ОМП ЛЭП с заземленной нейтралью - Введение

Одной из важных задач оперативных, диспетчерских и ремонтных служб энергосистемы является поиск мест повреждений на линиях электропередачи. Рассматриваемые в этой работе сети напряжением 110—750 кВ с заземленной нейтралью имеют суммарную длину в энергосистемах СССР более 400 тыс. км и продолжают расти. Воздушные линии (ВЛ) электропередачи являются наиболее повреждаемыми элементами энергосистемы. Годовое количество повреждений в рассматриваемых сетях составляет несколько тысяч, и требуется привлечение значительных людских ресурсов на поиск мест повреждений и проведение ремонтно-восстановительных профилактических работ. Повышение требований к бесперебойности и надежности электроснабжения, неукомплектованность ряда ремонтных служб предприятий по обслуживанию электрических сетей, обусловленная демографическими факторами и тяжелыми условиями труда, вызвали необходимость внедрения в производство различных технических и организационных средств и методов определения мест повреждения (ОМП) на линиях электропередачи.
Внедрение прогрессивных средств и методов ОМП, особенно при их комплексном использовании, дает значительный технико-экономический эффект в связи с сокращением перерывов в электроснабжении, предотвращением перехода неустойчивых повреждений в устойчивые, уменьшением объема ремонтных работ, снижением потерь электроэнергии и транспортных расходов по осмотру трасс линий и т. п. В масштабах страны этот эффект исчисляется миллионами рублей в год.
Внедрение средств и методов ОМП имеет социальное значение, так как преобразует условия работы монтеров- обходчиков и работников ремонтных бригад, повышает культуру и производительность их труда.
Время восстановления ВЛ складывается из времени определения зоны повреждения, времени движения ремонтной бригады к зоне повреждения, поиска места короткого замыкания (КЗ) и времени проведения собственно ремонтных работ. Как показывает опыт, большая часть времени восстановления ВЛ расходуется на определение места ее повреждения.
Воздушные линии электропередачи могут повреждаться из-за воздействия большого количества разнообразных природных факторов, например ветра, гололеда, резкого перепада температуры, появления больших электрических напряжений при грозе и т. д. Поверхности изоляторов ВЛ могут загрязняться уносами промышленных предприятий, химическими веществами при обработке почвы и посевов с самолетов сельскохозяйственной авиации и т. п. Сочетание перечисленных факторов приводит к перекрытиям и разрушениям изоляторов. Более редкими, но возможными причинами повреждений ВЛ являются лесные пожары, оползни, нарушения правил ведения монтажных работ вблизи трасс ВЛ, обрывы фазных проводов или грозозащитных тросов, падение траверс или опор, а также случайные или преднамеренные набросы различных предметов на провода ВЛ.
Время развития повреждений ВЛ обычно составляет доли секунды, большинство КЗ оказываются неустойчивыми и после отключения от релейной защиты (РЗ) самоликвидируются. Это создает благоприятные возможности для успешного автоматического повторного включения ВЛ.
До появления специальных средств и методов ОМП на ВЛ осуществлялось визуально во время обхода линии. Во многих случаях после быстрого отключения КЗ от РЗ заметных видимых следов на ВЛ не остается, и после безрезультатного обхода приходится в ряде случаев переходить к верховому осмотру опор. Если место или хотя бы ориентировочная зона КЗ неизвестны, то время ОМП значительно растягивается, особенно ночью, а также в условиях плохой видимости из-за снегопада, дождя, тумана и т. п. Это может приводить к тому, что места неустойчивых КЗ во многих случаях оказываются необнаруженными, профилактический ремонт непроизведенным, а надежность ВЛ сниженной.
Различают следующие основные виды повреждений ВЛ в сетях с глухозаземленной нейтралью:
трехфазные КЗ (К(3) без земли и К(1,1,1) с землей);
двухфазное КЗ (К(2));
двухфазное КЗ на землю (К(1,1));
однофазное КЗ на землю (К(1)).
Кроме перечисленных на ВЛ могут возникать и более сложные виды повреждений, сопровождающиеся обрывами фазных проводов, одновременными КЗ в разных точках, а также одновременными КЗ в одной точке на двухцепных линиях, смонтированных на общих опорах.
Технические средства ОМП, применяемые в энергосистемах СССР, по принципам действия аппаратуры подразделяются на дистанционные (относительные, устанавливаемые на подстанциях и электростанциях) и топографические (абсолютные, трассовые).
Дистанционные позволяют указывать предполагаемое расстояние от шин подстанции до места КЗ.
Топографические позволяют ориентироваться на местности и определять направление движения к месту повреждения или поврежденную опору.
Дистанционные средства и методы ОМП используются диспетчерской службой энергосистемы для управления работой ремонтных бригад.
Показания топографических средств используются непосредственно ремонтной бригадой в зоне осмотра ВЛ.
Основным дистанционным средством ОМП воздушной линии 330 кВ и выше являются автоматические локационные искатели, работающие как при устойчивых, так и при неустойчивых КЗ. Принцип действия автоматического локационного искателя основан на измерении и запоминании длительности пробега искусственно создаваемого зондирующего импульса от места установки искателя до места КЗ и обратно. Путь распространения этого импульса задается трассой ВЛ. На ВЛ в сетях 110—750 кВ могут применяться и неавтоматические локационные искатели, являющиеся важным дополнительным дистанционным средством ОМП при устойчивых КЗ.
В настоящее время воздушные сети 110 кВ и выше с глухо заземленной нейтралью практически полностью оснащены фиксирующими вольтметрами и амперметрами. Эти фиксирующие приборы (ФП) осуществляют из мерение и длительное запоминание значений токов и напряжений в большинстве случаев нулевой последовательности в режиме КЗ на ВЛ. Зная показания фиксирующих вольтметров и амперметров, диспетчер энергосистемы производит расчет расстояния от шин одной из подстанций до места КЗ. Устанавливая ФП с  обоих концов ВЛ, удается исключить влияние переходного сопротивления в месте КЗ, что является принципиальным достоинством этого метода.
Однако необходимость проведения персоналом расчетов по показаниям фиксирующих вольтметров и амперметров, полученным с разных концов ВЛ, является принципиальным недостатком этого двустороннего метода. В последние годы началось внедрение фиксирующих омметров, обеспечивающих фиксацию значения сопротивления петли КЗ и получение значения расстояния до места КЗ от одного из концов ВЛ непосредственно в километрах, выполнение каких-либо расчетов персоналом исключается. При технической реализации фиксирующих омметров возникает задача выбора электрических величин, соответствующих петле КЗ, а также отстройка от различных мешающих факторов, главными из которых являются взаимоиндукция с соседней ВЛ, разветвление токов в местах ответвлений от ВЛ и отстройка от заранее неизвестного переходного сопротивления в месте КЗ.
Перечисленные дистанционные средства и методы ОМП за счет погрешностей при измерениях не позволяют абсолютно точно определить расстояние до места КЗ и начать ремонт ВЛ. По показаниям дистанционных средств и методов ОМП указывают только предполагаемую зону повреждения, а в пределах этой зоны используют топографические средства. К числу топографических средств ОМП для ВЛ в сетях с заземленной нейтралью относятся разработанные в последние годы указатели опоры с поврежденной изоляцией, а также указатели гирлянды изоляторов, на которой возникало перекрытие.
Разработку комплекса технических средств ОМП для сетей 110 кВ и выше с заземленной нейтралью никак нельзя считать завершенной. Решениями XXVII съезда КПСС предусмотрено дальнейшее развитие и внедрение современной электронно-вычислительной техники в народное хозяйство, и в настоящее время продолжается совершенствование фиксирующих приборов и локационных искателей, в частности за счет использования достижений микропроцессорной техники, Требуют усовершенствования и топографические указатели, которые нужно приспособить для опроса во время движения вертолета или автомашины. Вместе с тем технико-экономические показатели уже существующих средств и методов ОМП зависят от высокой квалификации всех работников энергосистемы, служебные обязанности которых связаны с ОМП. Подготовке квалифицированных электромонтеров, занятых монтажом, наладкой и эксплуатацией средств ОМП в энергосистемах, и посвящена эта книга.