Обзор индикаторов короткого замыкания для ВЛ 6-10-35-110кв.

Основная головная боль при аварийных отключениях на разветвленных и протяженных воздушных линиях эл.передач — это отыскание места повреждения.

Зачастую именно поиск места КЗ занимает гораздо больше времени, чем само его устранение.

Вот так примерно выглядит временная шкала аварийного отключения в сети среднего напряжения.

Чаще всего замыкания происходят при неблагоприятных погодных условиях. Зимой, вышеприведенные квадратики: “поездка до места аварии” и “осмотр”, могут занять 90% всей временной шкалы.

Индикаторы короткого замыкания или сокращенно ИКЗ, как раз и служат для быстрой локализации аварии и максимального сокращения времени простоя эл.оборудования.

С помощью ИКЗ вся линия делится на отдельные участки. При этом нужно четко разделять сети с питанием от одного источника эл.снабжения и запараллеленные ВЛ от двух.

В первом случае ток КЗ будет идти только в одном направлении и ориентироваться нужно по последнему сработавшему ИКЗ. Во-втором случае потребуются специальные ИКЗ с функцией определения направления тока КЗ (загораются лампочки разного цвета).

Иначе на всем участке ВЛ от двух источников, сработавшими будут все датчики, а вы по ним так и не поймете, в какой точке искать замыкание.

Где устанавливать ИКЗ?

Общий принцип расстановки ИКЗ представлен на следующем рисунке.

У нас есть главная питающая подстанция, магистральная линия 6-10кв от нее и отпайки к отдельным КТП.

Согласно этой схемы в зонах балансового разграничения или в контрольных точках магистрального фидера монтируются умные индикаторы с функцией передачи данных.

Они более дорогие и соответственно вешать их по всей ВЛ вовсе не обязательно. Зная конечную точку сработки, диспетчер отправляет бригаду не по всей линии с самого начала, а именно к этому месту.

Далее, ориентируясь по простым ИКЗ (не “умным”), монтеры определяют в какую сторону им ехать и какую отпайку осматривать.

Если у вас простая ВЛ без отпаек, то выставляете индикаторы в ряд с определенной частотой. Все зависит от протяженности.

Принцип монтажа индикаторов на разных ВЛ

Как часто нужно вешать индикаторы короткого замыкания и на каком расстоянии друг от друга? Жестких правил и ограничений тут нет.

Есть еще одна особенность для магистральных ВЛ, которую нужно учитывать.

Очень часто линия сначала идет вдоль накатанной дороги, а затем резко уходит в сторону от нее. Так вот, чтобы при осмотре не объезжать данный “закуток” и не терять драгоценное время, устанавливаете один ИКЗ до поворота ВЛ, а другой на выходе ЛЭП опять к дороге.

При отыскании КЗ и сработке обоих индикаторов вы будете точно знать, что осматривать этот “хвост” не нужно.

То же самое касается и мест перехода ВЛ в кабельную линию (при пересечение с железной дорогой, другой ВЛ или проезжей частью).

Один ИКЗ ставится на входе КЛ, другой на выходе.

Если сработал первый и не сработал второй, то повреждение произошло в самом кабеле. Вызывайте лабораторию, прожигайте и ищите именно в нем, воздушная линия не виновата.

По поводу отпаек. На каждой отпайке монтируется как правило три комплекта. На магистральной ВЛ 2шт (перед и после отпайки) и один комплект в первом отпаечном пролете.

Вы должны четко понимать куда ушел ток короткого замыкания.

Виды индикаторов короткого замыкания

Типы индикаторов ИКЗ для ВЛ-6-10-35-110кв рассмотрим на примере ведущего производителя Horstmann (Германия).

У них очень хорошо представлена вся линейка от простейших моделей только с визуальной индикацией (подошел ножками – посмотрел), до умных экземпляров с передачей данных и записью в память самых важных параметров.

Сводная таблица по всем разновидностям представлена ниже.

Самым простым является индикатор Navigator-LM (до 46кВ).

Такое “странное” напряжение (46кВ) обусловлено необходимостью обеспечить универсальность датчиков для систем эл.снабжения в разных странах.

Датчик обладает только локальной индикацией (без возможности удаленной передачи данных). Что называется, подошел – посмотрел.

Внутри корпуса находятся светодиоды, которые при протекании через прибор тока КЗ и его сработке, начинают моргать с заданной периодичностью.

Одиночное мигание – одно КЗ. При неуспешном АПВ – двойное мигание. Светодиоды хорошо видно даже в яркий солнечный день.

Заявленная видимость – до 50м (ночью до 150м). Такое свечение можно легко увидеть даже не выходя из машины.

Сравните это с двумя еле различимыми лампочками в американских Fault Indicators.

Сброс сработавшего состояния может происходить:

Для высокого напряжения 110кв есть разновидность HV (рассчитаны до 161кВ).

Корпус ИКЗ выполнен из полиамида устойчивого к ультрафиолету. Все металлические детали из нержавейки.

Механизм крепления к проводу у всех моделей очень надежный и проверяется производителем в аэродинамической трубе на скорости воздуха 200км/ч.

То есть, индикатор не сползет в середину пролета при большом уклоне и вибрации проводов.

Минимальный диаметр провода на который можно “насадить” ИКЗ начинается от 4-8мм (в зависимости от модели). То есть, на проводе АС-35 (d-8,4мм), не говоря уже про АС-50 (d-9,6мм) и выше, индикатор будет сидеть как влитой.

Класс защиты IP68. Температура эксплуатации от -40С до +85С. Ограничение температуры вызвано наличием батарейки внутри корпуса.

Сам полиамид выдерживает конечно и большие температуры, а вот батарейка нет. По поводу замены аккумулятора не переживайте, срок его службы – около 20лет.

Замена АКБ элементарная. Сбоку откручивается крышечка, достается аккумулятор и ставится новый. Состояние заряда постоянно контролируется.

Вообще световая индикация гораздо надежнее всяких ИКЗ с роторно-поворотным механизмом.

Никогда точно не знаешь, в рабочем они состоянии или что-то у них заклинило или примерзло в наших суровых зимних условиях.

Светодиоды запрятаны в прозрачную полусферу из поликарбоната, также устойчивого к УФ. С годами он не потускнеет.

Данный индикатор срабатывает по токовой характеристике. Есть три варианта настройки:

Для каждой конкретной линии вы сами рассчитываете, заказываете и выбираете те или иные параметры.

Сброс индикации

После того как срабатывание произошло, есть несколько способов снять индикацию. Во-первых, вручную – при помощи штанги и магнита.

Прикасаетесь магнитом к одной из сторон корпуса и предыдущее состояние ИКЗ сбрасывается.

Этим же магнитом умные ИКЗ (рассмотрим их далее) прописываются в блоке сбора данных. Только время приложения магнита к корпусу здесь должно составлять порядка 10 секунд, пока внутри не моргнет желтый светодиод.

Заметьте, что для принудительного срабатывания вручную, магнит нужно приложить к одной стороне, а для сброса – к другой!

Второй способ сброса - автоматический, по времени. Он рассчитан на 2,4,8 или 24ч (4 часа стандарт, остальные по заказу).

Третий – при восстановлении номинального напряжения в линии или номинального тока.

В отдельных моделях после АПВ загораются желтые светодиоды.

В этом случае через минуту после успешного автоматического повторного включения прибор анализирует ток.

Если он в норме, красные светодиоды тухнут, а желтые начинают моргать в течение 4 часов. Пройдя после этого по линии вы сможете определить, где было самоустранившееся КЗ.

При устойчивом замыкании оба светодиода будут светиться до сброса.

Как установить на провода ВЛ?

При снятом напряжении индикатор на ВЛ можно поставить вручную. Только не забывайте на месте производства работ устанавливать ПЗ.

Но самый простой способ – это воспользоваться изолирующей штангой. В этом случае даже ЛЭП не придется гасить, все делается под напряжением с применением защитных средств.

На конце штанги должен быть крючок. Насаживаете его на прозрачную полусферу снизу индикатора.

Вручную отстегиваете верхнюю скобу. Далее подводите ИКЗ к проводу и упираетесь в него, надавливая снизу, скоба после этого автоматически защелкивается.

Поворачиваете штангу вокруг оси, крючок ослабляется и отстегивается.

Если нет штанги с крючком, понадобится насадка в виде чаши.

Индикатор целиком помещается в нее и фиксируется.

Этой же штангой ИЗК снимается с ВЛ (фиксирующая "собачка" на чаше предварительно переводится в другое положение).

ИКЗ Led + роторный механизм

Другой тип индикатора – Navigator Led+Flag.

Он опять же без функции передачи данных.

Помимо вышеперечисленных элементов конструкции у него в нижней полусфере расположен поворотный флажок. LED индикация также имеется в наличии.

Сброс светодиодов запрограммирован на 4 часа, в то время как флажок может восстанавливать первоначальное положение значительно дольше – 1,2 или 7 дней.

Срабатывание происходит по время-токовой характеристике в зависимости от модели:

Такие штуки нужно ставить в труднодоступных точках, где попадание к месту повреждения занимает более суток, а электроснабжение объекта переводится на резервную ВЛ.

Главное преимущество этой модели – экономия работы аккумуляторной батареи. Флажок повернулся – лампочки через 4 часа потухли.

Добрались к опоре на 2-й или 3-й день и узнали всю информацию.

Умный ИКЗ с передачей данных

Для удаленного мониторинга используется умный ИКЗ – Smart Navigator.

Он реагирует на повреждение не только фаза-фаза, как все предыдущие, но и на фаза-ноль. То есть, однофазные замыкания на землю.

Правда зафиксировать однофазное КЗ в сетях с изолированной нейтралью вы сможете не на опоре, где висит датчик, а на удаленном рабочем столе.

Информация с прибора передается в виде отчетов в Scada или систему IHost.

Благодаря Web интерфейсу IHost, все данные можно элементарно контролировать на обычном смартфоне или веб браузере.

Фактически получается, что всю систему электроснабжения в режиме реального времени можно засунуть в карман пиджака. А в случае аварийного отключения тут же получать оповещение в виде SMS или сообщения на почту.

Помимо срабатывания при аварии, в нормальном режиме идет непрерывный мониторинг нескольких параметров ВЛ:

Последнее очень важно при плавке гололеда на проводах ВЛ высокого напряжения. Опция доступна в модификации HV за счет встроенного датчика t.

Как подобрать правильный ток срабатывания индикатора? Smart Navigator в отличие от предыдущих моделей сам может подстраиваться под действующую нагрузку ВЛ.

Если на линии I<20А, то срабатывание произойдет по фиксированному значению уставки в 50А,100А или 200А. А вот если ток в линии был более 20А, то ИКЗ сработает при 4-х кратном превышении среднего значения за последние 72 часа.

Для передачи информации помимо индикаторов понадобится дополнительное оборудование Smart Reporter. Оно размещается в отдельном шкафу на опоре чуть ниже проводов.

Вообще максимальное расстояние от подобного блока до самых дальних ИКЗ не должно превышать 30м.

Вся информация по радиосигналу от датчиков передается в блок. Там через GSM модуль со встроенной SIM картой все данные сбрасываются либо в систему IHost, либо в SCAD.

На один такой блок или одну симку можно подключить до 4-х комплектов ИКЗ. Это в первую очередь касается опор с отпайками в разные стороны.

Главный недостаток всей этой конструкции – необходимость во внешнем питании.

Именно поэтому для таких комплектов на этой же опоре приходится монтировать солнечные батареи.

ИКЗ для ВЛ с двухсторонним питанием

Для линий с двухсторонним питанием понадобятся модели с функцией направления – Smart Navigator HV DFCI.

Они устанавливаются на ВЛ напряжением до 220кВ. При этом могут использоваться как самостоятельно в качестве локальных точек обнаружения КЗ, так и совместно со Smart Reporter.

Направление прошедшего тока КЗ фиксируется красными или зелеными светодиодами.

Каждый индикатор на корпусе имеет две стороны – А и В.

При протекании тока в направлении от А к В – загорятся красные лампочки, от В к А – зеленые.

Для обнаружения повреждения вам нужно найти два ближайших сработавших ИКЗ с разной цветовой индикацией – один красного цвета, другой зеленого.

При двухстороннем питании место короткого замыкания как раз и будет между этими точками.

Умные ИКЗ без внешнего питания

Самая совершенная модель на сегодняшний день – это Smart Navigator 2.0MV (до 46кВ) и HV (до 220кВ).

Помимо тока они отслеживают и реагируют на напряжение. По ним можно однозначно сказать в какой стороне от них находится КЗ.

Комплект состоит из 3-х штук. Один ИКЗ выступает в качестве “мастера”, два других – сателлиты.

В мастере как раз и вмонтирован GSM модуль с SIM картой. Питание устройства осуществляется от эл.магнитного поля самой ВЛ.

Однако помимо преимуществ это накладывает и определенные ограничения. Для стабильной работы прибора ток в линии должен быть не менее 5А!

Ток срабатывания Smart Navigator 2.0 выбирается исходя из двух вариантов:

Сброс моргающих светодиодов можно осуществлять дистанционно через IHost, Scada, или локально через USB модем и ноутбук.

Источники - Дни решений, Связькомплект