Выбор места установки индикаторов короткого замыкания (ИКЗ) на ВЛ 110 кВ. Кейс!
Поиск места аварии представляется сложной задачей, которая требует много времени с учетом протяженности линий электропередач в России. В связи с тем, что плохая погода способствует возникновению аварийных ситуаций, процесс поиска причины возникновения коротких замыканий (КЗ) часто происходит при неблагоприятных погодных условиях, что затрудняет работу. Это является причинами продолжительных отключений ЛЭП, что ведет к недоотпуску электроэнергии, а это может привести к наложению штрафов на энергоснабжающие организации.
Применение в энергетике индикаторов короткого замыкания (ИКЗ), позволяет значительно снизить расходы на оплату рабочего времени монтёров оперативно-выездных бригад, амортизацию транспорта, расходов на горюче-смазочные материалы для техники. При использовании ИКЗ в системе распределительных сетей, устранение неисправности сводится к непосредственному выезду бригады к месту аварии и восстановлению целостности линии. На приведенном ниже рисунке видно, как сокращается процесс восстановления работы ЛЭП в случае возникновения аварии.
Рис. 1 - Цикл устранения аварии на ЛЭП без установки ИКЗ на ВЛ
Благодаря возможности удаленного оповещения посредством SMS, e-mail и сигналам в системе SCADA появляется возможность не только немедленно получать информацию о наличии повреждения, но локализовать место возникновения короткого замыкания. Статистически определено, что использование индикаторов короткого замыкания сокращает время поиска неисправности более чем в два раза, а на некоторых участках – в три раза. Срок окупаемости такого оборудования не превышает два с половиной года, при условии приобретения аппаратуры надежных, проверенных фирм.
Принципы работы ИКЗ на ВЛ
Индикаторы короткого замыкания являются устройствами, которые срабатывают под воздействием магнитного поля, создаваемого протекающим в проводнике при возникновении короткого замыкания током.
Если к существующей̆ распределительной̆ сети подключены дополнительные децентрализованные фидеры питания, то в этом случае короткое замыкание будет питаться и со стороны подстанции, и со стороны источника децентрализованного питания (рис. 2, справа). В подобных случаях необходимы индикаторы короткого замыкания с указанием направления на неисправность.
Если линия является фидером, и питание короткого замыкания возможно только с одной стороны, то неисправность находится между последним сработавшим ИКЗ и первым не сработавшим ИКЗ (рис. 2, слева).
Рис. 2 - Принцип локализации места короткого замыкания на ВЛ
Кейс. Установка индикаторов короткого замыкания на ВЛ 110 кВ
В компанию «СвязьКомплект» поступил запрос от компании “Россети - МРСК Сибири” на оснащение в рамках опытной эксплуатации воздушной линии электропередачи (ЛЭП) А - Б (название изменено) 110 кВ индикаторами короткого замыкания. ЛЭП имеет отпайку В - Г.
Протяженность воздушной линии А - Б составляет 50,63 км. Отпайка В отходит от линии «А – Б» на расстоянии 38,40 км от ПС А. Однолинейные схемы линий «А – Б» и «В – Г» представлены на рисунках 3 и 4.
Рис. 3 - Однолинейная схема ВЛ-110 кВ «А – Б» с отпайкой на ПС Г
Рис. 4 - Однолинейная схема ВЛ-110 кВ «В - Г»
Перемещение по местности, в которой установлены ЛЭП, затруднено из-за наличия холмов, крупных оврагов, логов, болот, гор. Зимой проезд на большинстве участков линии возможен на автомобилях высокой проходимости, а на некоторых участках только на гусеничном транспорте. Весной перемещение по местности ограничивает распутица. Характеристики местности для каждой из ВЛ представлены ниже.
Таблица 1 - Характеристики местности ВЛ-110 кВ А - Б с отпайкой на ПС Г
| Наименование местности | Номера опор | Общая длина, км |
| Лес | №188-189, №197-198. | 0,46 |
| Поле | №1-69 | 15,8 |
| Крупные овраги | 70-212 | 33,08 |
| Населенная местность | 213-216 | 1,29 |
Таблица 2 - Характеристики местности ВЛ-110 кВ В - Г
| Наименование местности | Номера опор | Общая длина, км |
| Лес | 57-68, 49-52, 42-45 | 3,24 |
| Поле | 24-38,38-39,47-49,51-59 | 4,77 |
| Населенная местность | 24-25,67-68 | 0,38 |
| Горы | 43-44,66-67,17-18,1-24,38-40,41-47,49-51,59-62 | 5,34 |
Выбор места установки ИКЗ на ВЛ
Выбор места установки является важной задачей, которая влияет на эффективность использования индикаторов короткого замыкания. При выборе места установки необходимо учитывать множество факторов: транспортную доступность, аварийность участков и другие факторы.
ИКЗ необходимо устанавливать непосредственно на провод воздушной линии в пролете, 1-3 метра от опоры.
Рисунок 5 - Пример установки ИКЗ на ЛЭП
Используя 2 комплекта индикаторов, мы можем контролировать 1 участок сети без отпаек внутри него. Первый комплект устанавливается в начале контролируемого участка линии, второй комплект - в конце. Такая установка индикаторов дает возможность понять внутри контролируемого участка произошло КЗ или снаружи. Если снаружи, то можно понять слева или справа от контролируемого участка находится место повреждения. В случае, если контролируемый участок содержит отпайку, то необходима установка дополнительного комплекта, чтобы правильно определять путь протекания тока КЗ.
Рис. 6 - Принцип локализации точки КЗ в длинных линиях и в линиях с отпайками
Для рассматриваемой линии было использовано два комплекта индикаторов, поэтому контролируемый участок не должен содержать отпаек. Были рассмотрены два промежутка линии: с 1 по 129 опору и с 130 по 216 опору на линии А - Б. Исходя из опыта эксплуатации, наиболее проблемным участком с точки зрения транспортной доступности является участок с 118 по 178 опору. В этом диапазоне присутствует отпайка, которая находится на опоре 167, поэтому было необходимо сократить контролируемый участок. В результате были выбраны опоры для установки 118 и 167.
Для данной линии применяются индикаторы Horstmann Smart Navigator 2.0 HV.
Рис. 7 - Внешний вид ИКЗ Smart Navigator 2.0 HV для установки на ЛЭП
Выбранные индикаторы позволяют не только производить визуальную индикацию, но и отправлять информацию в облачную систему посредством 4G/2G и защищенного протокола TLS. Отправленные таким образом данные отображаются в облачном сервисе iHost и могут быть переданы в систему SCADA с протоколами DNP3, IEC 104, IEC 101. Оповещение персонала возможно посредством SMS и e-mail. А благодаря встроенному блоку передачи данных, который получает свое питание непосредственно от линии, для полноценной работы комплекта не требуется оборудование на опоре ЛЭП.
Выводы
Индикаторы короткого замыкания позволяют оптимизировать работу оперативно-выездных бригад, сокращая время поиска места возникновения короткого замыкания в несколько раз.
Выбор места установки индикаторов короткого замыкания зависит от множества факторов, но не является сложной задачей.
Заполните эту форму, и мы поможем выбрать ИКЗ и места их установки на основании вашей схемы сети, а также рассмотрим возможность тестовой эксплуатации приборов:
