Как индикаторы короткого замыкания сокращают время перерывов в электроснабжении

Сокращение перерывов электроснабжения потребителей в распределительных сетях среднего напряжения является на данный момент безусловно актуальной проблемой. Уменьшение издержек, связанных с недоотпуском электроэнергии потребителям, а также претензий к срокам устранения аварий со стороны потребителей к надежности электроснабжения представляет собой необходимые условия для успешной конкуренции сетевой компании на реформированном рынке энергоуслуг.

Устранение аварий на электросетях

Среди основных направлений осуществления мероприятий по сокращению перерывов электроснабжения потребителей можно выделить следующие:

  • реконструкция сетей;
  • организационные меры;
  • обеспеченность эффективными техническими средствами для поиска повреждений.

Реконструкция электросетей

Устранение аварии в электросетях

Безусловно, реконструкция сетей представляет собой значительные объемы работ и капиталовложений, в большинстве случаев производимых через длительные промежутки времени. Таким образом, хотя данные мероприятия и приведут к повышению надежности, они не представляют собой решения проблемы в краткосрочной перспективе.

Организационные меры

Под организационными мерами понимается более эффективная организация работы диспетчеров и оперативно-выездных бригад, сокращение потерь времени, связанных с человеческим фактором. В подавляющем большинстве случаев все доступные в организации на данный момент мероприятия уже выполнены и существенно повлиять на решение проблемы этими мерами не представляется возможным.

Таким образом, обеспечение эффективными техническими средствами оказывается единственно доступным решением проблемы.

Использование эффективных технических средств для поиска повреждений на линиях электропередач

Индикаторы короткого замыкания Horstmann
Индикаторы короткого замыкания Horstmann

К данной категории можно отнести установку в сети индикаторов короткого замыкания. Индикатор короткого замыкания представляет собой микропроцессорное устройство, позволяющее сигнализировать о прохождении токов ненормальных режимов в месте установки прибора. Данные приборы устанавливаются в ячейках подстанций или на воздушных линиях и таким образом разделяют сеть на участки. Поврежденный участок сети будет находиться между последним сработавшим и первым не сработавшим индикатором короткого замыкания.

Достоинства индикаторов короткого замыкания:

  1. Непосредственная индикация токов и характера ненормального режима. Большинство прочих методов поиска повреждений основано на анализе последствий или каких-либо косвенных параметров, что предоставляет меньшие надежность и точность верного указания поврежденного участка.
  2. Возможность дистанционной передачи показаний. Индикаторы короткого замыкания имеют релейные выходы, которые можно подключить к системам передачи данных, установленным на подстанциях. Таким образом, диспетчер получает возможность практически мгновенно узнать о возникновении повреждения на определенном участке цепи и его характере. Информация о срабатывании приборов интегрируется в SCADA-системы, а также может стать основой для дальнейшей автоматизации сети.
  3. Точность определения места повреждения. Чем больше в сети установлено приборов, тем на большее количество участков она разделена, тем меньшего размера будут участки сети, которые будут содержать в себе поврежденную линию, и тем быстрее будет происходить поиск повреждения. Это позволяет решить широкий спектр задач в зависимости от доступного бюджета: как полную индикацию повреждения каждой линии, так и ускорение процесса деления и проверки сети оперативно-выездными бригадами.
  4. Работа устройств не требует вмешательства персонала.
  5. Легкость монтажа.

Несмотря на перечисленные достоинства использования индикаторов короткого замыкания, имеются и особенности, которые необходимо учесть:

  • в то время как работа индикаторов короткого замыкания обеспечена как при наличии напряжения в сети, так и без, для организации дистанционной передачи показаний необходимо решить проблему обеспечения системы передачи данных оперативным током;
  • отсутствует индикация обрывов и неполнофазных режимов.

Реальный пример использования индикаторов короткого замыкания

Далее рассмотрен пример применения индикаторов короткого замыкания на реальном участке распределительной кабельной сети напряжением 6 кВ российского города с населением около 500 тыс. человек, см. рис. 1.

Схема модернизируемой электросети
Схема модернизируемой электросети

По просьбе сетевой организации оперативные наименования изменены на вымышленные. Нейтраль сети компенсированная, рассматриваемый узел представляет собой один из 16 фидеров питающей подстанции ПС-1. Для поиска повреждений использовались две оперативно-выездных бригады, снабженных мегаомметром и устройство поиска повреждений в комплектации без штанги, позволяющем обнаруживать исключительно замыкания на землю. На шинах ПС-1 установлена сигнализация однофазных замыканий на землю, поиск поврежденного фидера производится их поочередным отключением.

С точки зрения перерывов электроснабжения наиболее проблемными являлись межфазные короткие замыкания на линиях электропередач, поскольку поиск велся при помощи мегаомметра, что приводило к необходимости проверять каждую линию, а соответственно и значительным потерям времени. Однофазные замыкания не представляли такой значимой проблемы в связи с отсутствием необходимости немедленно отключать поврежденный фидер и использованием устройства поиска повреждений, позволяющем сравнительно быстро обнаруживать замыкания на землю. Необходимо также учесть, что индикация однофазных замыканий в сети с компенсированной нейтралью возможна лишь при помощи достаточно дорогих моделей индикаторов короткого замыкания.

Применение индикаторов короткого замыкания Horstmann

Исходя из вышеописанных условий, были сформированы определенные принципы при разработке схемы установки индикаторов короткого замыкания в данной части сети, описанные далее. Поскольку среди всех представленных на рынке производителей индикаторов короткого замыкания наиболее широкий модельный ряд представляет компания Horstmann, система индикации была организована на основе их устройств. Поскольку повреждения на шинах трансформаторной подстанции достаточно редки, для экономии было принято решение использовать на проходных трансформаторных подстанциях принцип «n-1», устанавливая лишь один индикатор короткого замыкания на две линии. Таким образом, исправность линии с установленным индикатором короткого замыкания означает неисправность оставшейся линии. Учитывая факт большой стоимости моделей, предоставляющих индикацию всех типов повреждений в сети с компенсированной нейтралью, было принято решение отказаться от дистанционной индикации всех типов повреждений каждой линии.

При помощи индикатора короткого замыкания Horstmann Sigma D++,  предоставляющим индикацию всех типов повреждений, сеть делится на участки, не превышающие в длину двух линий, таким образом, чтобы при возникновении повреждения оперативно-выездная бригада могла гарантированно обнаружить поврежденную линию, отправившись на трансформаторную подстанцию, расположенную в середине участка, без необходимости дальнейших перемещений по другим подстанциям.

Индикатор короткого замыкания Horstmann Sigma D++
Индикатор короткого замыкания Horstmann Sigma D++

В местах установки Sigma D++ устанавливаются GSM-контроллеры с источниками бесперебойного питания. Установка Sigma D++ на ПС-1 решает проблему поиска поврежденного фидера при возникновении режима однофазного замыкания на шинах ПС-1. Необходимость изолировать поврежденную линию после ее обнаружения обуславливает неизбежное появление оперативно-выездной бригады на трансформаторной подстанции, расположенной в середине поврежденного участка. Таким образом необходимость дистанционной передачи показаний индикаторов короткого замыкания, расположенных на «срединных» трансформаторных подстанциях, не является столь острой, поэтому в схеме используются жидкостные индикаторы короткого замыкания Horstmann Fluid System, позволяющие обнаруживать лишь межфазные короткие замыкания, однофазные замыкания определяются как и ранее при помощи устройства поиска повреждений.

Индикатор короткого замыкания Horstmann Fluid System
Индикатор короткого замыкания Horstmann Fluid System

Итоги

Среднее время обесточивания потребителя при конкретном типе повреждения любой линии рассматриваемого узла в действующей и модернизированной схемах приведено в таблице 1. Значительное время поиска межфазных коротких замыканий в действующей схеме обусловлено длительным временем поиска повреждения тупиковых линий узла, связанным с необходимостью проверки каждой кабельной линии, ведущей к поврежденным.

Схема Однофазные замыкания, мин Межфазные замыкания на землю, мин Межфазные короткие замыкания, мин
Действующая 15,7 42,6 157,1
Модернизированная 6,7 23,1 22,9

Таблица 1 – перерывы в электроснабжении потребителей при различных типах повреждения

При принятии величины удельного ущерба от недоотпуска 1 кВт*ч потребителям равной 18,3 руб./кВт*ч в соответствии с рекомендациями научно-технического совета Минэнерго при экономическом обосновании решений, связанных с повышением надежности распределительных электрических сетей, срок окупаемости схемы составил около 5 лет.

Представленный пример наглядно показывает положительный эффект от применения существующих на данный момент на рынке моделей индикаторов короткого замыкания. Представленное решение позволяет устранить насущную проблему длительного поиска повреждений в сложных и разветвленных распределительных сетях среднего напряжения без необходимости проведения крупных реконструкций или реорганизационных мероприятий.

Если вам нужна профессиональная консультация по индикаторам короткого замыкания, просто отправьте нам сообщение!


 


Заказать звонок

- Email
- Confirm
Имя *
Телефон *
Комментарий
Согласие на отправку персональных данных *

* - Обязательное для заполнения