Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)



Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)
Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)
Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)
Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)
Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)

 


Владельцы патента RU 2596809:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и безопасности. Согласно способу после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем замеряют и фиксируют величину наведенного напряжения в каждой фазе U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I1 на параллельной работающей линии. При изменении тока нагрузки повторяют эти действия, получая соответственно U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I2, после этого в любой момент времени замеряют текущую величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии, которую фиксируют при первом измерении, а значение наведенного напряжения Ui в каждой из фаз, i=А, В, С, отключенной линии вычисляют по математическому выражению:

Ui=(U1iI2/U2iI1)1/(I2-I1)exp(Iln(lnU1i-lnU2i)/(I1-I2)),

где U1i, U2i, i=А, В, С, - значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах отключенной линии, В;

I1, I2 - значения ранее измеренных токов нагрузки на параллельной работающей линии, А;

I - текущее значение тока нагрузки на параллельной работающей линии, А,

при превышении текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз 25В об этом немедленно информируются члены бригады на месте производства работ. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обеспечения мер безопасности персонала во время выполнения работ на отключенной одной из воздушных линий электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, на которой наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий.

Заявляемое изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 97], так как позволяет обеспечить безопасность выполнения ремонтных работ систем транспортировки и распределения электроэнергии.

Правилами по охране труда [Межотраслевые Правила по Охране Труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00). Утверждено Министерством труда и социального развития РФ, Министерством энергетики РФ 05.01.2001. Введено с 01.07.2001. Далее в тексте - просто ПОТ] при эксплуатации электроустановок определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий.

Согласно ПОТ воздушные линии под наведенным напряжением - это линии, которые проходят по всей длине или на отдельных участках вблизи действующих воздушных линий или вблизи контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока и на отключенных проводах которых при различных схемах их заземления и при наибольшем рабочем токе влияющих воздушных линий наводится напряжение более 25 В. При параллельном расположении линий, сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, наводится наибольшее по сравнению с другими расположениями линий наведенное напряжение в отключенной линии. Это также отражено в Правилах Устройства Электроустановок п. 1.7.53 [Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Утверждено Министерством энергетики РФ, приказ от 8 июля 2002 г. №204, Введено с 01.01.2003. Далее в тексте - просто ПУЭ].

Отдельно в ПОТ выделены меры безопасности при работах на таких линиях, когда заземление их в соответствии с общими требованиями правил не позволяет в месте производства работ снизить уровень наводящегося на отключенных проводах потенциала ниже 25 В. Пункт 4.15.53 ПОТ гласит: «Если на отключенной воздушной линии (цепи), находящейся под наведенным напряжением, не удается снизить это напряжение до 25 В, необходимо работать с заземлением проводов только на одной опоре или на двух смежных. При этом заземлять воздушную линию (цепь) в распределительном устройстве не допускается. Допускается работа бригады только с опор, на которых установлены заземления, или на проводе в пролете между ними».

Наведенным напряжением в данном случае называется разность потенциалов между каждым фазным проводом отключенной линии и землей, возникающая в результате воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей, создаваемых расположенными на двухцепных (многоцепных) опорах проводами работающей линии, находящейся под напряжением.

Наведенное напряжение в каждой фазном проводе отключенной линии можно условно представить в виде суммы двух составляющих: электростатической и электромагнитной. Электростатическая составляющая обусловлена воздействием электрического поля соседней работающей линии, наличием совместных емкостных связей линий и зависит от конфигурации опор, трассы и уровня напряжения работающей линии. Электростатическая составляющая наведенного напряжения снижается до безопасного уровня при заземлении ее в точке производства работ. Электромагнитная составляющая наведенного напряжения обусловлена суммарным влиянием изменяющихся магнитных и электромагнитных полей, создаваемых токами фазных проводов соседней работающей линии. Электромагнитная составляющая является функцией токов нагрузки, протекающих по фазным проводам соседней работающей линии. Это основная причина высокого уровня наведенного напряжения, а также слабой зависимости значения наведенного напряжения, определяемого электромагнитной составляющей от того, изолирован фазный провод отключенной линии от земли или заземлен в одном или даже в нескольких местах.

Значение наведенного напряжения можно получить двумя путями. Один путь - это непосредственное измерение наведенного напряжения на отключенной линии при выезде на ремонтируемый участок линии. Для этого вначале нужно установить переносное заземление проводов каждой фазы отключенной линии на месте производства работ с контурами заземления ближайших опор линии. Следующие пункты ПОТ предписывают установку заземлений на воздушных линиях:

3.6.1. Воздушные линии напряжением выше 1000 В должны быть заземлены во всех распределительных устройствах и у секционирующих коммутационных аппаратов, где отключена линия.

3.6.2. На рабочем месте каждой бригады должны быть заземлены провода всех фаз, а при необходимости и грозозащитные тросы.

Также пункт 3.6.8 ПОТ описывает процедуру установки заземлений; «Переносные заземления следует присоединять на металлических опорах - к их элементам, на железобетонных и деревянных опорах с заземляющими спусками - к этим спускам после проверки их целости. Переносное заземление на рабочем месте можно присоединять к заземлителю, погруженному вертикально в грунт не менее чем на 0,5 м».

Согласно ПУЭ, п. 1.7.19: «Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников». Переносное заземление состоит из заземляющего спуска, к которому присоединены три межфазных провода, оснащенных штангами с зажимами для крепления к фазным проводам отключенной линии. Толщина всех гибких проводов переносного заземления позволяет кратковременно (до срабатывания защиты линии) выдержать воздействие токов короткого замыкания. Заземляющий спуск переносного заземления присоединяется к заземлителю.

Установка переносного заземления позволяет снизить влияние электростатической составляющей наведенного напряжения до безопасного уровня. Установка переносных заземлений даже с обеих сторон участка производства работ не всегда позволяет снизить значения наведенного напряжения, определяемого электромагнитной составляющей до безопасного уровня. Описанные в ПОТ и ПУЭ способы учета и снижения наведенного напряжения приняты за аналог.

Недостатком аналога является, во-первых, трудность измерения значения наведенного напряжения. Более детально измерения значения наведенного напряжения, основанные на базе ПОТ и ПУЭ, приведены в «Методические указания по определению наведенного напряжения» [СТО 56947007-29.240.55.018-2009. Методические указания по определению наведенного напряжения на отключенных воздушных линиях (ВЛ), находящихся вблизи действующих ВЛ. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС». Дата введения: 22.01.2009, далее просто СТО]. СТО предписывает следующие действия. Установить заземлитель не ближе 25 метров от линии на глубину не менее полметра. В разрыв между этим заземлителем и заземляющим спуском установить вольтметр с возможностью изменения диапазона измерения, так как в зависимости от протекающего тока во влияющей линии значение наведенного напряжения изменяется от единиц и даже долей вольта до сотен вольт и более. Другой конец заземляющего спуска со штангой последовательно прицеплять к фазам А, В и С отключенной линии и последовательно замерить значение наведенного напряжения в фазах А, В и С соответственно. Это приходится делать при аварии на линии, которые происходят при любой погоде, в любое время суток и круглый год, кроме того, почва по трассе линии самая разнообразная, например каменистая или скальные породы. Но даже на рыхлой почве зимой установить заземлитель на глубину не менее полметра дело непростое.

Во-вторых, недостатком аналога является некоторая неопределенность. Ремонтная бригада приехала на место производства работ, расположилась, установила переносные заземления и замерила значение наведенного напряжения в каждой фазе. Пусть оно не превышает 25 В. Бригада начала работу, однако во время работы нагрузка во влияющей линии могла возрасти. Это приведет к росту наведенного напряжения в каждой фазе. Значит, один из членов ремонтной бригады постоянно должен следить за величиной наведенного напряжения в каждой фазе. Пусть значение наведенного напряжения во время работы бригады превысило 25 В, и бригада это обнаружила. Тогда согласно упомянутому пункту 4.15.53 ПОТ «заземлять воздушную линию (цепь) в распределительном устройстве не допускается», то есть необходимо снять заземление в распределительном устройстве. Протяженность линий достигает десятки и сотни километров, значит в распределительном устройстве, расположенном в начале линии, находится другая бригада. Далее, значение наведенного напряжения во время выполнения работ может несколько раз изменяться, например, от 20 В до 30 В вслед за меняющейся нагрузкой во влияющей линии. И в распределительном устройстве необходимо столько же раз устанавливать или снимать заземление.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, является заземление фазных проводов по концам отключенной линии и на месте производства работ.

Другой путь определения значения наведенного напряжения - это расчет величины наведенного напряжения согласно СТО. Этот способ принят за прототип.

Недостатком прототипа является, во-первых, сложность расчетов, так как используется одиннадцать формул, хотя согласно п. 2.3 СТО это называется: «упрощенная расчетная методика».

Во-вторых, для расчетов требуется большое число исходных данных, например длина воздушных линий, расстояния между осями трасс воздушных линий, наибольшие значения сопротивлений контуров заземления подстанций и опор, максимальные значения токов при аварийных режимах и др., которые, как правило, точно неизвестны, так как либо их измерение непростая задача, либо они изменяются со временем. Это приводит к большим погрешностям расчетов.

В-третьих, расчет значений наведенного напряжения на отключенной воздушной линии для сетей любой конфигурации производится по универсальной схеме замещения, параметры которой можно определить только оценочно, что также приводит к погрешностям.

Наконец, определяются только максимальные значения наведенных напряжений, а для безопасного производства ремонта воздушных линий электропередачи требуется знание текущего значения наведенного напряжения на месте производства работ.

Задачей изобретения является создание доступной, простой технологии определения величины наведенного напряжения на воздушной линии, смонтированных на двухцепных (многоцепных) опорах, которая не только позволяет в любой момент времени узнать значение наведенного напряжения на отключенной воздушной линии, но и осуществлять мониторинг величины наведенного напряжения, и своевременно оповещать выездные бригады, производящие ремонт воздушных линий электропередачи, о превышении допустимого наведенного напряжения 25 В. Это особенно важно в летний период, когда грозовые разряды приводят к перенапряжениям и скачкам тока.

Изобретение направлено на повышение безопасности персонала при выполнении работ на выведенных в ремонт воздушных линиях, за счет оперативности определения и оповещения выездной бригады факта превышения допустимого наведенного напряжения 25 В на ремонтируемой линии.

Технический результат изобретения заключается как в точном определении величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах от воздействия текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии без выезда на место выполнения работ, так и в организации оперативного контроля величины наведенного напряжения в любой момент времени путем измерения текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии, находящейся под напряжением. Этот контроль может осуществляться как на подстанциях диспетчерскими службами, так и на месте выполнения работ путем измерения с помощью высоковольтных клещей (на линиях до 10 кВ).

В первом независимом пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линии, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами, протекающими в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающегося тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем замеряют и фиксируют величину наведенного напряжения в каждой фазе U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I1 на параллельной работающей линии, которую также фиксируют, при изменении тока нагрузки повторяют эти действия, получая соответственно U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I2, после этого в любой момент времени замеряют текущую величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии, которую фиксируют при первом измерении, а значение наведенного напряжения Ui, в каждой из фаз, i=А, В, С, отключенной линии вычисляют по математическому выражению

,

где U1i, U2i, i=А, В, С, - значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах отключенной линии, В;

I1, I2 - значения ранее измеренных токов нагрузки на параллельной работающей линии, А;

I - текущее значение тока нагрузки на параллельной работающей линии, А,

при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз об этом немедленно информируются члены бригады на месте производства работ.

В зависимом от первого пункта (п. 1 формулы изобретения) пункте 2 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 2 формулы изобретения, отличающегося тем, что с целью увеличения точности определении величины наведенного напряжения при каждом изменении на 5% текущего значения тока нагрузки / на параллельной работающей линии от ранее зафиксированного повторяют замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I1, при изменении тока нагрузки повторяют также замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I2 и вычисление наведенного напряжения Ui в каждой из фаз, i=А, В, С, осуществляют по математическому выражению п. 1 формулы изобретения с новыми значениями U1i,, U2i и I1, I2.

Во втором независимом пункте (п. 3 формулы изобретения) раскрыта техническая сущность способа определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линий, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами протекающих в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающегося тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том конце ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем фиксируют величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии и в каждой фазе отключенной линии замеряют величину наведенного напряжения Ui, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, при каждом изменении тока нагрузки Ij работающей линии замеряют в отключенной линии величину наведенного напряжения Uji, где i -обозначение фазы, то есть А, В или С, формируя тем самым массивы из n взаимосвязанных наблюдений Ij и Uji, j=1, …, n, при прибытии бригады на место выполнения ремонтных работ для каждой из фаз А, В, С определяют значения коэффициентов ai, и bi, i=А, В, С, по следующим математическим выражениям

,

где Uji - j-ое, j=1, …, n, измерение наведенного напряжения в i-ой фазе,

i=А, В, С, В;

Ij - j-ое, y=1, …, n, измерение тока нагрузки, протекающего по работающей линии, А;

суммирование ведется по j, j=1, …, n;

n - число измерений,

по замерам текущего тока нагрузки работающей линии осуществляют контроль величины наведенного напряжения Ui в i-ой фазе, i=А, В, С, отключенной линии по математическому выражению

Ui=ai exp(bi I),

где ai и bi - определенные выше коэффициенты;

I - текущий ток нагрузки, протекающий по неотключенной линии, А, при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз, информируются члены бригады на месте производства работ о немедленном прекращении работы на линии.

В зависимом от второго пункта (п. 3 формулы изобретения) пункте 4 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 4 формулы изобретения, отличающегося тем, что после определения значений коэффициентов ai и bi и величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии, Ui, i=А, В, С, на месте производства работ измеряют ток Ii, i=А, В, С, протекающий в каждом фазном проводе отключенной линии, определяют значение сопротивления заземления для каждого фазного провода отключенной линии по закону Ома Ri=Ui/Ii, i=А, В, С, и последующий контроль величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии осуществляют на месте производства работ путем замера текущего значения тока в этой фазе ITi, i=А, В, С, и вычисления величины наведенного напряжения по математическому выражению

Ui=Ri·ITi,

где Ri, i=А, В, С - значение сопротивление заземления для каждого фазного провода отключенной линии, Ом;

ITi, i=А, В, С - текущее значение тока в каждом фазном проводе отключенной линии, А,

при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз немедленно прекращают работы на линии.

В зависимом от первого (п. 1 формулы изобретения) и второго (п. 3 формулы изобретения) пунктов в пункте 5 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 5 формулы изобретения, отличающегося тем, что для линий напряжением до 10 кВ включительно, все действия осуществляют на месте производства работ.

Отличия от прототипа доказывают новизну технического решения, охарактеризованного в формуле изобретения.

Новый подход позволяет повысить безопасность работ в электроустановках за счет постоянного определения и контроля величины текущего наведенного напряжения, что подтверждает соответствие заявляемых технических решений условию патентоспособности «промышленная применимость».

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемого способа, охарактеризованного в формуле изобретения, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется графическими материалами.

Фиг. 1 - График зависимости величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах от тока нагрузки на параллельной неотключенной линии.

Способ осуществляют следующим образом.

Значение наведенного напряжения U отключенной и заземленной на обоих концах линии определяется током нагрузки второй линии, находящейся под напряжением, то есть основной вклад в генерацию наведенного напряжения осуществляет его электромагнитная составляющая, поскольку установка переносного заземления позволяет снизить влияние электростатической составляющей наведенного напряжения до безопасного уровня. Чем больше ток нагрузки второй линии, тем больше величина наведенного напряжения в каждом проводе первой, отключенной трехфазной линии. Таким образом, измерив токи нагрузки линии, находящейся под напряжением, можно оценить величину наведенного напряжения в фазах отключенной линии в любой момент времени, кроме того, можно планировать (прогнозировать) время отключения линии и период выполнения работ при минимальной величине наведенного напряжения, когда нагрузка второй линии минимальна.

Значение текущего тока нагрузки I на параллельной неотключенной линии, находящейся под напряжением, определяется диспетчерскими службами в любой момент времени согласно известному математическому выражению [Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи: Учеб. для вузов. / В.Г. Герасимов, Э.В. Кузнецов, О.В. Николаева и др.; Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - 288 с: ил.]

где Qл - текущая полная мощность линии, Вт;

Uл - среднее действующее напряжение линии, В, полученное по формуле Uл=∑Ui/3, где суммирование ведется по всем фазам i, i=А, В, С;

Ui - текущее действующее напряжение в каждой фазе i, i=А, В, С.

Исследования величины наведенного напряжения U на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи, сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, с установкой переносного заземления на рабочем месте для ВЛ 110 кВ, ВЛ 35 кВ и ВЛ 10 кВ показали, что значения наведенного напряжения имеют экспоненциальную зависимость от текущего значения тока нагрузки I (1) на параллельной неотключенной линии.

Эта зависимость для всех исследуемых номинальных напряжений линий имеет вид

где a и b - коэффициенты, учитывающие конфигурацию опор, трассы, параметров грунта, погодных условий, уровня напряжения, токов нагрузки работающей линии, совместных емкостных и индуктивных связей линий;

I - текущий ток нагрузки неотключенной линии.

Значения коэффициентов a и b меняются для разных номинальных напряжений линии.

Исходные данные для воздушных линий электропередачи 110 кВ, сооруженных на двухцепных опорах, приведены в Таблице 1. Общее число наблюдений составляет 78 строк (протоколов измерений). Для В Л 35 кВ и В Л 10 кВ значения наведенного напряжения не превышали 25 В, поэтому здесь не приведены. Исследования проводились на линиях разной конфигурации и разной номинальной мощности, поэтому в первой колонке Таблицы 1 приведено относительное значение тока Io работающей линии, то есть отношение текущего значения тока нагрузки I к номинальному току линии Iном, Iо=I/Iном. С точки зрения используемых математических выражений для определения величины наведенного напряжения согласно зависимости (2) безразлично учитывать или текущее значение тока нагрузки, или относительное значение этого тока. Поэтому в формуле предлагаемого изобретения, которая рассчитана для применения на некоторой конкретной линии с известным номинальным током (а также номинальной мощности и номинального напряжения), используется текущее значение тока нагрузки I.

Во второй колонке Таблицы 1 приведены значения наведенного напряжения, из которой видно, что точность измерения невысокая, особенно в области низких наведенных напряжений, так как для разных относительных значений тока нагрузки замеры показали одинаковые значения наведенного напряжения. Но это, во-первых, фактические реальные данные измерений, а, во-вторых, низкие значения наведенного напряжения нас не интересуют.

По данным двух первых колонок построен график, приведенный на Фиг. 1. По оси абсцисс отложено относительное значение тока работающей линии, по оси ординат - значение наведенного напряжения в отключенной линии. Тонкая сплошная линия - это зависимость (2), в которой коэффициенты a и b определены методом наименьших квадратов, a=0,0768, b=6,5223. Результаты расчетов согласно зависимости (2) приведены в третьей колонке Таблицы 1.

Из Фиг. 1, а также сравнивая измеренное и вычисленное значения наведенного напряжения (вторая и третья колонки Таблицы 1), видим, что зависимость (2) отражает физическую сущность процесса возникновения наведенного напряжения в отключенной линии. При этом нужно учесть, что измерение проводились на разных линиях, то есть у каждой линии свой рельеф местности, разные сечения проводов, своя геометрия расположения проводов и тросов заземления на опоре относительно земли и друг друга, свой тип и параметры грунта и измерения проводились круглый при разных погодных условиях. Все это влияет на разброс результатов измерения и погрешность определения величины наведенного напряжения. При измерениях на одной линии разброс результатов измерения и погрешность определения величины наведенного напряжения будут меньше. Более того, накапливая и обрабатывая статистику величины наведенного напряжения как функции текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии, можно постоянно уточнять значения коэффициентов a и b в зависимости (2) для данной конкретной линии.

Определение коэффициентов a и b в зависимости (2) согласно первому независимому и второму зависимому пунктам формулы предлагаемого изобретения осуществляется по двум точкам. Замеры величины наведенного напряжения U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линий, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, и величину тока нагрузки I1 на параллельной работающей линии выполняют вначале при одном значении тока нагрузки, затем повторяют эти действия при другом значении тока нагрузки, получая соответственно U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки h, лишь бы значения токов нагрузки I1 и I2 были различны. Требование неравенства токов нагрузки I1 и I2 необходимо, так как иначе не определить значения коэффициентов a и b, но не является критичным, поскольку нагрузка в сети постоянно меняется (всегда кто-то что-то включает или выключает).

Математические выражения для определения коэффициентов a и b по двум точкам для каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линии имеют вид

где U1i, U2i - значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах, i=А, В, С, соответственно на обоих концах линии, В;

I1 и I2 - значения токов нагрузки соответственно при первом и втором измерениях, А.

Вычисленные по двум близлежащим точкам (по двум строкам) согласно математическим выражениям (3) значения коэффициентов a и b приведены в колонках 4-5 Таблицы 1. В колонках 6-7 Таблицы 1 приведены значения величины наведенного напряжения, вычисленные с использованием коэффициентов a и b текущей строки, когда ток изменяется в сторону увеличения на одну строку (колонка 6) и в сторону уменьшения тоже на одну строку (колонка 7). Из приведенных в колонках 6-7 Таблицы 1 данных видно, что вычисленные значения величины наведенного напряжения незначительно отличаются от действительных (колонка 2), если вычисления наведенного напряжения осуществляются в окрестностях двух точек, по которым определяли коэффициенты a и b. Этот подход отражен в п. 1 формулы изобретения, в котором математические выражения (3) подставлены в выражение (2).

Исследования показали, что изменение токов нагрузки на 5% от их значений при определении коэффициентов a и b несущественно изменяет величину наведенного напряжения. При большем изменении токов нагрузки увеличивается погрешность определения величины наведенного напряжения. Поэтому лучше заново определить, повторить процедуру определения коэффициентов а и b согласно математическим выражениям (3), что отражено в зависимом п. 2. формулы изобретения.

Накапливая и усредняя значения коэффициентов a и b, вычисленных по математическим выражениям (3) для данной конкретной линии, можно постоянно уточнять их значения и увеличивать точность определения величины наведенного напряжения.

С целью увеличения точности в определении величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах в третьем независимом пункте формулы предлагаемого изобретения рассмотрен способ, когда коэффициенты a и b зависимости (2) вычислены методом наименьших квадратов. Для этого за промежуток времени после отключения линии и до прибытия бригады на место выполнения ремонтных работ диспетчерские службы формируют статистику изменения наведенного напряжения Uji, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, от изменении тока нагрузки Ij работающей линии при каждом i-ом измерении. После прибытия бригады на место выполнения ремонтных работ диспетчерские службы вычисляют значения коэффициентов a и b по следующим математическим выражениям

,

где Uji - j-ое, j=1, …, n, измерение наведенного напряжения в z-ой фазе, i=А, В, С, В;

lnUji - логарифм Uji;

Ij - j-ое, j=1, …, n, измерение тока нагрузки, протекающего по работающей линии, А;

суммирование ведется по j, j=1 ,…, n;

n - число измерений,

по замерам текущего тока нагрузки работающей линии осуществляют контроль величины наведенного напряжения Ui в i-ой фазе, i=А, В, С, отключенной линии по математическому выражению

Ui=ai exp(bi I),

где a i и bi - определенные выше коэффициенты;

I - текущий ток нагрузки, протекающий по неотключенной линии, А, при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз, информируются члены бригады на месте производства работ о немедленном прекращении работы на линии. Этот подход зафиксирован в независимом п. 3. формулы изобретения.

Контроль над текущим значением наведенного напряжения можно осуществлять на месте производства работ. Для этого диспетчерские службы сразу после определения значений коэффициентов a i и bi и величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии, Ui, i=А, В, С, передают их на место производства работ. На месте производства работ измеряют ток Ii, i=А, В, С, протекающий в каждом фазном проводе отключенной линии, определяют значение сопротивления заземления для каждого фазного провода отключенной линии по закону Ома Ri=Ui/Ii, i=А, В, С. Это соответствует п. 1.7.26 ПУЭ, «Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю». Последующий контроль величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии осуществляют на месте производства работ путем замера текущего значения тока в этой фазе ITi, i=А, В, С, и вычисления величины наведенного напряжения по математическому выражению

Ui=Ri·ITi,

где Ri, i=А, В, С - значение сопротивление заземления для каждого фазного провода отключенной линии, Ом;

ITi, i=А, В, С - текущее значение тока в каждом фазном проводе отключенной линии, А,

при превышении 25В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз немедленно прекращают работы на линии. Это способ отражен в зависимом п. 4. формулы изобретения.

Еще одно обстоятельство, касающееся обеспечения мер безопасности персонала во время выполнения работ на отключенной одной из воздушных линий электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, на которой наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Аварии на линии происходят в любой ее точке, поэтому величины наведенных напряжений справа и слева от точки аварии не равны друг другу.

Напомним, что электростатическая составляющая наведенного напряжения обусловлена наличием совместных емкостных связей линий и зависит, кроме всего прочего, от длины линии. То есть чем длиннее пластины конденсатора, тем больше емкость и величина наведенного напряжения. Электромагнитная составляющая наведенного напряжения обусловлена наличием совместных индуктивных связей линий и также зависит, кроме всего прочего, от длины линии. Чем длиннее катушки, тем больше их индуктивность и взаимоиндукция, и соответственно величина наведенного напряжения.

Поэтому после отключения линии вначале необходимо замерить величины наведенных напряжений на обоих ее концах, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществлять на том конце ее конце, на котором наведенное напряжение больше. И если устанавливается только одно переносное заземление, то устанавливать его необходимо именно на этом конце.

Учитывая, что высоковольтные переносные измерительные приборы для работы на линии производятся до 10 кВ включительно, то на линиях напряжением до 10 кВ все измерения и расчеты можно делать на месте производства работ, например, с помощью программы на ноутбуке. Это отражено в зависимом п. 5. формулы изобретения.

Контролировать текущее значение наведенного напряжения необходимо в течение всего времени производства работ.

1. Способ определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линии, сооруженной на двуцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами протекающих в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающийся тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем замеряют и фиксируют величину наведенного напряжения в каждой фазе U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I1 на параллельной работающей линии, которую также фиксируют, при изменении тока нагрузки повторяют эти действия, получая соответственно U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I2, после этого в любой момент времени замеряют текущую величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии, которую фиксируют при первом измерении, а значение наведенного напряжения Ui в каждой из фаз, i=А, В, С, отключенной линии вычисляют по математическому выражению
Ui=(U1iI2/U2iI1)1/(I2-I1)exp(Iln(lnU1i-lnU2i)/(I1-I2)),
где U1i, U2i, i=А, В, С, - значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах отключенной линии, В;
I1, I2 - значения ранее измеренных токов нагрузки на параллельной работающей линии, А;
I - текущее значение тока нагрузки на параллельной работающей линии, А,
при превышении 25В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз об этом немедленно информируются члены бригады на месте производства работ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью увеличения точности определении величины наведенного напряжения при каждом изменении на 5% текущего значения тока нагрузки I на параллельной работающей линии от ранее зафиксированного повторяют замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U1i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I1, при изменении тока нагрузки повторяют также замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U2i, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I2 и вычисление наведенного напряжения Ui в каждой из фаз, i=А, В, С, осуществляют по математическому выражению п. 1 формулы изобретения с новыми значениями U1i, U2i и I1, I2.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для линий напряжением до 10 кВ все действия осуществляют на месте производства работ.

4. Способ определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линий, сооруженной на двуцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами протекающих в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающийся тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем фиксируют величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии и в каждой фазе отключенной линии замеряют величину наведенного напряжения Ui, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, при каждом изменении тока нагрузки Ij работающей линии замеряют в отключенной линии величину наведенного напряжения Uji, где i - обозначение фазы, то есть А, В или С, формируя тем самым массивы из n взаимосвязанных наблюдений Ij и Uji, j=1, …, n, при прибытии бригады на место выполнения ремонтных работ для каждой из фаз А, В, С определяют значения коэффициентов a i и bi, i=А, В, С, по следующим математическим выражениям


где Uji - j-oe, j=1, …, n, измерение наведенного напряжения в i-ой фазе, i=А, В, С, В;
Ij - j-ое, j=1, …, n, измерение тока нагрузки, протекающего по работающей линии, А;
суммирование ведется по j, j=1, …, n;
n - число измерений,
по замерам текущего тока нагрузки работающей линии осуществляют контроль величины наведенного напряжения Ui в i-ой фазе, i=А, В, С, отключенной линии по математическому выражению
Ui=a iexp(biI),
где a i и bi - определенные выше коэффициенты;
I - текущий ток нагрузки, протекающий по неотключенной линии, А, при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз информируются члены бригады на месте производства работ о немедленном прекращении работы на линии.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что после определения значений коэффициентов a i и bi и величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии, Ui, i=А, В, С, на месте производства работ измеряют ток Ii, i=А, В, С, протекающий в каждом фазном проводе отключенной линии, определяют значение сопротивления заземления для каждого фазного провода отключенной линии по закону Ома Ri=Ui/Ii, i=А, В, С, и последующий контроль величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии осуществляют на месте производства работ путем замера текущего значения тока в этой фазе ITi, i=А, В, С, и вычисления величины наведенного напряжения по математическому выражению
Ui=Ri·ITi,
где Ri, i=А, В, С - значение сопротивление заземления для каждого фазного провода отключенной линии, Ом;
ITi, i=А, В, С - текущее значение тока в каждом фазном проводе отключенной линии, А,
при превышении 25В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз немедленно прекращают работы на линии.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для линий напряжением до 10 кВ все действия осуществляют на месте производства работ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Тяговая подстанция содержит тяговые трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, распределительные устройства высшего, районного, тягового напряжения, устройство релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗА), устройство управления коммутационными аппаратами и каналы связи.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении надежного детектирования резистивного замыкания на землю и/или обрыва провода в энергосистеме среднего напряжения при использовании информации, относящейся к напряжениям в системе низкого напряжения.

Изобретение относится к области электротехники. Энергосберегающее устройство (1) подключено между трехфазным источником (А) электроэнергии и трехфазной нагрузкой (L) и содержит трехфазный электрический трансформатор (10), в каждой фазе которого имеется трансформаторный узел (11) с первичной обмоткой (2), соединенной на первом конце (5) с одной фазой источника (А) электроэнергии и электромагнитно связанной с вторичной обмоткой (3), соединенной на своем втором конце (S1) с одной фазой нагрузки (L).

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - устранение перекоса напряжения по фазам рабочей цепи воздушной линии (ВЛ).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам и способам передачи электрической энергии с применением резонансных технологий между стационарными объектами, а также между стационарными питающими устройствами и мобильными агрегатами, принимающими электроэнергию.

Изобретение относится к источникам бесперебойного питания. Технический результат - исключение кратковременных перерывов питания.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности электроснабжения потребителей, питающихся по одноцепной линии электропередачи.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, обеспечивающим энергосбережение путем централизованной компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок, и может быть использовано в высоковольтных электрических сетях напряжением от 3 кВ и выше.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потери электрической энергии и напряжения, а также снижение затрат на сооружение линии.

Изобретение относится к области электротехники. Предлагается устройство отбора мощности от линии электропередачи, включенной в электрической системе с заземленной нейтралью.
Наверх