Реферат на тему Определение места повреждения на магистральных и кабельных линияхэлектропередачи: сущность, методы, экономическое обоснование.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2

1 Методы определения места повреждения в силовых кабелях 6

1.1 Использование метода импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий 8

1.2 Метод колебательного разряда 11

1.3 Петлевой метод 12

1.4 Емкостной метод 15

1.5 Индукционный метод 18

1.6 Акустический метод 20

2 Экономическое обоснование методов поиска поврежденных мест в кабельных линиях 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СООБЩЕНИЙ 26

Введение:

В современных условиях непрерывно возрастают требования к надежности и бесперебойности электроснабжения учреждений, жилищных массивов, всех видов транспорта, объектов народного хозяйства, а также различных систем управления и контроля. Выход из строя кабельной линии приводит к большим экономическим потерям.

Повреждения в силовых кабелях требуют быстрого устранения, предпосылкой которого является рациональное определение места повреждения.

Особенно важным является точное определение места повреждения кабельной линии на трассе. Это, наиболее актуально в условиях города или в зимнее время, так как позволяет значительно сократить размеры вскрываемого асфальтового покрытия или мерзлого грунта.

Определение мест повреждения в кабельных линиях — это сложная взаимосвязанная система операций. Каждая операция позволяет решить конкретную задачу из всей процедуры определения места повреждения посредством использования определенных приборов.

Совершенство используемых для определения мест повреждения приборов, устройств и систем значительно облегчает работу персоналу, эксплуатирующему кабельные линии. Однако при большой плотности прокладки кабельных линий, что характерно для города, точное определение места повреждения на кабельной трассе под силу лишь специалистам — профессионалам, имеющим многолетний опыт определения повреждений кабельных линий.

Нарушение нормального режима работы электроэнергетических систем, как правило, происходят из-за повреждения её элементов, в частности, линий электропередачи (ЛЭП). Причинами повреждений ЛЭП являются воздействия природных и технических факторов. К природным факторам относятся ветер, гололед, перепад температур, атмосферные перенапряжения, к техническим — короткие замыкания (КЗ), внутренние перенапряжения, нарушения правил технической эксплуатации, однофазные и многофазные замыкания, обрывы проводов и другие повреждения и т.п.

Повреждение ЛЭП приводит к нарушению электроснабжения, снижению качества и повышению потерь электрической энергии. Принимая во внимание качественный состав потребителей электроэнергии, где компьютерные технологии занимают главное место, ущерб от недоотпуска и снижения качества электрической энергии оказывается значительным. Это объясняется тем, что компьютерная техника чувствительна к сбоям электроснабжения и низкому качеству электрической энергии, что является причиной сбоев беспрерывных технологических циклов, потери информации, порчи программных продуктов и т.п. Следует также заметить, что повышение потерь электроэнергии приводит к росту затрат на транспортировку электрической энергии. С учетом ограниченного количества энергоресурсов эти затраты также оказываются значительными.

Для восстановления нормального режима работы электроэнергетических систем, сокращения ущерба и затрат необходимо быстро и точно определять места повреждений ЛЭП. Вопросу определения места повреждения (ОМП) посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных ученых. Основной вклад в теорию и практику ОМП ЛЭП внесли А.И. Айзенфельд, Г.М. Шалыт, Е.А. Аржанников, А.-С.С. Саухатас, Ю.А. Лямец и др.

Технические средства для определения места повреждения (ОМП) широко используются при эксплуатации ВЛ всех классов напряжений. В зависимости от класса напряжения средства ОМП можно разделить на два вида: средства ОМП в сетях с большими токами замыкания на землю (110-220 кВ) и средства ОМП в сетях с малыми токами замыкания на землю (6-35 кВ).

Выбор метода определения места повреждения кабеля зависит от характера повреждения и переходного сопротивления в месте повреждения. Повреждения в трехфазных КЛ могут быть следующих видов: замыкание одной жилы на землю; замыкание двух или трех жил на землю либо двух или трех жил между собой; обрыв одной, двух или трех жил без заземления или заземлением как оборванных, так и необорванных жил; заплывающий пробой, проявляющийся в виде короткого замыкания (пробоя) при высоком напряжении, и исчезает (заплывает) при номинальном напряжении.

Все повреждения по характеру делятся на устойчивые и неустойчивые, простые и сложные.

К устойчивым повреждениям относятся короткие замыкания (КЗ), низкоомные утечки и обрывы. Характерной особенностью устойчивых повреждений является неизменность сопротивления в месте повреждения с течением времени и под воздействием различных дестабилизирующих факторов.

К неустойчивым повреждениям относятся утечки и продольные сопротивления с большими величинами сопротивлений, «заплывающие пробои» в силовых кабельных линиях, увлажнения места нарушения изоляции и другие. Неустойчивые повреждения могут самоустраняться, оставаться неустойчивыми или переходить при определенных условиях в устойчивые. Сопротивление в месте неустойчивого повреждения может изменяться как с течением времени, так и под воздействием различных дестабилизирующих факторов (напряжения, тока, температуры и др.)

Устойчивость повреждения может быть определена посредством измерения сопротивления изоляции и прозвонки поврежденного кабеля при отсутствии или наличии дестабилизирующих факторов. Это первая операция является обязательной для определения места повреждения как силовой кабельной линии.

Характер и устойчивость повреждения может быть определена посредством измерения сопротивления изоляции (прозвонки) поврежденного кабеля с помощью мегомметра или омметра. Для этого проверяют:

— сопротивление изоляции каждой жилы кабеля по отношению к земле (фазная изоляция), сопротивление изоляции жил относительно друг друга (линейная изоляция);

— целостность токоведущих жил.

Актуальность данной темой определяется тем фактом, что повреждение линий электропередачи приводит к нарушению нормального режима работы электроэнергетических систем и, как следствие, к нарушению нормального электроснабжения потребителей, снижению качества электрической энергии и повышению потерь электроэнергии в сети. Для восстановления нормального режима работы необходимо как можно быстрее восстановить поврежденную линию.

Заключение:

В наше время жизнь человечества сложно представить без структурированных кабельных систем. Они вмонтированы практически в каждое здание или группу зданий, и представлены в виде иерархических систем и подсистем. Их оборудование состоит из набора различных кабелей (от UTP — 5 и до телефонного кабеля), кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъёмов, модульных гнезд, информационных розеток, свитчей и т.д.

Кабельные системы делают жизнь человека лучше, проще, интереснее и веселее. Благодаря им человек может в курсе всех последних новостей, учиться, преподавать, играть, работать и зарабатывать деньги, и многое другое.

Но, к сожалению ни одна кабельная система не застрахована от повреждений.

Неисправности в кабельных линиях (КЛ), как низковольтных, так и высоковольтных происходят из-за влияния следующих факторов:

— сезонные подвижки грунта;

— естественное старение изоляции;

— нарушения технологии прокладки;

— проведение земляных работ в охранной зоне КЛ;

— воздействие внешних факторов, оказывающих разрушающее воздействие на броню и оболочку кабелей (блуждающие токи, агрессивная среда, тепловое воздействие).

Основываясь только на этих возможных причинах возникновения повреждений, найти точное место замыкания невозможно даже при прокладке КЛ по эстакадам, кабельным полкам. При правильном отключении замыкания в кабеле релейной защитой, на нем может не остаться никаких следов явного повреждения. Для локализации мест повреждения существуют специальные метод.

При поиске места повреждения кабельной линии необходимо произвести замер сопротивления изоляции кабельной линии для анализа и характера повреждения. Если сопротивление порядка 1000ом, его нужно довести до состояния полного металлического замыкания. Для этого применяют устройства прожига.

Самый худший случай, когда сопротивление изоляции ничем не отличается от нормального, а пробой наступает при испытании кабеля на достаточно больших величинах напряжения.

После определения характера повреждений необходимо воспользоваться одним из методов определения дальности до места повреждения кабельной линии.

Каждый из существующих методов поиска неисправностей эффективен по своему в отдельном случае, имеет индивидуальные особенности применения. Однако, как правило, большая часть кабельных линий остается неоттрассированной, поскольку очень часто получается, что документация со схемами прокладки отсутствует или имеет низкое качество. Отыскание мест повреждений на подобных кабелях одними беспрожиговыми методами и акустическим поиском является недостаточным, поэтому наиболее популярным методом отыскания мест повреждения остается прожиговый метод. На основе опыта определения мест и возможного характера повреждения кабельных линий важно выбрать наиболее эффективный метод определения и соответственно поисковое устройство для каждой конкретной ситуации. Профессиональные поисковые комплекты, позволяют в кратчайшие сроки выполнять поиск места дефекта и определить глубину залегания кабеля.

Проведенный анализ методов и средств ОМП позволяет сделать следующие выводы:

— топографическое ОМП наиболее точное, но занимает значительное время;

— импульсное ОМП малоэффективно на неоднородных ЛЭП за счет появления «паразитных» отражений импульсов;

— двухстороннее ОМП по ПАР, хоть и обладает высокой точностью, однако требует значительных капитальных вложений и имеет невысокую надежность;

— одностороннему ОМП по ПАР присуща методическая погрешность за счет наличия неизвестной информации, к которой относится переходное сопротивление в месте повреждения и система с противоположного конца поврежденной линии.

На сегодняшний день ОМП ЛЭП имеет высокую погрешность. Принимая во внимание качественные изменения, произошедшие в области измерительных средств, а именно переход от аналоговых устройств к цифровым, выполненным на базе ЭВМ, появляется возможность усовершенствования методов и средств ОМП. При этом актуальным является усовершенствование наиболее дешевых и надежных методов и средств одностороннего ОМП по ПАР путем уменьшения влияния неизвестной информации на точность получаемых результатов.

Так же следует отметить метод импульсной рефлектометрии удобен для практического использования, так как для измерения импульсным рефлектометром достаточно доступа к линии с одного конца.

Импульсные рефлектометры позволяют определить расстояние до места повреждения линии при любом характере повреждения (обрыв, короткое замыкание, утечка, продольное сопротивление и т.д.).

Результаты, достигаемые при измерениях импульсным рефлектометром, зависят от его возможностей по отстройке от помех.

Метод импульсной рефлектометрии позволяет достигнуть более высокой точности измерений расстояния до места повреждения по сравнению с другими методами (например, по сравнению с мостовым): 1% – для аналоговых импульсных рефлекторов и 0,2% – для цифровых.

Фрагмент текста работы:

1 Методы определения места повреждения в силовых кабелях

Найти обрыв в кабеле или определить место повреждения кабеля – одна из основных задач, встающих перед инженером-измерителем в его повседневной практике.

Поиск места повреждения кабеля — это в наиболее сложных случаях целый комплекс измерительных процедур, использующий три основные группы кабельных приборов:

— рефлектометры реализующие импульсный метод (как для силовых, так и для слаботочных кабелей ), импульсно-дуговой и волновой методы (для силовых кабелей): позволяют с высокой точностью(до 0.01%) определять расстояние до неоднородностей волнового сопротивления кабеля и таким образом определять: длину кабеля, определять расстояние до обрыва и короткого замыкания кабеля, определять места «замокания кабеля», определять муфты кабеля и места кроссировок, в том числе и определять ошибки кроссировки, места пониженной изоляции;

— кабельные-мосты, реализующие мостовые методы поиска повреждений, позволяют, как найти место повреждения кабеля (обрыв, пониженное сопротивление изоляции, короткое замыкание), так и измерить основные электрические параметры кабеля (измерение сопротивления шлейфа, измерение сопротивления изоляции, измерение электрической ёмкости;

— трассоискатели и трассодефектоискатели реализующие индукционный и контактный методы — это приборы позволяющие на местности проводить отыскание места повреждения кабеля типа обрыв, короткое замыкание, места пониженной изоляции (утечка на землю), определять направление и глубину залегания кабеля. К таким приборам предъявляются весьма жесткие требования в смысле помехозащищенности и избирательности приёмного тракта.

Точному определению места повреждения в линиях связи и электропередачи, которое производится трассовыми методами, должна предшествовать предварительная его локализация методом импульсной рефлектометрии.

Метод импульсной рефлектометрии позволяет определить зону повреждения (в пределах погрешности измерения) и применить отдельные трассовые методы обнаружения только на небольших участках трассы, что позволяет существенно сократить время точного определения места дефекта.

1.1 Использование метода импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий

Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в выполнении следующих операций:

— зондирование кабеля (двухпроводной линии) импульсами напряжения;

— в приеме импульсов, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления;

— выделение отражений от места повреждений на фоне помех (случайных и отражений от неоднородностей линий);

— определение расстояния до повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

Одним из важных применений современных осциллографов стала импульсная рефлектоскопия. Название происходит от слова reflect – отражение и свидетельствует об использовании при измерении параметров сигналов (импульсов), отраженных от тестируемых объектов и вернувшихся к началу линии. Более общим понятием является рефлектометрия. В процессе рефлектометрии выполняются определенные измерения, например, измеряется расстояние до обнаруженной неоднородности, оцениваются коэффициенты отражения и пропускания и т. д.

Рефлектометрия – это технология, позволяющая определять различные характеристики исследуемой среды по отражению отклика сигнала: поверхности (например, определение коэффициентов отражения и поглощения) или объемной среды (например, изучение распределения неоднородностей в оптическом волокне).

Импульсная рефлектометрия – это область измерительной техники, которая основывается на получении информации об измеряемой линии по анализу её реакции на зондирующее (возмущающее) воздействие. Импульсная рефлектометрия применяется как для металлических кабелей всех типов, так и для волоконно-оптических кабелей связи.

В принципе любой скоростной осциллограф можно использовать (совместно с импульсным генератором) для построения импульсного рефлектометра. Некоторые осциллографы имеют специальный выход перепада малой длительности, который можно использовать для целей рефлектометрии.

Подав импульсный перепад с помощью тройника на 50-омный вход осциллографа и подключив к свободному разъему тройника отрезок испытуемого коаксиального кабеля, можно превратить осциллограф в рефлектометр с неплохим временным разрешением. Осциллограмма, снятая при нагрузке в виде отрезка коаксиального кабеля, нагруженного на его волновое сопротивление 50 Ом, показывает на отсутствие отражений. Длительность развертки обычно ограничивают возможностью наблюдения отражения от конца линии.

Отраженный перепад меняет полярность и, дойдя до входа кабеля, гасит исходный перепад. В результате на отрезке кабеля формируется почти прямоугольный импульс, длительность которого равна удвоенному времени задержки отрезка кабеля.

Таким образом, легко найти время задержки линии и, зная скорость распространения волны в линии, определить ее длину. Заметим, что скорость распространения импульса в кабеле с диэлектриком и в вакууме (воздухе) различна, и это различие в рефлектометрах учитывается с помощью специальных поправочных коэффициентов укорочения и таблиц, сохраняемых в памяти рефлектометра.