Страница 7: РД 34.35.517-89. Методические указания по определению мест повреждения воздушных линий напряжением 110 кВ и выше с помощью фиксирующих приборов (52677)

Комплекс программ решает все задачи на основе единой базовой математической модели электрической сети (БМС), при этом в расчетных подрежимах могут реализовываться любые требуемые коммутационные изменения сети. Расчет расстояния может быть выполнен с использованием параметров как нулевой, так и обратной последовательности. В целях повышения оперативности ОМП в дополнение к БМС создается базовая модель линий. Описанный комплекс программ дополняется программным блоком автоматизированной проверки достоверности показаний фиксирующих приборов.

Обеспечение соответствия БМС действительному состоянию электрической сети (проведение необходимых коммутаций модели) должно быть поручено персоналу службы РЗА, выполняющему расчеты токов КЗ с помощью комплекса программ КИЭД. Возможны и другие способы обеспечения оперативного состояния базовой математической модели.

Эффективность использования ЭВМ для оперативного ОМП может быть значительно повышена в случае обеспечения передачи показаний фиксирующих приборов телеметрически с последующим их автоматическим вводом в ЭВМ. В результате появится возможность создания автоматизированной системы определения мест повреждения ВЛ.

При внедрении программ, решающих задачу ОМП ВЛ напряжением 110 кВ и выше, целесообразно исходить из двух положений: программа ОМП является частью комплекса программ для решения совокупности электротехнических задач, либо только для ОМП.

В первом случае комплекс программ имеет единую информационную базу (например, БМС) и выполняет по соответствующим программным модулям различные расчеты для целей ОМП ВЛ, релейной защиты, выбора электрооборудования и др. Во втором случае используется самостоятельная программа расчета расстояния до мест КЗ. Иногда такая программа дополняется модулем расчета параметров ВЛ. Здесь используется независимая информационная база.

В энергосистемах, где электрическая сеть состоит из большого количества ВЛ различных видов, имеющих сложные электромагнитные связи, для оперативного ОМП ВЛ необходимо применение комплекса программ Киевского института электродинамики.

В некоторых системах при относительно простой конфигурации электрической сети с небольшим количеством ВЛ напряжением 110 кВ и выше возможно использование программ, основанных на простых алгоритмах (в частности, отдельных расчетных выражений). Обязательным условием применения тех или иных программ ОМП должно быть наличие в их составе программного модуля проверки достоверности показаний фиксирующих приборов.

Приложение 1

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ

Точность определения мест повреждения ВЛ в значительной степени зависит от точности исходных параметров элементов электрической сети, к которым в первую очередь следует отнести воздушные линии электропередачи и силовые трансформаторы опорных и ответвительных подстанций. Эти параметры могут быть получены расчетным путем либо экспериментально.

1. Расчетное определение параметров

Параметры воздушных линий напряжением 110 кВ и выше не зависят от значений протекающих по ним токов и приложенных напряжений, так как в установившемся режиме промышленной частоты такие ВЛ можно считать линейными системами. Для расчета расстояния до мест КЗ обычно используются продольные удельные собственное и взаимное сопротивления и реже поперечные проводимости.

Расчет удельных параметров многопроводных однородных ВЛ, как правило, выполняется с использованием ЭВМ по специальным программам. Практическое распространение получили методы ОМП, использующие параметры нулевой и обратной последовательностей. Для вычисления удельных параметров ВЛ в целях получения соответствующих сопротивлений и проводимостей во ВНИИЭ-ВЦ ГТУ разработаны алгоритм и программа применительно к трехфазным воздушным линиям для любого числа параллельных цепей при наличии и отсутствии грозозащитного троса [7].

Применительно к промышленной частоте для реальных расстояний Dкк и Dкi с учетом того, что радиусы всех проводов ВЛ одинаковы, а также с приближенным учетом влияния удельного сопротивления земли удельные параметры с достаточной точностью определяются по формулам:

                                      (П1.1)

где  и  - соответственно удельные собственное и взаимное сопротивления, Ом/км;

R - активное сопротивление провода, Ом/км;

D = 93,24/ - фиктивная глубина протекания обратного тока в земле, м;

??з - проводимость земли, 1/(Ом×м);

а - радиус провода, м;

d - среднегеометрическое расстояние между проводами ВЛ, м.

При решении задачи ОМП в большинстве случаев используются параметры в симметричных координатах. Соответственно удельные сопротивления трехфазной ВЛ в схемах замещения прямой (1), обратной (2) и нулевой (0) симметричных составляющих вычисляются по формулам:

                                                    (П1.2)

В случае использования составляющих обратной последовательности каждая цепь ВЛ рассматривается отдельно, а взаимное влияние цепей не учитывается. Подробное изложение методов расчета параметров ВЛ приведено в [10].

К параметрам трансформаторов (автотрансформаторов) относятся их активное и индуктивное сопротивления. Активным сопротивлением можно пренебречь для всех задач ОМП по параметрам аварийного режима, поскольку отношение активного сопротивления к индуктивному для силовых трансформаторов во много раз меньше, чем для воздушных линий напряжением 110 кВ и выше. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы могут рассматриваться как сосредоточенные индуктивности.

В схемах замещения прямой (обратной) последовательности трансформаторы (автотрансформаторы) вводятся индуктивным сопротивлением, значение которого определяется напряжением короткого замыкания Uк. Если напряжение КЗ и индуктивное сопротивление трансформатора выразить в относительных единицах, то их значения будут равны, т.е. хт1* = Uк* [11]. Индуктивное сопротивление в именованных единицах соответственно равно

хт1 = хт1* ,                                                     (П1.3)

где Uном - номинальное напряжение сети, к которому приводится сопротивление трансформатора (высшее напряжение трансформатора), кВ;

Sном - номинальная мощность трансформатора, МВ??А.

Обычно в расчетах токов КЗ, а также при определении мест повреждения ВЛ по параметрам аварийного режима сопротивление нулевой последовательности трансформаторов хт0 принимается равным сопротивлению прямой последовательности хт1. Однако [11] сопротивление хт0 для наиболее распространенных трехстержневых трансформаторов с соединением обмоток Y0/D несколько меньше сопротивления хт1, что может в ряде случаев приводить к недопустимой погрешности расчетов.

Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов составляет 80 - 91 % сопротивления прямой последовательности. При отсутствии данных следует принимать для трехфазных трансформаторов хт0 = (0,85 - 0,9) хт1, а для автотрансформаторов значение хт0 должно уточняться экспериментально [10].

2. Экспериментальное определение параметров

При экспериментальном определении полного сопротивления прямой (обратной) последовательности одноцепной воздушной линии длиной не более 120 - 170 км напряжение промышленной частоты следует поочередно подавать с одного конца ВЛ на две фазы (А-В, В-С и С-А). Значение напряжения обычно не превышает 380 В, при этом используется разделительный трансформатор. На другом конце линии все три фазы необходимо объединить и соединить с «землей». Во время опыта необходимо измерять напряжение, ток и активную мощность, что позволяет определить модуль и угол сопротивления ВЛ.

При определении сопротивления нулевой последовательности линий длиной не более 100 - 150 км все три фазы следует объединить с обоих концов, а напряжение подавать между объединенными фазами и землей. Необходимо измерять те же величины, что и при определении сопротивления прямой последовательности.

По данным испытаний были уточнены полные удельные сопротивления нулевой () и прямой () последовательностей ВЛ, а также сопротивления взаимоиндукции двухцепной ВЛ . Экспериментальные значения  различаются в зависимости от района прохождения ВЛ на 8 - 25 %, для значений  это различие не превышает 5 %, а значение  не зависит от района и меньше расчетного на 20 %. Одновременно были вычислены значения фиктивной глубины залегания обратного тока в земле D, которая зависит от района прохождения ВЛ в пределах одной энергосистемы [13].

Для двухцепных линий сопротивления  и  следует определять по данным измерений, выполняемых таким же образом, как и для одноцепной линии. Следует при этом учитывать, что при проведении измерений на одной из цепей другая может быть заземлена только в одной точке. Для определения сопротивления взаимоиндукции  между двумя цепями в схеме замещения нулевой последовательности необходимо производить те же измерения, что при определении сопротивления . При этом все три фазы второй цепи должны быть объединены и заземлены с обоих концов. Определенное таким образом сопротивление нулевой последовательности одной цепи отличается от сопротивления, полученного при отключенной и не заземленной с двух концов другой цепи. Между ними существует соотношение, учитывающее влияние взаимоиндукции, по выражению

 =  - ,

откуда сопротивление взаимоиндукции равно

 = ,                                           (П1.4)

где  - сопротивление нулевой последовательности одной цепи при отключенной и не заземленной с двух концов другой;

 - сопротивление нулевой последовательности одной цепи при отключенной и заземленной с двух концов другой.

Возможен и другой способ экспериментального определения сопротивления взаимоиндукции. В этом случае при подаче напряжения на объединенные между собой фазы и «землю» одной цепи (как и в предыдущем случае) следует измерять наведенное напряжение между одной фазой и «землей» другой цепи. Сопротивление  необходимо определять по формуле

 = ,                                                        (П1.5)

где  - наведенное фазное напряжение, В;

 - ток в фазном проводе, где измерялось наведенное напряжение, А.

Индуктивное сопротивление прямой (обратной) последовательности трансформаторов и автотрансформаторов, принимаемое равным напряжению КЗ в относительных единицах, определяется известными способами [11]. В условиях энергосистем сопротивления нулевой последовательности иногда можно определить по данным измерений при искусственном КЗ фазы на землю со стороны обмотки, нейтраль которой заземлена. Необходимо измерять значения напряжения и тока нулевой последовательности с помощью осциллографов или фиксирующих приборов. Частное от деления первой величины на вторую и есть значение сопротивления. Измерения следует производить на стороне обмотки высшего напряжения трансформатора, который для удобства измерений работает последовательно с воздушной линией в тупиковом режиме.

Рис. П1.1. Схема измерений при испытаниях

Для определения сопротивления нулевой последовательности большого числа трансформаторов может быть использован способ измерения на отключенном от сети трансформаторе [12]. Сопротивление хт0 следует определять на основе данных измерений, проводимых по схеме, показанной на рис. П1.1.

Измерения необходимо выполнять для каждого положения переключателя ответвлений при нескольких значениях тока от сети 0,22/0,38 кВ регулируемого напряжения. Поскольку активным сопротивлением обмоток трансформатора можно пренебречь, полное сопротивление практически равно его индуктивному сопротивлению, которое может быть рассчитано по формуле

хт0 = ,                                                           (П1.6)

где U0 и I0 - измеряемые при опытах соответственно напряжение, В и ток, А.

В качестве действительного сопротивления следует принимать среднее значение по данным измерений при разных токах.

Для проверенных трансформаторов с диапазоном регулирования: на стороне 110 кВ ?? 42,5 % сопротивление нулевой последовательности в зависимости от положения переключателя ответвлений следует определять по формуле

хт0 =  хт0,ср,                                               (П1.7)

с диапазоном регулирования ?? 91,78 %

хт0 =  хт0,ср,                                                (П1.8)

где 0,052; 0,042; 0,048 и 0,036 - постоянные коэффициенты;

N - порядковый номер положения переключателя ответвлений;

хт0,ср - сопротивление нулевой последовательности при среднем положении переключателя ответвлений.

В табл. П1.1 приведены данные экспериментального определения сопротивления нулевой последовательности трансформатора мощностью 15 МВА (115  9??1,78 % / 38,5 ?? 22,5 % / 11 кВ, Uк, вн = 17,28 %) для всех положений переключателя ответвлений и соответствующие значения сопротивлений, полученные на основании выражения (П1.8). Расчетные значения близки к экспериментальным, при этом максимальная погрешность не превышает +3,8 %. Кроме того, погрешности расчета для двух крайних положений переключателя практически одинаковы.

Таблица П1.1

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора