Geräte zur Fehlerortung an Freileitungen
In elektrischen Netzen sind Geräte zur Ortung von Fehlerstellen weit verbreitet, vor allem an Freileitungen Spannung von 10 kV und mehr, basierend auf der Messung von Notbetriebsparametern. Diese Geräte lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen, die zur Ortung von Schadensstellen im Kurzschlussfall und zur Erdung dienen.
Ermittlung der Fehlerorte im Kurzschlussfall
Die Ortung eines Kurzschlusses auf den Leitungen ist besonders wichtig, da die Unterbrechung der Leitung im Falle einer dauerhaften Beschädigung mit einer Unterversorgung mit Strom und Sachschäden für die Verbraucher verbunden ist. In diesen Fällen hat die Beschleunigung der Schadensersatzforderung einen großen wirtschaftlichen Effekt.
Geräte zur Beschleunigung der Suche und Ortung von Kurzschlüssen lassen sich nach dem Funktionsprinzip in zwei Untergruppen einteilen:
1) Befestigungsvorrichtungen zur Bestimmung der Entfernung zum Schadensort, automatische Messung und Fixierung der relevanten elektrischen Größen im Notbetrieb;
2) Geräte zur Feststellung beschädigter Leitungsabschnitte (Netzsensoren, Kurzschlussanzeiger, automatische Überwachung und Fixierung von Änderungen elektrischer Werte im Notbetrieb).
Es wurden verschiedene Arten von Fixiervorrichtungen entwickelt, von denen sich einige erfolgreich im Einsatz befinden. In ländlichen Verteilungsnetzen mit einer Spannung von 10 kV werden Geräte vom Typ FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP usw. verwendet. Weit verbreitet ist auch das Gerät vom Typ FMK-10.
Da die Befestigungsvorrichtungen eine automatische Messung und Fixierung elektrischer Größen während eines Kurzschlusses ermöglichen, müssen sie bestimmte Anforderungen erfüllen, insbesondere die folgenden: Die Messung muss abgeschlossen sein, bevor die beschädigten Leitungsabschnitte vom Relaisschutz getrennt werden, d. h. Innerhalb von etwa 0,1 s muss das Gerät den Wert der festen elektrischen Größe für eine Zeit aufrechterhalten, die für das Eintreffen des Einsatzteams im Umspannwerk (ohne Dauerbetrieb) ausreicht, d. h. nicht weniger als 4 Stunden, ein automatischer selektiver Start der Geräte sollte vorgesehen sein, so dass der beobachtete Wert nur bei Notstopps der Leitungen fixiert wird, das Gerät sollte eine gewisse Messgenauigkeit bieten (normalerweise sollte der relative Messfehler nicht so sein). 5 % überschreiten usw.
Eine der einfachsten Möglichkeiten zur Befestigung von Geräten ist ein Kurzschlussstrommessgerät. Um den Abstand zum Ort des Kurzschlusses zu bestimmen, können Sie außerdem das Problem lösen, das bei der Berechnung des Stroms berücksichtigt wird des Kurzschlusses und die bekannten Werte von Strom und Spannung des Kurzschlusswiderstandes bis zum Kurzschlusspunkt müssen genau bestimmt werden. Wenn man diesen Widerstand kennt, ist es nicht schwer, bei bekannten Netzwerkparametern die Entfernung zum Kurzschlusspunkt zu ermitteln.
Am gebräuchlichsten sind Befestigungsgeräte mit sogenanntem elektrischem Speicher. Sie basieren auf der Verwendung eines Speicherkondensators. Darüber hinaus wird der Speicherkondensator während eines Kurzschlussvorgangs schnell auf eine Spannung aufgeladen, die proportional zum Wert des erfassten Kurzschlussstroms (oder der entsprechenden Spannung) ist. Anschließend wird im nächsten Schritt das Lesegerät mit dem Speicherkondensator verbunden, der das Langzeitspeicherelement steuert. Auf diese Weise werden die oben genannten Anforderungen an eine schnelle Messung gewährleistet, bevor die Leitung unter der Wirkung des Relaisschutzes abgeschaltet wird, und die Fähigkeit, einen festen Wert über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Nach diesem Prinzip wurden die oben genannten Geräte vom Typ FIP entwickelt, die in ländlichen 10-kV-Netzen Anwendung fanden.
Um den praktischen Einsatz von Geräten mit festem Kurzschlussstrom zu erleichtern, ist es nicht erforderlich, jedes Mal im Notfall Berechnungen für Gleichgewichtsstromkurven durchzuführen.Gleichzeitig werden die Kurzschlussströme für eine ausreichend große Anzahl von Punkten auf jeder Ausgangsleitung im Voraus berechnet und entsprechend den Berechnungsergebnissen ein äquivalenter Strom in den Leitungskreis eingespeist. Kurven des Hauptteils der Leitung und Zweige mit gleichen Werten der Kurzschlussströme. Nachdem das Gerät gemäß dem Liniendiagramm mit Äquinoktiumsstromkurven einen bestimmten Kurzschlussstromwert festgelegt hat, bestimmt es direkt den Fehlersuchbereich.
Die einfachsten Geräte vom Typ FIP, die den Strom von Kurzschlüssen aufzeichnen, weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, darunter die folgenden: Zur Bestimmung des Abstands zum Kurzschlusspunkt sind zusätzliche Berechnungen oder die vorläufige Erstellung gleicher Stromkurven erforderlich, die Genauigkeit Die Messung (Gerätefehler) wird durch den Kontaktwiderstand an der Fehlerstelle (hauptsächlich den Lichtbogenwiderstand), den Netzspannungspegel, den Wert des Laststroms (das Gerät misst tatsächlich den gesamten Last- und Kurzschlussstrom) usw. beeinflusst .
Klemm-Ohmmeter sind perfekter, insbesondere solche, die die Reaktanz messen. Bei der Messung des Widerstands, also des Verhältnisses von Spannung zu Strom, ist es möglich, den Einfluss sich ändernder Spannungspegel auf die Genauigkeit der Messung deutlich zu reduzieren. Die Messung der Reaktanz reduziert auch den Einfluss des Lichtbogenwiderstands an einem meist aktiven Kurzschlusspunkt und ermöglicht die Vervollständigung einer instrumentierten Skala in Kilometern. Wenn die Geräte zusätzlich den Laststrom vor dem Kurzschlussbetrieb messen, ist es möglich, den Einfluss des Laststroms zu berücksichtigen und entsprechend zu reduzieren.
Im Gegensatz zu Klemmamperemetern und Voltmetern misst ein Ohmmeter nicht eine, sondern zwei Größen (Strom und Spannung), die seinem Eingang zugeführt werden. Um den Nebenschlusseffekt der Last zu reduzieren, kann der Laststrom vor dem Auftreten eines Kurzschlusses separat gemessen werden. Alle diese Werte werden nach dem oben diskutierten Prinzip fixiert (gemerkt) (in diesem Fall werden die Ströme vorab in ihnen proportionale Spannungen umgewandelt) und dann mithilfe spezieller Schaltkreise (Umwandlungsblöcke) in Signale umgewandelt proportional zum Widerstand (gesamt, reaktiv, unter Berücksichtigung des Stroms der vorherigen Last) usw.). Da der reaktive (induktive) Widerstand der Leitungen kaum von der Querschnittsfläche der verwendeten Drähte abhängt, sind die Skalen dieser Geräte in Kilometern eingeteilt. Zu diesen Geräten gehören Befestigungs-Ohmmeter wie FMK-10, FIS usw.
Geräte zur Erkennung beschädigter Freileitungen
Mit Hilfe solcher Geräte können Sie die Suchrichtung nach Kurzschlussstellen an Freileitungen mit einer Spannung von 10 – 35 kV bestimmen. Die Geräte werden in der Regel im Leitungszweig installiert – am ersten Träger nach dem Anschlusspunkt. Sie erfassen das Auftreten eines Kurzschlusses, wenn dieser in einer Abzweigung oder einem Abschnitt der Hauptleitung für den Installationsort des Geräts auftritt. Bei der Suche nach einem Kurzschluss auf der unterbrochenen Leitung erhalten sie von diesen Geräten Informationen über das Vorhandensein (das Gerät ist ausgelöst) oder das Fehlen (funktioniert nicht) eines Kurzschlusses hinter dem Installationsort.In Stromnetzen sind Indikatoren für beschädigte Bereiche vom Typ UPU-1 und fortschrittlichere und zuverlässigere Kurzschlussindikatoren vom Typ UKZ weit verbreitet.
Der Indikator erkennt das Auftreten eines Kurzschlusses bei Verwendung eines magnetischen (Induktions-)Stromsensors, der im Bereich von Drähten installiert ist, jedoch keine direkte Verbindung zu diesen aufweist. Ein Indikator gibt Auskunft über alle Arten von Phase-Phase-Kurzschlüssen.
Der Anzeiger vom Typ UKZ besteht aus einer Führungseinheit, die neben dem Magnetsensor einen elektronischen Steuerkreis und einen Magnetanzeiger enthält.
Wenn hinter dem Installationsort ein Kurzschluss auftritt, wird dieser durch den Einschaltstrom des Kurzschlusses ausgelöst, wodurch sich die Anzeigefahne mit der leuchtend orangefarbenen Seite zum Beobachter dreht und in dieser Position verbleibt, wenn die Leitung unterbrochen wird der Schutz.
Nach Aktivierung der Leitung (bei erfolgreicher automatischer Schließung oder nach Behebung der Störung) kehrt die Meldefahne automatisch in ihre Ausgangsposition zurück. Die Rückkehr der Flagge ist auf die kapazitive Auswahl der Netzspannung mithilfe des Antennenkonverters zurückzuführen.
Die Anbringung von Schildern ermöglicht es dem Servicepersonal, im Falle einer Leitungsbeschädigung die Abzweigpunkte zu umgehen und nach Feststellung eines beschädigten Bereichs nur den kurzgeschlossenen beschädigten Bereich und nicht die gesamte Leitung zu finden. Es wird empfohlen, Zeiger sowohl bei fehlenden als auch bei vorhandenen Befestigungsvorrichtungen zu setzen, um den Abstand zum Kurzschlusspunkt zu bestimmen.Im zweiten Fall wird die Suche nach Hinweisen beschleunigt, da aufgrund der Verzweigung ländlicher Leitungen mit 10-kV-Messgeräten nicht ein, sondern in der Regel mehrere Kurzschlusspunkte (an der Hauptleitung und an verschiedenen Abzweigungen) ermittelt werden.
Geräte zur Ortung eines einphasigen Erdkurzschlusses
Einphasige Erdschlüsse sind die häufigste Fehlerart. In ländlichen 10-kV-Verteilungsnetzen, die mit einem isolierten Neutralleiter betrieben werden, sind einphasige Erdschlüsse mit relativ niedrigen Strömen keine Kurzschlüsse. Wenn sie auftreten, ist es daher zulässig, die Leitung für die für die Behebung des Fehlers erforderliche Zeit nicht abzuschalten.
Es ist jedoch notwendig, Fehler möglichst schnell zu lokalisieren und zu beheben, da aus einem einphasigen Erdschluss ein zweiphasiger werden kann. Letzteres stellt einen Kurzschluss dar und wird durch den Schutz deaktiviert, was zu einem Stromausfall für die Benutzer führt.
Darüber hinaus sind Bodenschäden möglich, beispielsweise wenn ein Draht reißt und auf den Boden fällt, was eine große Gefahr für das Leben von Menschen und Tieren darstellt. Gleichzeitig können Erdschlüsse durch versteckte Schäden, beispielsweise durch interne Schäden, auftreten Rissige Isolatorenwenn es keine äußeren Anzeichen eines Kurzschlusses gibt und dieser visuell nur sehr schwer zu erkennen ist. Daher wurden spezielle Geräte entwickelt – tragbare Geräte, die das Auffinden des Schadensortes einfacher und schneller machen.
Das Funktionsprinzip tragbarer Geräte, die in elektrischen Netzen mit einer Spannung von 10 kV verwendet werden, basiert auf der Messung der höheren harmonischen Komponenten des Erdschlussstroms.Der deutlich höhere Anteil an Oberschwingungen im Spektrum der Erdschlussströme im Vergleich zu Lastströmen gewährleistet einen effizienten Betrieb dieser Geräte.
In ländlichen Stromnetzen mit 10 kV werden Geräte vom Typ „Search“ (nicht mehr erhältlich) und weiterentwickelte „Wave“ und „Probe“ verwendet. Bei den „Search“- und „Wave“-Geräten sind die Hauptelemente ein magnetischer (induktiver) Sensor, der das Auftreten (Amplitudenanstieg) harmonischer Komponenten des Stroms erkennt, ein Filter mit höheren Harmonischen, der diejenigen durchlässt, für die das Gerät zuständig ist konfiguriert ist, sorgt der Verstärker für die nötige Signalverstärkung und ein Messgerät, das das resultierende Signal erzeugt.
Der Ort des Erdschlusses in der Leitung wird wie folgt ermittelt. Wenn die Leitungsumgehung am Umspannwerk beginnt, werden Messungen am Leitungsausgang des Umspannwerks durchgeführt und das Gerät unter der Leitung platziert. Die gestrichelte Linie wird durch die maximale Abweichung der Nadel des Messgeräts bestimmt. Durch Messungen an den Verzweigungspunkten der beschädigten Leitung wird auf die gleiche Weise der beschädigte Ast bzw. Stammabschnitt ermittelt. Hinter dem Ort des Erdschlusses nehmen die Messwerte des Geräts stark ab, was den Fehlerort bestimmt.
Das „Probe“-Gerät ist ein Richtgerät, das heißt, es ermöglicht nicht nur die Bestimmung des Ortes des Erdschlusses, sondern auch die Suchrichtung, was von Interesse ist, wenn die Suche nicht von der Umspannstation, sondern von einer anderen aus beginnt Punkt der beschädigten Leitung. Seine Funktionsweise basiert auf einem Vergleich der Spannungs- und Stromphasen der 11. Harmonischen (550 Hz).Daher verfügt die „Probe“ zusätzlich zu den angegebenen Grundelementen über ein Phasenvergleichsorgan und das Ausgangsmessgerät über eine Skala mit Null in der Mitte.