Isolationsüberwachung in Netzwerken mit isoliertem Neutralleiter

In Netzen mit isoliertem oder geerdetem Neutralleiter sind im Normalbetrieb die Spannungen aller drei Phasen gegen Erde gleich der Phasenspannung.

Bei einem einphasigen Erdschluss ist die Spannung der fehlerhaften Phase gegen Erde Null und die Spannung der fehlerfreien Phasen steigt gegen die Phase an. In diesem Fall ändern sich die verketteten Spannungen nicht. Solche Netze können weiterhin in Betrieb bleiben, da Schäden schwer zu erkennen sind. Ein Langzeitbetrieb in diesem Modus ist nicht akzeptabel, da es bei versehentlicher Zerstörung der Isolierung der intakten Phase zu einem zweiphasigen Kurzschluss mit unerwünschten Folgen kommt.

Zur Überwachung des Isolationszustandes in Netzen mit einer Spannung von bis zu 1 kV werden drei sternförmig geschaltete Voltmeter verwendet, deren Sternpunkt geerdet ist (Abb. 1, a).

Reis. 1.Einpoliger Erdschluss an zwei Stellen: Isolationskontrolle mit Voltmetern, a – Leitungsanschluss mit Stromwandler, b – Relaisschutz, c – Isolationskontrolle mit Voltmetern, d – Isolationskontrolle mit Alarmrelais, Q – Schalter, KA – Relais für Strom, KL – Zwischenrelais, SQ – Hilfskontakt des Leistungsschalters, YAT – ​​Magnetventil zur Freigabe des Leistungsschalters, KH – Signalrelais, V – Voltmeter, R – Widerstand.

V Netzwerke mit isoliertem Neutralleiter Die Isolationskontrolle ist mit drei Voltmetern einfach. Die Voltmeter werden an die Klemmen der Hauptsekundärwicklung eines dreiphasigen Dreiwicklungs-Spannungstransformators angeschlossen. Für den gleichen Zweck können auch einphasige Spannungswandler eingesetzt werden.

In Netzen mit Spannungen über 1 kV wird zur Überwachung ein NTMI-Spannungswandler eingesetzt, der über zwei Sekundärwicklungen verfügt. Eine im Stern geschaltete Spule dient zur Spannungsmessung, die zweite im offenen Dreieck mit den Anschlüssen aΔ – HCΔ geschaltete Spule dient der Isolationskontrolle unter Einbeziehung eines Isolationskontrollrelais.

Als Relais wird ein Spannungsrelais verwendet. KV wirkt auf das Signal (Abb. 2).

Reis. 2. Isolationskontrollschemata in Wechselstromkreisen in einem Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter: O, A, B, C – Wicklungen, V – Voltmeter, T – NTMI-Transformator, KV – Isolationskontrollrelais

Im Normalmodus liegt die Spannung an den Anschlüssen dieser Spule nahe bei Null. Im Falle der Erdung einer Phase im Primärnetz wird die Spannungssymmetrie unterbrochen und an der im offenen Dreieck geschalteten Wicklung tritt eine Spannung auf, die ausreicht, um das Spannungsrelais zu betätigen, was eine Fehlfunktion signalisiert.

Im Falle eines Phasenisolationsfehlers (Kurzschluss gegen Erde) sinken die Voltmeterwerte dieser Phase und die Voltmeterwerte der anderen beiden intakten Phasen steigen. Im Falle eines Metallerdungsfehlers zeigt das Voltmeter der beschädigten Phase Null an, in anderen Phasen erhöht sich die Spannung um das 1,73-fache und die Voltmeter zeigen Netzspannungen an.

Auch das Bedienpersonal des Umspannwerks kann durch den Betrieb der Signalgeräte von einer Verletzung der Phasentrennung erfahren. Als Meldegerät dient ein Isolationsüberwachungsrelais N, das an die im offenen Dreieck geschalteten Klemmen der zusätzlichen Sekundärwicklung des NTMI-Spannungswandlers angeschlossen ist. Bei Erdung an den Anschlüssen dieser Spule entsteht eine Nullspannung 3U0, das Relais H zieht an und gibt ein Signal (Abb. 3).

In Netzen, in denen die Kompensation kapazitiver Ströme zur Erde über Lichtbogenunterdrückungsdrosseln erfolgt, werden die Phase-Erde-Signalgeber an die Signalwicklung der Lichtbogendrossel oder an einen am geerdeten Ausgang der Lichtbogendrossel installierten Stromwandler angeschlossen An diese Wicklung kann eine Signallampe angeschlossen werden, die aufleuchtet, wenn im Netz ein Erdschluss auftritt. Die Signalleuchte ist direkt im Antrieb des Löschdrossel-Trennschalters eingebaut.

Reis. 3. Kontrolle des Isolationszustands in Netzwerken mit isoliertem Neutralleiter: 1 – Leistungstransformator; 2 – Spannungsmesstransformator; H – Spannungsrelais

Erdfehler finden

In Netzen mit isoliertem Neutralleiter und mit Kompensation kapazitiver Ströme ist es möglich, das Netz bei Vorliegen eines Erdschlusses zu betreiben.Allerdings erhöht der langfristige Betrieb des Netzes mit erhöhter Spannung auf unbeschädigten Phasen die Unfallwahrscheinlichkeit, und der Drahtbruch und der Sturz auf den Boden stellen eine Gefahr für Menschen dar. Daher erfolgt die Erkennung und Beseitigung des Leiter-Erde-Fehlers so schnell wie möglich. Einfache Erdsignalgeräte im Netzwerk können die Lage der Phase-Erde nicht bestimmen, da alle Abschnitte des Netzwerks über die Sammelschienen der Umspannstation elektrisch miteinander verbunden sind.

Selektive Signalgeräte USZ-2/2, USZ-ZM dienen zur Bestimmung des Stromkreises mit Erdung. Diese Geräte enthalten normalerweise einen Filter für höhere Harmonische und ein Zifferblatt. Der Oberwellenfilter arbeitet mit einer Frequenz von 50 oder 150 Hz (50 Hz für Netze ohne Kompensation kapazitiver Ströme, 150 Hz für Netze mit Kompensation kapazitiver Ströme).

Das Signalgerät wird auf der Schalttafel des Umspannwerks oder im Flur der Schaltanlage b — 10 kV installiert und die Nullstromwandlerkreise (TTNP) der Kabelleitungen daran angeschlossen (Abb. 4).

Die Einstellung des Alarmgeräts (Kontrollprüfung) erfolgt im normalen Netzbetrieb (keine Erdung), indem mit dem Gerät die Höhe der Oberschwingungsströme und Unsymmetrieströme bei einer Frequenz von 150 Hz gemessen wird. Wenn eine defekte Verbindung gefunden wird, werden die Gerätewerte mit diesen Indikatoren verglichen.

Wenn im Netzwerk ein stabiler Erdschluss auftritt, misst das Wartungspersonal der Umspannstation nacheinander die höheren Oberschwingungsströme in allen Verbindungen und wählt die Verbindung aus, in der der Strom am höchsten ist.

Reis. 4.Einphasiges Erdschlusssignalisierungsschema mit USZ

Nach Feststellung der beschädigten Verbindung werden Maßnahmen ergriffen, um den Ort des Erdschlusses zu finden und zu beseitigen. HSS-Geräte ermöglichen die manuelle Identifizierung einer fehlerhaften Verbindung. In jüngster Zeit wurden jedoch Geräte entwickelt, die automatisch die stabile Phase-Erde-Fehlerverbindung ermitteln und Informationen über telemechanische Kanäle an die Leitstellen der Stromnetze übermitteln. Ein Erdschlussmeldesatz vom Typ KSZT-1 (kürzlich KDZS) wurde entwickelt und findet breite Anwendung.

Ein vereinfachtes Blockschaltbild des Geräts KSZT-1 (KDZS) ist in Abb. dargestellt. 5.

Das Gerät besteht strukturell aus drei Hauptblöcken:

— BL-Logik,

— Kommutierung K

— UM-Anzeige.

Letzteres wird am Dispatchpunkt der Stromübertragungsnetze installiert. BL- und K-Blöcke werden im Umspannwerk installiert.

Wenn im Netzwerk ein Erdschluss auftritt, wird die Nullspannung 3U0 von der Wicklung des Spannungswandlers dem Nullspannungsblock von BNNP zugeführt und schaltet den BL-Logikblock ein, wenn der Wert den angegebenen Wert überschreitet. Der Logikblock steuert den Betrieb des elektronischen Schalters K, der die Nullstromwandler TTNP sequentiell gleichrichtet.

Am Ende der TTNP-Abfrage wird im Logikblock die Verbindung mit dem höchsten Pegel höherer Harmonischer ermittelt, deren Nummer im Binär-Dezimal-Code vom telemechanischen Gerät KP-DP an die Zentrale übertragen wird. In der Leitstelle wird dieses Signal in einem Decoder in eine zweistellige Zahl umgewandelt, die auf dem UN-Display angezeigt wird und anhand derer der Fahrdienstleiter visuell die Nummer der Erdverbindung ermittelt.Wenn der Erdschluss verschwindet, kehrt das gesamte Gerät automatisch in seine ursprüngliche Position zurück.

Reis. 5. Blockschaltbild des Gerätes KSZT-1 (KDZS)

Der Dispatcher hat die Möglichkeit, Informationen über die unterbrochene Verbindung erneut abzurufen, indem er die Taste „Reset“ drückt. Darüber hinaus ermöglicht das Gerät dem Betriebspersonal im Unterwerk, durch manuelle Abfrage des TTNP nach einer unterbrochenen Verbindung zu suchen. Der Einsatz dieses Geräts kann die Zeit für die Suche nach einem beschädigten Netzwerkabschnitt erheblich verkürzen und die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung verringern.