливі) пристрої, що містять окрім датчиків магнітного поля ще і датчики електричного поля(наприклад, штирьові антени). Оператор з переносним приймальним пристроєм переміщається уздовж траси лінії, визначаючи за різними ознаками, чи знаходиться він до або після місця ушкодження. Іноді по ряду ознак можна визначити саме місце ушкодження.

Акустичні методи грунтовані на уловлюванні на трасі акустичних(механічних) коливань, що виникають на поверхні грунту або асфальтобетонного покриття при іскровому розряді в ізоляції КЛ. Оператор з акустичним датчиком і підсилювачем переміщається в зоні ± (15.40) м, виділеній дистанційним методом, і визначає місце максимального рівня прийому по індикатору або на слух за допомогою телефону. Іскровий розряд в місці ушкодження ізоляції створюється за допомогою спеціальних пристроїв, що підключаються на кінці КЛ.

Потенційні методи грунтовані на фіксації уздовж траси електричних потенціалів, що створюються такими, що протікають по оболонці КЛ і в землі струмами. Використовується постійний і змінний струми підвищеної частоти(звукового діапазону). Оператор переміщається по трасі з двома контактними стержнями або пластинами. У першому випадку здійснюється безпосередній вимір різниці потенціалів, в другому - через місткість пластинів. Пластини використовуються при асфальтобетонних покриттях на трасі КЛ. У переносний пристрій входять підсилювач і індикатор. Струм в пошкоджену жилу подається з кінця КЛ.

Електромеханічні методи грунтовані на фіксації механічних зусиль, що створюються за рахунок енергії струму КЗ. Можуть використовуватися електродинамічні зусилля між струмом в токоведущих частинах і струмом, що наводиться, в розташованому зблизька датчику і електромагнітні сили, прикладені до якоря з магнітного матеріалу. Електромеханічні пристрої(покажчики) встановлюються стаціонарно в РУ і на опорах ВЛ. Протікання струму КЗ через контрольований об'єкт сигнализируется за допомогою блинкера. Відновлення початкового стану покажчика у ряді конструкцій здійснюється автоматично при включенні ВЛ під напругу.

Акустичні, потенційні і електромеханічні методи зручно об'єднати в одну загальну групу так званих контактних методів.