Dispositifs de localisation de défauts sur les lignes électriques aériennes

Dans les réseaux électriques, les dispositifs de détermination des lieux de défaillance sont répandus, principalement sur des lignes électriques aériennes tension de 10 kV et plus, basée sur la mesure des paramètres du mode d'urgence. Ces appareils peuvent être divisés en deux groupes principaux, conçus pour localiser les endroits endommagés en cas de court-circuit et de mise à la terre.

Détermination des emplacements des défauts en cas de court-circuit

La localisation d'un court-circuit sur les lignes est particulièrement importante, car l'interruption de la ligne en cas de dommage permanent est associée à une sous-alimentation en électricité et à des dommages matériels aux consommateurs. Dans ces cas, l'accélération de la recherche des dommages a un effet économique important.

Dispositifs pour accélérer la recherche et déterminer l'emplacement des courts-circuits selon le principe de fonctionnement, il peut être divisé en deux sous-groupes :

1) dispositifs de fixation pour déterminer la distance au lieu du dommage, mesure automatique et fixation des grandeurs électriques pertinentes pendant le fonctionnement d'urgence ;

2) dispositifs de détermination des sections de lignes endommagées (capteurs de réseau, indicateurs de court-circuit, surveillance automatique et fixation des changements de valeurs électriques pendant le fonctionnement d'urgence).

Divers types de dispositifs de fixation ont été développés, dont un certain nombre fonctionnent avec succès. Dans les réseaux de distribution ruraux avec une tension de 10 kV, des appareils de type FIP (FIP-1, FIP-2, FIP-F), LIFP, etc. sont utilisés. Le dispositif de type FMK-10 est également largement utilisé.

Etant donné que les dispositifs de fixation assurent la mesure et la fixation automatiques des grandeurs électriques lors d'un court-circuit, ils doivent répondre à certaines exigences, notamment les suivantes : la mesure doit être terminée avant de déconnecter les sections endommagées de la ligne de la protection relais, c'est-à-dire en l'espace de 0,1 s environ, l'appareil doit maintenir la valeur de la grandeur électrique fixe pendant un temps suffisant pour l'arrivée au poste (sans service permanent) de l'équipe de terrain opérationnelle, c'est-à-dire pas moins de 4 heures, un démarrage sélectif automatique des appareils doit être prévu, de sorte que la valeur observée ne soit fixée qu'en cas d'arrêt d'urgence des lignes, l'appareil doit fournir une certaine précision de mesure (généralement l'erreur de mesure relative ne doit pas dépasser 5 %) etc.

L'une des options les plus simples pour fixer les appareils - un appareil de mesure du courant de court-circuit... De plus, pour déterminer la distance à l'emplacement du court-circuit, vous pouvez résoudre le problème, à l'opposé de ce qui est pris en compte lors du calcul du courant de court-circuit, et les valeurs connues de courant et de tension de résistance de court-circuit au point de court-circuit doivent être déterminées avec précision. Connaissant cette résistance, il n'est pas difficile de trouver, avec des paramètres de réseau connus, la distance au point de court-circuit.

Les plus courants sont les dispositifs de fixation à mémoire dite électrique... Ils reposent sur l'utilisation d'un condensateur de stockage. De plus, lors d'un processus de court-circuit, le condensateur de stockage est rapidement chargé à une tension proportionnelle à la valeur du courant de court-circuit détecté (ou de la tension correspondante). Puis, à l'étape suivante, le lecteur est connecté au condensateur de stockage qui contrôle l'élément de mémoire à long terme. De cette manière, les exigences ci-dessus pour une mesure rapide sont assurées avant que la ligne ne soit éteinte sous l'action de la protection du relais et de la capacité à maintenir une valeur fixe pendant une longue période.

Sur ce principe, les dispositifs ci-dessus de type FIP ont été développés, qui ont trouvé une application dans les réseaux ruraux de 10 kV.

Pour faciliter l'utilisation pratique des appareils qui sont à courant de court-circuit fixe, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer des calculs à chaque fois en cas d'urgence, des courbes de courant d'équilibre.Dans le même temps, les courants de court-circuit sont calculés à l'avance pour un nombre suffisamment grand de points sur chaque ligne de sortie, et selon les résultats du calcul, un courant équivalent est appliqué au circuit de ligne. courbes de la partie principale de la ligne et des branches avec des valeurs égales de courants de court-circuit. Une fois que l'appareil a fixé une certaine valeur de courant de court-circuit, selon le schéma linéaire avec les courbes de courant d'équinoxe, il détermine directement la zone de recherche de défaut.

Les appareils les plus simples de type FIP, cependant, enregistrent le courant des courts-circuits présentent un certain nombre d'inconvénients, notamment les suivants: pour déterminer la distance au point de court-circuit, des calculs supplémentaires ou la construction préliminaire de courbes de courant égales, la précision de mesure (erreur d'instrument) est affectée par la résistance de contact à l'emplacement du défaut (principalement la résistance de l'arc), le niveau de tension du réseau, la valeur du courant de charge (l'appareil mesure en fait la charge totale et le courant de court-circuit), etc. .

Les ohmmètres de serrage sont plus parfaits, en particulier ceux qui mesurent la réactance. Lors de la mesure de la résistance, c'est-à-dire du rapport tension sur courant, il est possible de réduire considérablement l'effet de la modification des niveaux de tension sur la précision de la mesure. La mesure de la réactance réduit également l'effet de la résistance de l'arc en un point de court-circuit, majoritairement actif, et permet de compléter une échelle instrumentée en kilomètres. Si, en plus, les appareils mesurent le courant de charge précédant le mode court-circuit, il devient possible de prendre en compte et de réduire d'autant l'influence du courant de charge.

Un ohmmètre, contrairement aux ampèremètres à pince et aux voltmètres, mesure non pas une, mais deux grandeurs (courant et tension) qui sont alimentées à son entrée. Pour réduire l'effet de shunt de la charge, il peut être mesuré séparément le courant de charge précédant l'apparition d'un court-circuit. Toutes ces valeurs sont fixées (mémorisées) selon le principe évoqué ci-dessus (dans ce cas, les courants sont pré-convertis en tensions proportionnelles à celles-ci), puis, à l'aide de circuits spéciaux (blocs de conversion), elles sont converties en signaux proportionnelle à la résistance (totale, réactive, tenant compte du courant de la charge précédente) etc.). Etant donné que la résistance réactive (inductive) des lignes dépend peu de la section des fils utilisés, les échelles de ces appareils sont graduées en kilomètres. Ces dispositifs comprennent la fixation d'ohmmètres tels que FMK-10, FIS, etc.

Dispositifs de détection de lignes aériennes endommagées

À l'aide de tels appareils, vous pouvez déterminer le sens de recherche des points de court-circuit sur les lignes aériennes avec une tension de 10 à 35 kV. Les appareils, en règle générale, sont installés dans la branche de ligne - sur le premier support après le point de connexion. Ils enregistrent l'occurrence d'un court-circuit lorsqu'il se produit sur une branche ou une section de la ligne principale pour le point d'installation de l'appareil. Lors de la recherche d'un court-circuit sur la ligne interrompue, ils reçoivent des informations de ces appareils sur la présence (l'appareil se déclenche) ou l'absence (ne fonctionne pas) d'un court-circuit derrière le lieu de son installation.Dans les réseaux électriques, les indicateurs de zones endommagées de type UPU-1 et les indicateurs de court-circuit plus avancés et plus fiables de type UKZ sont largement répandus.

L'indicateur corrige l'apparition d'un court-circuit lors de l'utilisation d'un capteur de courant magnétique (induction) installé dans la zone des fils, mais sans connexion directe avec eux. Un indicateur renseigne sur tous les types de courts-circuits phase-phase.

L'indicateur de type UKZ est réalisé sous la forme d'une unité exécutive contenant, outre le capteur magnétique, un circuit électronique de commande et un indicateur magnétique.

Si un court-circuit se produit derrière le site d'installation Il est déclenché par le courant d'appel de court-circuit, à la suite de quoi le drapeau indicateur se tourne vers l'observateur avec un côté peint en orange vif et reste dans cette position si la ligne est interrompue par la protection.

Après activation de la ligne (sur fermeture automatique réussie ou après élimination du défaut), le drapeau indicateur revient automatiquement à sa position d'origine. Le retour du drapeau est dû à la sélection capacitive de la tension du réseau à l'aide du convertisseur d'antenne.

L'installation de panneaux permet au personnel de service si la ligne est endommagée, de contourner les points de dérivation et après avoir déterminé une zone endommagée, de contourner pour trouver uniquement la zone endommagée court-circuitée, et non la ligne entière. Il est recommandé de placer des pointeurs à la fois en l'absence et en présence de dispositifs de fixation pour déterminer la distance au point de court-circuit.Dans le second cas, les pointeurs sont une recherche accélérée du fait qu'en raison de la ramification des lignes rurales 10 kV, les dispositifs de fixation des lectures déterminent non pas un, mais, en règle générale, plusieurs points de court-circuit (sur le tronc et diverses branches).

Dispositifs pour déterminer l'emplacement d'un court-circuit monophasé à la terre

Les défauts à la terre monophasés sont le type de défaut le plus courant. Dans les réseaux de distribution 10 kV ruraux fonctionnant avec un neutre isolé, les défauts à la terre monophasés accompagnés de courants relativement faibles ne sont pas des courts-circuits. Par conséquent, lorsqu'ils se produisent, il est permis de ne pas éteindre la ligne pendant le temps nécessaire pour réparer le défaut.

Cependant, il est nécessaire de localiser et de réparer les défauts le plus rapidement possible, car un défaut à la terre monophasé peut devenir un défaut biphasé. Ce dernier est en court-circuit et sera désactivé par la protection, entraînant une coupure de courant pour les utilisateurs.

De plus, des dommages au sol sont possibles, par exemple lorsqu'un fil se casse et tombe au sol, ce qui est très dangereux pour la vie des personnes et des animaux. Dans le même temps, des défauts à la terre peuvent survenir à la suite de dommages cachés, par exemple en raison de isolateurs fissuréslorsqu'il n'y a aucun signe extérieur de court-circuit et qu'il est très difficile à détecter visuellement. Par conséquent, des appareils spéciaux ont été développés - des appareils portables qui permettent de trouver plus facilement et plus rapidement le lieu des dommages.

Le principe de fonctionnement des appareils portables utilisés dans les réseaux électriques avec une tension de 10 kV, basé sur la mesure des composantes harmoniques supérieures du courant de défaut à la terre.Le niveau nettement plus élevé d'harmoniques dans le spectre des courants de défaut à la terre par rapport aux courants de charge garantit un fonctionnement efficace de ces appareils.

Dans les réseaux électriques ruraux de 10 kV, des appareils de type "Search" (discontinués) et plus avancés "Wave" et "Probe". Dans les appareils "Search" et "Wave", les éléments principaux sont un capteur magnétique (inductif) qui détecte l'apparition (augmentation d'amplitude) des composantes harmoniques du courant, un filtre avec des harmoniques plus élevées qui laisse passer ceux d'entre eux pour lesquels l'appareil est configuré, l'amplificateur fournit le gain de signal nécessaire et un appareil de mesure qui produit le signal résultant.

L'emplacement du défaut à la terre dans la ligne est déterminé comme suit. Si le contournement de la ligne commence au poste, les mesures sont effectuées à la sortie de la ligne du poste, en plaçant l'appareil sous la ligne. La ligne brisée est déterminée par la déviation maximale de l'aiguille de l'appareil de mesure. En prenant des mesures aux points de ramification de la ligne endommagée, la branche ou la section endommagée du tronc est déterminée de la même manière. Derrière l'emplacement du défaut à la terre, les lectures de l'appareil diminuent fortement, ce qui détermine le point de défaillance.

L'appareil «Probe» est un appareil directionnel, c'est-à-dire qu'il fournit non seulement la détermination de l'emplacement du défaut à la terre, mais également la direction de la recherche, ce qui est intéressant si la recherche commence non pas à partir de la sous-station, mais à partir de certains point de la ligne endommagée. Son fonctionnement est basé sur une comparaison des phases tension et courant de l'harmonique 11 (550 Hz).Par conséquent, en plus des éléments de base indiqués, la "sonde" a un organe de comparaison de phase et le dispositif de mesure de sortie a une échelle avec zéro au milieu.