RU41680U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE DISTANCE FROM THE SUBSTATION TO THE PLACE OF VIOLATION OF THE INSULATION OF THE ELECTRIC TRANSMISSION WIRES - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрификации железных дорог. Сущность полезной модели заключается в следующем: в известное устройство для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю, состоящее из включенных последовательно заземлителя подстанции, источника электрической энергии, коммутирующего аппарата и фазного провода воздушной линии, дополнительно включена индуктивность с подключенным параллельно к ней блоком определения скачка напряжения. Предлагаемое устройство позволяет определять место замыкания непосредственно с питающей ВЛ подстанции, что сокращает время на поиск и устранение неисправности.The utility model relates to electrical engineering, in particular to the electrification of railways. The essence of the utility model is as follows: in a known device for determining the distance to the place of a single-phase earth fault, consisting of a substation grounding conductor, an electrical energy source, a switching device and an overhead line phase wire, an inductance is additionally connected with a jump detection unit connected in parallel to it voltage. The proposed device allows you to determine the location of the circuit directly from the power line of the substation, which reduces the time to troubleshoot.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрификации железных дорог, и может быть использована при определении расстояния до места замыкания провода воздушной линии (ВЛ) на землю, вызванного обрывом провода или пробоем изоляции на опоре. Модель может быть применена на контактной сети магистральных железных дорог, в системах «два провода рельсы» (ДПР), в воздушных линиях автоблокировки.The utility model relates to electrical engineering, in particular to the electrification of railways, and can be used to determine the distance to the point of closure of the overhead line (OHL) wire to the ground caused by a wire break or an insulation breakdown on the support. The model can be applied on the contact network of the main railways, in the “two wire rails” (DPR) systems, in the automatic blocking overhead lines.

Известны технические решения по определению расстояния до места замыкания на землю в воздушных линиях электропередачи (Л-1), принцип работы которых построен на анализе входного сопротивления «шина подстанции - земля», которое находится по результатам экспериментов на питающей участок подстанции.Known technical solutions for determining the distance to the ground fault in overhead power lines (L-1), the principle of operation of which is based on the analysis of the input resistance "substation bus - ground", which is based on the results of experiments on the supply section of the substation.

Однако из-за того, что сопротивление растеканию упавшего на землю провода, сопротивление опоры и ее фундаментной части носят вероятностный характер и изменяются в достаточно широких пределах, достоверность определения расстояния по входному сопротивлению, измеряемому при аварии, мала.However, due to the fact that the resistance to spreading of wires that have fallen to the ground, the resistance of the support and its foundation part are probabilistic in nature and vary within wide enough ranges, the reliability of determining the distance from the input resistance measured in an accident is small.

Устройство, описанное в (Л-2), построено на том, что расстояние до места нарушения изоляции находится по токораспределению в двух проводах ВЛ (одним из которых является провод, замкнувшийся на землю, а другим - провод исправной фазы), подключаемых к расположенному в начале линии источнику электроэнергии и закорачиваемых между собой в конце линии. В указанном случае получаемый результат не зависит от сопротивления растеканию провод-земля, сопротивления опор.The device described in (L-2) is based on the fact that the distance to the place of insulation violation is located by the current distribution in two OHL wires (one of which is a wire that is closed to the ground, and the other is a wire of a healthy phase), connected to the beginning of the line to the source of electricity and shorted to each other at the end of the line. In this case, the result obtained does not depend on the resistance to spreading wire-to-ground, the resistance of the supports.

Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому устройству. Оно и взято за прототип.This device is the closest in technical essence to the proposed device. It is taken as a prototype.

Известное устройство-прототип (Л-2) состоит из включенных последовательно заземлителя подстанции, источника электроэнергии и коммутирующего аппарата, к которому подключается фазный провод с поврежденной изоляцией и соединяемый с ним в начале и конце линии провод исправной фазы. Ток в каждом из проводов измеряется соответствующим датчиком тока. Расстояние до места замыкания на земли определяется по соотношению двух этих токов.The known prototype device (L-2) consists of a substation earthing switch connected in series, a power source and a switching device, to which a phase wire with damaged insulation is connected and a wire of working phase connected to it at the beginning and end of the line. The current in each wire is measured by a corresponding current sensor. The distance to the ground fault is determined by the ratio of these two currents.

Недостатком известного устройства является то, что при его использовании требуется закорачивать между собой два фазных провода в начале и в конце линии. Это вызывает необходимость перемещения рабочей бригады вдоль линии, что снижает производительность труда.A disadvantage of the known device is that when using it, it is required to short-circuit two phase wires between themselves at the beginning and at the end of the line. This necessitates the movement of the work crew along the line, which reduces labor productivity.

Другим недостатком устройства является его несрабатывание при замыкании, вызванном обрывом провода с последующим падением на землю.Another disadvantage of the device is its failure in the event of a circuit caused by a wire break with a subsequent fall to the ground.

Это связано с тем, что один из токов, величину которого надо знать для определения расстояния до места аварии, становится равным нулю.This is due to the fact that one of the currents, the value of which must be known to determine the distance to the accident site, becomes equal to zero.

Таким образом область применения устройства-прототипа ограничена (оно может быть использовано лишь при нарушении изоляции на опоре).Thus, the scope of the prototype device is limited (it can only be used if insulation is broken on the support).

Техническим результатом предлагаемой полезной модели являются повышение надежности определения расстояния от подстанции до места The technical result of the proposed utility model is to increase the reliability of determining the distance from the substation to the place

однофазного замыкания на землю, а также повышение производительности труда при поиске места повреждения.single-phase earth fault, as well as increasing labor productivity when searching for a place of damage.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

В известное устройство для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю, состоящее из включенных последовательно заземлителя подстанции, источника электрической энергии, коммутирующего аппарата и фазного провода воздушной линии, дополнительно включена индуктивность с подключенным параллельно к ней блоком определения скачка напряжения.In a known device for determining the distance to the place of a single-phase earth fault, consisting of a substation grounding conductor, a source of electrical energy, a switching device and a phase wire of an overhead line connected in series, an inductance with a voltage surge detection unit connected in parallel is also included.

Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами.The claimed utility model is illustrated by drawings.

Так, на фиг.1 приведена расчетная электрическая схема замещения, поясняющая реализованный в полезной модели принцип определения расстояния до места поврежденного фазного провода. Использованы следующие обозначения:So, figure 1 shows the calculated electrical equivalent circuit, explaining the principle of determining the distance to the location of the damaged phase wire implemented in the utility model. The following notation is used:

Е, Rвн - э.д.с. и внутреннее сопротивление постоянного источники электроэнергии,E, Rvn - emf and internal resistance to constant sources of electricity,

L - предвключенная индуктивность, величина которой известна,L - upstream inductance, the value of which is known,

Lo, Ro - известные индуктивность 1 км контура провод-земля, Гн/км, и омическое сопротивление провода, Ом/км,Lo, Ro - the known inductance of 1 km of the wire-to-ground loop, GN / km, and the ohmic resistance of the wire, Ohm / km,

l - расстояние от подстанции до места однофазного замыкания провода на землю, км,l is the distance from the substation to the place of a single-phase circuit of the wire to the ground, km,

Rp - сопротивление опоры или сопротивление растеканию лежащего на земле провода, Ом,Rp is the resistance of the support or the resistance to spreading of the wire lying on the ground, Ohm,

t - момент времени.t is the point in time.

Известно, что сопротивление растеканию упавшего на землю провода, сопротивление опоры, в том числе и ее фундаментной части, сопротивление контурного заземлителя подстанции не низких (менее 1 кГц) частотах - чисто активное.It is known that the resistance to spreading of wires that have fallen to the ground, the resistance of the support, including its foundation part, and the resistance of the substation earthing conductor at low (less than 1 kHz) frequencies are purely active.

На основании предельной теоремы операторного исчисления (Л-3) величина напряжения на индуктивности L, измеренного в момент времени Based on the limit theorem of the operator calculus (L-3), the magnitude of the voltage across the inductance L, measured at time

t=0+(момент, следующий непосредственно после коммутации), не зависит от активных сопротивлений, вошедших в изображенную на фиг.1 электрическую цепь (в том числе - от случайного по величине сопротивления Rp), и равнаt = 0 + (the moment immediately following switching) does not depend on the active resistances included in the electric circuit shown in Fig. 1 (including the resistance Rp random in magnitude) and is equal to

Из формулы (1) следует, что при известных значениях Е, L, L₀ и U_ab(0+) расстояние l до места замыкания на землю находится из соотношения (2):From formula (1) it follows that for known values of E, L, L ₀ and U _ab (0+), the distance l to the point of fault to the ground is found from relation (2):

На фиг.2 представлена принципиальная схема устройства, реализующего сформулированный выше принцип определения расстояния до места повреждения изоляции фазного провода ВЛ.Figure 2 presents a schematic diagram of a device that implements the principle of determining the distance to the place of damage to the insulation of the phase wire of the overhead line as stated above.

Устройство состоит из 1 - провода поврежденной фазы, 2 -коммутирующего аппарата, 3 - постоянного источника электрической энергии, 4 - заземлителя подстанции, 5 - индуктивности заданной величины и 6 - блока определения скачка напряжения на индуктивности.The device consists of 1 - a wire of a damaged phase, 2 - a switching device, 3 - a constant source of electrical energy, 4 - a substation earthing switch, 5 - a given value inductance and 6 - a unit for determining the voltage jump on the inductance.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

При нарушении изоляции фазного провода ВЛ происходит отключение соответствующей фазы установленным на подстанции коммутационным устройством (выключателем) с фиксацией поврежденной фазы (Л-4). После этого на подстанции к фазному проводу 1, поврежденной фазы через коммутирующий аппарат 2 подключаются последовательно соединенные постоянный источник электрической энергии 3, подключенный своим отрицательным полюсом к заземлителю подстанции 4, и известная по величине индуктивность 5, параллельно которой подключен блок определения скачка напряжения 6.If the insulation of the phase conductor of the overhead line is violated, the corresponding phase is switched off by the switching device (switch) installed at the substation with fixation of the damaged phase (L-4). After that, at the substation, to the phase wire 1, the damaged phase, through the switching device 2 are connected a series-connected constant source of electrical energy 3, connected with its negative pole to the ground electrode of the substation 4, and a well-known inductance 5, in parallel with which a voltage surge detection unit 6 is connected.

При срабатывании коммутирующего аппарата 2 постоянное напряжение от источника 3 подается на поврежденную фазу 1, в результате чего на индуктивности 5 появляется скачок напряжения, который фиксируется When the switching device 2 is activated, a constant voltage from the source 3 is supplied to the damaged phase 1, as a result of which a voltage jump appears on the inductance 5, which is fixed

блоком 6. Далее по формуле (2) определяют расстояние до места нарушения изоляции ВЛ.block 6. Further, by the formula (2) determine the distance to the place of violation of insulation of overhead lines.

Предлагаемое устройство позволяет определять место замыкания непосредственно с питающей ВЛ подстанции, что сокращает время на поиск и устранение неисправности.The proposed device allows you to determine the location of the circuit directly from the power line of the substation, which reduces the time to troubleshoot.

Так как в рассматриваемой цепи фиг.1 величина скачка напряжения, на которую реагирует устройство, не зависит от входящих в цепь активных сопротивлений, в том числе и от сопротивления Rp, устройство одинаково надежно работает и в случае обрыва и падения провода на землю, и в случае пробоя изоляции на опоре.Since in the considered circuit of Fig. 1 the magnitude of the voltage jump to which the device reacts does not depend on the active resistances included in the circuit, including the resistance Rp, the device works equally reliably in the event of a wire break and falling to the ground, and case of breakdown of insulation on the support.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания.Sources of information taken into account when compiling the description.

1. Рюденберг. Переходные процессы в электроэнергетических системах. М.: Издательство Иностранной литературы. - 1955. - 709 с1. Rüdenberg. Transients in electric power systems. M .: Publishing House of Foreign Literature. - 1955. - 709 s

2. Пупынин В.Н., Нгуен В.Х., Патент №2096795 на изобретение «Устройство для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях 6-35 кВ электрических систем с изолированной или компенсированной нейтралью» (прототип)2. Pupynin V.N., Nguyen V.Kh., Patent No. 2096795 for the invention "A device for determining the distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV networks of electrical systems with isolated or compensated neutral" (prototype)

3. Атабеков Г.И., Тимофеев А.Б., Хухриков С.С. Теоретические основы электротехники. Часть 2. М.: Энергия. - 1970. - 232 с.3. Atabekov G.I., Timofeev A.B., Khukhrikov S.S. Theoretical foundations of electrical engineering. Part 2. M .: Energy. - 1970. - 232 p.

4. Косарев Б.И. Электробезопасность в тяговых сетях переменного тока. М.: Транспорт. - 1989. - 200 с.4. Kosarev B.I. Electrical safety in traction AC networks. M .: Transport. - 1989. - 200 p.

Claims (1)

Устройство определения расстояния от подстанции до места нарушения изоляции проводов линии электропередачи, состоящее из включенных последовательно заземлителя подстанции, источника электрической энергии, коммутирующего аппарата и фазного провода воздушной линии электропередачи, отличающееся тем, что между выходным зажимом источника электроэнергии и входным зажимом коммутирующего аппарата включена известная по величине индуктивность с подключенным параллельно к ней блоком определения скачка напряжения.A device for determining the distance from the substation to the place of violation of the insulation of the wires of the power line, consisting of a substation grounding conductor, an electric energy source, a switching device and a phase wire of an overhead power line connected in series, characterized in that a well-known device is connected between the output terminal of the electric power source and the input terminal of the switching device value of inductance with a voltage jump detection unit connected in parallel to it.