Dispositivos para la localización de averías en líneas eléctricas aéreas

En las redes eléctricas, los dispositivos para determinar los lugares de falla están muy extendidos, principalmente en líneas de alta tensión voltaje de 10 kV y más, basado en la medición de los parámetros del modo de emergencia. Estos dispositivos se pueden dividir en dos grupos principales, diseñados para localizar lugares de daño en caso de cortocircuito y puesta a tierra.

Determinación de las ubicaciones de fallas en caso de un cortocircuito

Determinar la ubicación de un cortocircuito en las líneas es particularmente importante, ya que la interrupción de la línea en caso de daño permanente está asociada con el suministro insuficiente de energía eléctrica y daños materiales a los consumidores. En estos casos, agilizar la búsqueda de daños tiene un gran efecto económico.

Dispositivos para acelerar la búsqueda y determinar la ubicación de cortocircuitos según el principio de funcionamiento, se puede dividir en dos subgrupos:

1) dispositivos de fijación para determinar la distancia al lugar del daño, medición automática y fijación de las magnitudes eléctricas relevantes durante el funcionamiento de emergencia;

2) dispositivos para determinar secciones de líneas dañadas (sensores de red, indicadores de cortocircuito, monitoreo automático y fijación de cambios en los valores eléctricos durante la operación de emergencia).

Se han desarrollado varios tipos de dispositivos de fijación, varios de los cuales funcionan con éxito. En las redes de distribución rural con una tensión de 10 kV, se utilizan dispositivos del tipo FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP, etc. El dispositivo tipo FMK-10 también se usa ampliamente.

Dado que los dispositivos de fijación proporcionan medición automática y fijación de magnitudes eléctricas durante un cortocircuito, deben cumplir ciertos requisitos, en particular los siguientes: la medición debe completarse antes de desconectar las secciones dañadas de la línea de la protección del relé, es decir, dentro de aproximadamente 0,1 s, el dispositivo debe mantener el valor de la cantidad eléctrica fija durante un tiempo suficiente para la llegada a la subestación (sin servicio permanente) del equipo de campo operativo, es decir no menos de 4 horas, se debe proporcionar el inicio selectivo automático de los dispositivos, de modo que el valor observado se fije solo en caso de paradas de emergencia de las líneas, el dispositivo debe proporcionar una cierta precisión de medición (generalmente el error de medición relativo no debe superar el 5%), etc.

Una de las opciones más simples para reparar dispositivos: un dispositivo de medición de corriente de cortocircuito... Además, para determinar la distancia a la ubicación del cortocircuito, puede resolver el problema, lo contrario de lo que se tiene en cuenta al calcular la corriente. de cortocircuito, y los valores conocidos de corriente y voltaje de resistencia de cortocircuito al punto de cortocircuito deben determinarse con precisión. Conociendo esta resistencia, no es difícil, con parámetros de red conocidos, encontrar la distancia al punto de cortocircuito.

Los más comunes son dispositivos de fijación con la llamada memoria eléctrica... Se basan en el uso de un condensador de almacenamiento. Además, durante un proceso de cortocircuito, el condensador de almacenamiento se carga rápidamente a un voltaje proporcional al valor de la corriente de cortocircuito detectada (o voltaje correspondiente). Luego, en el siguiente paso, el lector se conecta al capacitor de almacenamiento que controla el elemento de memoria a largo plazo. De esta forma, se garantizan los requisitos anteriores para una medición rápida antes de que la línea se apague bajo la acción de la protección del relé y la capacidad de mantener un valor fijo durante mucho tiempo.

Sobre este principio, se desarrollaron los dispositivos anteriores del tipo FIP, que encontraron aplicación en redes rurales de 10 kV.

Para facilitar el uso práctico de dispositivos que son corrientes de cortocircuito fijas, de modo que no sea necesario realizar cálculos cada vez que se presenten curvas de corriente de equilibrio de emergencia.Al mismo tiempo, las corrientes de cortocircuito se calculan de antemano para un número suficientemente grande de puntos en cada línea de salida y, de acuerdo con los resultados del cálculo, se aplica una corriente equivalente al circuito de línea. curvas de la parte principal de la línea y ramas con valores iguales de corrientes de cortocircuito. Después de que el dispositivo corrige cierto valor de corriente de cortocircuito, de acuerdo con el diagrama de líneas con curvas de corriente de equinoccio, determina directamente el área de búsqueda de fallas.

Los dispositivos más simples del tipo FIP, sin embargo, registran la corriente de los cortocircuitos tienen una serie de desventajas, entre ellas las siguientes: para determinar la distancia al punto de cortocircuito, cálculos adicionales o construcción preliminar de curvas de corriente iguales, la precisión de medición (error del instrumento) se ve afectado por la resistencia de contacto en la ubicación de la falla (principalmente la resistencia del arco), el nivel de voltaje de la red, el valor de la corriente de carga (el dispositivo mide realmente la carga total y la corriente de cortocircuito), etc. .

Los ohmímetros de sujeción son más perfectos, especialmente aquellos que miden la reactancia. Al medir la resistencia, es decir, la relación entre voltaje y corriente, es posible reducir significativamente el efecto de cambiar los niveles de voltaje en la precisión de la medición. La medida de la reactancia también reduce el efecto de la resistencia del arco en un punto de cortocircuito, que es mayormente activo, y permite completar una escala instrumentada en kilómetros. Si, además, los dispositivos miden la corriente de carga que precede al modo de cortocircuito, es posible tener en cuenta y, en consecuencia, reducir la influencia de la corriente de carga.

Un ohmímetro, a diferencia de los amperímetros de sujeción y los voltímetros, mide no una, sino dos cantidades (corriente y voltaje) que se alimentan a su entrada. Para reducir el efecto de derivación de la carga, se puede medir por separado la corriente de carga que precede a la ocurrencia de un cortocircuito. Todos estos valores se fijan (recuerdan) de acuerdo con el principio discutido anteriormente (en este caso, las corrientes se preconvierten en voltajes proporcionales a ellos) y luego, utilizando circuitos especiales (bloques de conversión), se convierten en señales proporcional a la resistencia (total, reactiva, teniendo en cuenta la corriente de la carga anterior), etc.). Dado que la resistencia reactiva (inductiva) de las líneas depende poco del área de la sección transversal de los cables utilizados, las escalas de estos dispositivos están graduadas en kilómetros. Dichos dispositivos incluyen la fijación de ohmímetros como FMK-10, FIS, etc.

Dispositivos para la detección de líneas aéreas dañadas

Con la ayuda de dichos dispositivos, puede determinar la dirección de búsqueda de puntos de cortocircuito en líneas aéreas con un voltaje de 10 a 35 kV. Los dispositivos, por regla general, se instalan en la rama de la línea, en el primer soporte después del punto de conexión. Registran la ocurrencia de un cortocircuito cuando se produce en un ramal o tramo de la línea principal del punto de instalación del dispositivo. Al buscar un cortocircuito en la línea rota, reciben información de estos dispositivos sobre la presencia (el dispositivo se activa) o la ausencia (no funciona) de un cortocircuito detrás del lugar de su instalación.En las redes eléctricas, los indicadores para áreas dañadas del tipo UPU-1 y los indicadores de cortocircuito más avanzados y confiables del tipo UKZ están ampliamente distribuidos.

El indicador corrige la ocurrencia de un cortocircuito cuando se usa un sensor de corriente magnético (inducción) instalado en el área de los cables, pero sin conexión directa a ellos. Un indicador proporciona información sobre todos los tipos de cortocircuitos de fase a fase.

El indicador del tipo UKZ se fabrica en forma de unidad ejecutiva que contiene, además del sensor magnético, un circuito de control electrónico y un indicador magnético.

Si ocurre un cortocircuito detrás del sitio de instalación, se activa por la corriente de entrada del cortocircuito, como resultado de lo cual, la bandera indicadora se vuelve hacia el observador con un lado pintado en color naranja brillante y permanece en esta posición si la línea es interrumpida por la proteccion.

Después de la activación de la línea (tras el cierre automático exitoso o después de que se haya eliminado la falla), la bandera indicadora vuelve automáticamente a su posición original. El retorno de la bandera se debe a la selección capacitiva de la tensión de red mediante el convertidor de antena.

La instalación de letreros permite al personal de servicio si la línea está dañada, el personal pasa por alto los puntos de bifurcación y, después de determinar un área dañada, pasa por alto para encontrar solo el área dañada en cortocircuito, no toda la línea. Se recomienda establecer indicadores tanto en ausencia como en presencia de dispositivos de fijación para determinar la distancia al punto de cortocircuito.En el segundo caso, los punteros son una búsqueda acelerada debido al hecho de que, debido a la ramificación de las líneas rurales, los dispositivos de fijación de lecturas de 10 kV determinan no uno, sino, por regla general, varios puntos de cortocircuito (en el tronco y varias ramas).

Dispositivos para determinar la ubicación de un cortocircuito a tierra monofásico

Las fallas a tierra monofásicas son el tipo de falla más común. En las redes de distribución rurales de 10 kV que operan con un neutro aislado, las fallas a tierra monofásicas acompañadas de corrientes relativamente bajas no son cortocircuitos. Por tanto, cuando se produzcan, se permite no desconectar la línea durante el tiempo necesario para reparar la avería.

Sin embargo, es necesario localizar y reparar las faltas lo más rápido posible, ya que una falta a tierra monofásica puede convertirse en bifásica. Este último es un cortocircuito y se desactivará por protección, lo que provocará un corte de energía a los usuarios.

Además, es posible que se produzcan daños en el suelo, por ejemplo, cuando un cable se rompe y cae al suelo, lo que es muy peligroso para la vida de personas y animales. Al mismo tiempo, pueden ocurrir fallas a tierra como resultado de daños ocultos, por ejemplo debido a fallas internas. aisladores agrietadoscuando no hay señales externas de un cortocircuito y es muy difícil de detectar visualmente. Por lo tanto, se han desarrollado dispositivos especiales: dispositivos portátiles que facilitan y agilizan la búsqueda del lugar del daño.

El principio de funcionamiento de los dispositivos portátiles utilizados en redes eléctricas con una tensión de 10 kV, basado en la medición de los componentes armónicos superiores de la corriente de falla a tierra.El nivel significativamente más alto de armónicos en el espectro de corrientes de falla a tierra en comparación con las corrientes de carga asegura el funcionamiento eficiente de estos dispositivos.

En redes eléctricas rurales de 10 kV, dispositivos del tipo "Buscar" (descontinuado) y más avanzados "Onda" y "Sonda". En los dispositivos "Search" y "Wave", los elementos principales son un sensor magnético (inductivo) que detecta la aparición (aumento de amplitud) de componentes armónicos de la corriente, un filtro con armónicos superiores que pasa aquellos de ellos por los que el dispositivo está configurado, el amplificador proporciona la ganancia de señal necesaria y un dispositivo de medición que produce la señal resultante.

La ubicación de la falla a tierra en la línea se determina de la siguiente manera. Si el bypass de línea comienza en la subestación, las mediciones se realizan a la salida de la línea de la subestación, colocando el dispositivo debajo de la línea. La línea discontinua está determinada por la desviación máxima de la aguja del dispositivo de medición. Tomando medidas en los puntos de bifurcación de la línea dañada, se determina de la misma manera la rama o sección dañada del tronco. Detrás de la ubicación de la falla a tierra, las lecturas del dispositivo disminuyen bruscamente, lo que determina el punto de falla.

El dispositivo «Sonda» es un dispositivo direccional, es decir, proporciona no solo la determinación de la ubicación de la falla a tierra, sino también la dirección de búsqueda, lo cual es de interés si la búsqueda no parte de la subestación, sino de algún punto de la línea dañada. Su funcionamiento se basa en una comparación de las fases de tensión y corriente del armónico 11 (550 Hz).Por lo tanto, además de los elementos básicos indicados, la "Sonda" tiene un órgano de comparación de fase y el dispositivo de medición de salida tiene una escala con cero en el medio.