Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет емкостных токов кабельной линии

Расчет емкостных токов присоединений в сети 6(10) кВ

В данной статье речь пойдет о расчете собственных емкостных токов для различных присоединений в сети 6(10) кВ с изолированной нейтралью.

Как известно через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) неповрежденных присоединений протекает собственный емкостной ток.

При однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) через ТТНП поврежденного присоединения будет протекать суммарный емкостной ток всех неповрежденных присоединений.

Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединения представлены на рис.1.

Исходя из выше изложенного, защиту от ОЗЗ выполняют отстраиваясь от собственного емкостного тока.

Расчет емкостных токов выполняется для следующих присоединений:

  • кабельные линии;
  • воздушные линии;
  • асинхронные и синхронные электродвигатели;
  • генераторы;

2. Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Модули токов в этих фазах Iв и Iс, учитывая определенные допущения С = СА = СВ = СС и U = UА = UВ = UС можно вычислить при помощи еще одной формулы: Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом: При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: , где Uср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.

Порядок расчёта параметров однофазного замыкания

Расчет емкостного тока замыкания предлагаем рассмотреть на примере типовых электрических подстанций с действующим напряжением 10 киловольт.

Для повышения точности проводимых при этом выкладок советуем воспользоваться методом, при котором за основу берётся показатель удельного ёмкостного тока. (С его рабочими значениями можно будет ознакомиться в одной из таблиц, приведённых в приложении). Формула, в соответствии с которой рассчитывается этот показатель, выглядит следующим образом:

Читать еще:  Монтаж светодиодной подсветки кухни выключатель

Uф – эта фазное напряжение 3-х фидерной электросети, киловольты,

Со – величины ёмкости каждой отдельной фазы по отношению к земле (микрофарады/километры).

Сразу же вслед за этим можно будет приступать к определению величины ёмкостной составляющей тока в самой фидерной линии:

По завершении основного расчёта переходим к определению параметров срабатывания защиты от перенапряжений (компенсационных токов).

При их проведении следует исходить из показателя емкостного тока защиты, определяемого по формуле:

где:
Кн – показатель надежности работы защиты (обычно он принимается равным 1,2),

Кбр – показатель так называемого «броска», учитывающий скачок тока в момент возникновения однофазного замыкания на землю (ОЗЗ),

Ic фидера макс. – емкостный ток подлежащего защите фидера.

Соблюдение неравенства, обозначенного в приведённой выше формуле, позволяет обеспечить условия, при которых даже при возникновении однофазного замыкания на землю защита не будет срабатывать.

Для реле ЭМ типа рекомендуемый показатель надёжности срабатывания защиты, как правило, выбирается равным 2 или 3 единицам. При этом в защитной схеме не предусматривается специальная временная задержка. При установке в этих цепях цифровых реле рабочее значение показателя Кбр = 1-1,5.

В заключение отметим, что для различных промышленных устройств фидерной защиты указанные параметры могут иметь значения, несколько отличающиеся от тех, что приведены в расчётах.

Непосредственные измерения

В существующих системах с изолированной нейтралью ток замыкания на землю может быть определен из опыта путем осуществления искусственного замыкания одной фазы на землю. Опыт может быть проделан на отходящей линии или на секции шин с использованием масляного выключателя для включения и отключения замыкания.
Между фазой и землей включается трансформатор тока с подходящим коэффициентом трансформации; на вторичную сторону включаются реле и амперметр. Реле отстраивается от ожидаемого тока замыкания на землю, но немедленно действует на отключение, если разовьется двойное замыкание на землю.


Рис. 287. Кривые для ориентировочного определения емкостного тока замыкания на землю.

Мы видели (см. § 1.2 гл. 6), что в компенсированных системах составляющие обратной последовательности практически отсутствуют; емкостный ток замыкания имеет хорошую синусоидальную форму. Остаточный ток замыкания содержит небольшую основную составляющую и очень небольшие высшие гармоники.
В некомпенсированных системах результат измерения тока замыкания может также зависеть от возрастаний напряжения и тока основной частоты, которые происходят благодаря наличию сосредоточенных индуктивностей на пути емкостного тока (например, благодаря тому, что основная часть емкостного тока протекает в кабельный участок через высоковольтные линии, реакторы и т. п.). Такой случай был описан в § 10.10.1 гл 2. Метод непосредственного измерения является основным только для сравнительно малых систем.

Расчет токовой отсечки линии

ТО может выполняться как с выдержкой времени (токовая отсечка с замедлением), так и без нее. При расчете ТО отстраивается от максимального тока короткого замыкания в конце защищаемой линии. ТО трансформатора также отсраивается от броска тока намагничивания. Формулы и более подробно про токовую отсечку написано здесь.

Для предотвращения воздействия сверхтоков и коротких замыканий, которые нельзя отключать с выдержкой времени, используется неселективная ТО без выдержки времени. Это применимо для защиты синхронных машин от КЗ на шинах, которое может привести к нарушению устойчивости параллельной работы ТГ с энергосистемой и нарушению энергоснабжения. Формула для определения тока срабатывания неселективной ТО:

В вышеприведенной формуле:

Uс.мин — междуфазное напряжение системы в минимальном режиме работы (0,9. 0,95), В

— уже знакомый коэффициент надежности = 1,1. 1,2

zс.мин — сопротивление системы до места установки отсечки, Ом

ko — коэффициент зависимости остаточного напряжения в месте установки отсечки от удаленности 3ф КЗ, определяется по зависимости графической

Читать еще:  Светодиод для индикации выключателя

Остаточное напряжение — это напряжение, при котором обеспечивается динамическая стойкость работы синхронных генераторов (Uост>0,6) и электродвигателей (Uост>0,5).

Данная неселективная ТО применяется совместно с автоматикой (АВР, АПВ), что обеспечивает быстродействие при отключениях опасных кз. Однако, для совместной работы необходимо выполнить ряд мероприятий:

  • отстроить ТО от токов намагничивания трансформаторов,
  • отстроить ТО от кз на шинах НН трансформаторов, находящихся в её зоне действия
  • согласовать ТО с предохранителями, выключателями и другими устройствами, находящимися в её зоне действия

Расчет емкостных токов кабельной линии

Система мониторинга марки «КМК-500» предназначена для комплексного непрерывного контроля технического состояния кабельных линий:

  • Контроль режимов работы линии на основании анализа профиля температуры с использованием оптоволоконных датчиков.
  • Контроль состояния кабеля по результатам измерения частичных разрядов с использованием высокочастотных датчиков.
  • Контроль состояния концевых и соединительных муфт по частичным разрядам при помощи акустических датчиков.
  • Регистрация и анализ емкостных токов утечки и уравнительных токов в экранах кабельной линии.

Почему нужен мониторинг кабельных линий?

  • Использование постоянного мониторинга кабельной линии дает возможность проведения оперативного контроля режимов работы линии по температуре и токам в экране.
  • Время развития дефектов в СПЭ изоляции сравнительно невелико, поэтому только постоянный мониторинг позволяет своевременно выявлять опасные дефекты в кабельных линиях.
  • Использование систем мониторинга позволяет предотвращать возникновение непредсказуемых аварийных режимов.
  • Благодаря встроенной системе технического состояния осуществляется минимизация затрат на эксплуатацию контролируемой кабельной линии.

Система мониторинга «КМК-500»

Достоинствами практического использования системы непрерывного мониторинга марки «КМК-500» (Комплексный Мониторинг Кабельных линий), предназначенной для контроля высоковольтных кабельных линий, являются:

  • Измерение температуры кабельной линии при помощи системы «ASTRO» с оптическим волокном. Она позволяет не только оценивать температурный режим работы и проводить диагностику зон кабеля с повышенным нагревом, но и определять возможность увеличения нагрузки на линию.
  • Выявление дефектов изоляции кабеля и муфт по частичным разрядам на ранних стадиях возникновения и развития, определение типа и опасности выявленного дефекта. Для этого используются диагностические приборы марок «CDR» (контроль состояния изоляции кабеля) и «ADM» (контроль состояния изоляции концевых и промежуточных муфт).
  • Локализация места возникновения дефекта в изоляции на работающей кабельной линии на основании анализа формы и времени прихода «прямых» и «отраженных» импульсов частичных разрядов (система CDR).
  • Проведение оперативного контроля емкостных и уравнительных токов, протекающих по броне кабельной линии. Знание этих параметров позволяет корректировать режимы работы контролируемой кабельной линии.

Конструктивное исполнение системы

Все оборудование системы мониторинга «КМК-500» располагается в монтажных шкафах трех типов, связанных оптоволоконными линиями. Конфигурация оборудования системы мониторинга зависит от места его установки, и реальной топологии контролируемой кабельной линии.

  1. Универсальный центральный шкаф системы мониторинга кабельных линий «КМК-500/1». В этом шкафу располагается промышленный компьютер с программным обеспечением мониторинга и диагностики, обеспечивающий комплексный подход к оценке состояния кабельной линии несколькими методами диагностики. В этом же шкафу располагаются сетевые средства связи с системой АСУ-ТП.Если шкаф «КМК-500/1» располагается рядом с концевыми муфтами контролируемой кабельной линии, то в нем могут монтироваться приборы систем «ASTRO», «CDR» и «ADM». Если это расстояние достаточно велико, то измерительные приборы, с целью уменьшения длины сигнальных кабелей, монтируются в дополнительном шкафу «КМК-500/2».
  2. Локальный измерительный шкаф «КМК-500/2» системы мониторинга, монтируемый в начале и, для длинных линий, в конце контролируемой кабельной линии.В шкафу «КМК-500/2» обычно располагаются измерительные приборы всех диагностических подсистем мониторинга «ASTRO», «CDR» и «ADM». При помощи оптических линий связи происходит сбор информации с «промежуточных» шкафов «КМК-500/3» и ее передача в главный шкаф системы мониторинга. Для повышения информативности регистрация сигналов в шкафах «КМК-500/2» синхронизируются по оптической линии или по сигналам системы GPS.
  3. Промежуточный измерительный шкаф системы мониторинга «КМК-500/3», используемый для контроля соединительных муфт. Шкаф монтируется на линии, рядом с контролируемыми муфтами, обычно в кабельных колодцах.В шкафу марки «КМК-500/3» монтируются приборы контроля состояния муфт «ADM» и датчики токов в экране кабеля.
Читать еще:  Юсб кабель куда какие провода

Информационное обеспечение «КМК-500»

Эффективность работы системы мониторинга в значительной степени зависит от использования специализированного программного обеспечения. Чем больше в программном обеспечении будет реализовано автоматизированных экспертных алгоритмов, тем выше будет практическая значимость работы всей системы мониторинга.

В состав системы мониторинга кабельных линий «КМК-500» входит программное обеспечение марки «iNVA-КМК», которое включает в себя:

  • Подпрограмму для синхронизации процессов регистрации первичных сигналов, и модуль сбора информации с удаленных диагностических датчиков и приборов мониторинга.
  • Подпрограмму обработки, визуализации, хранения и архивации первичной и диагностической информации о техническом состоянии кабельной линии.
  • Автоматизированную экспертную программу «КМК-Expert», формирующую комплексное диагностическое заключение о техническом состоянии линии, и выявленных дефектах, получаемое на основе информации от всех приборов и частных диагностических заключений.
  • Набор современных протоколов (МЭК 61850) и интерфейсов для обмена информацией с системой АСУ-ТП, обеспечивающих работу в условиях объекта с высоким уровнем внешних помех.

Конфигурация системы мониторинга

Полная поставка системы «КМК-500» предназначена для контроля кабельных линий тремя методами. Это метод контроля режимов работы по температуре кабельной линии, диагностика состояния и дефектов в изоляции на основе регистрации и анализа частичных разрядов, и по величинам токов в экранах кабельной линии.

Стандартно система «КМК-500» поставляется для контроля двух высоковольтных кабельных линий, состоящих из шести однофазных кабелей. При необходимости может быть поставлена система для контроля одной кабельной линии (три однофазных кабеля), или для большего количества кабельных линий.

Допустимая длина контролируемой кабельной линии составляет до 8 км, что определяется условиями работы системы температурного мониторинга. Для мониторинга кабельных линий большей длины (до 16 км) необходимо использовать систему «ASTRO» с более мощным лазером.

На приведенной схеме система температурного мониторинга марки «ASTRO» располагается в шкафу «КМК-500/1». Если расстояние от шкафа до кабельной линии достаточно велико, то эта система монтируется в шкафу «КМК-500/2», вместе с системами контроля частичных разрядов и токов в экранах.

Шкафы контроля изоляции соединительных муфт «КМК-500/3» располагаются вдоль кабельной линии, и информационно объединены в общую систему оптической линией. Эта же оптическая линия используется и для синхронизации процессов измерения частичных разрядов, что необходимо для точной локации мест возникновения дефектов в линии.

Место возникновения дефекта в изоляции кабельной линии определяется по разнице времени прихода импульса частичного разряда к двум приборам, расположенным по краям участка контролируемой кабельной линии.

Система мониторинга, предназначенная только для диагностики дефектов в изоляции кабельной линии, которая может поставляться отдельно, включает в себя приборы регистрации частичных разрядов и токов в экранах кабелей. При помощи системы мониторинга такой конфигурации также может контролироваться температура, но не всей кабельной линии, а только соединительных и концевых муфт.

Синхронизация процесса регистрации частичных разрядов в концевых шкафах «КМК-500/2» может производиться не только по оптической линии связи, но и по сигналам системы GPS, что предусмотрено в приборах марки «CDR». Это дает возможность для кабельных линий сравнительно небольшой длины не использовать промежуточные шкафы «КМК-500/3», и обойтись без соединительной оптической линии, проложенной вдоль кабельной линии.

Конфигурация системы мониторинга «КМК-500» применительно к конкретной кабельной линии определяется требованиями технического задания и реальной топологией контролируемой линии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector