ЮНИЯ-ДОПФ
ЮНИЯ-ДОПФ – это направленный индикатор замыкания на землю (ОЗЗ) и короткого замыкания (КЗ). ЮНИЯ-ДОПФ предназначен для стационарной установки в шкаф (исполнение на DIN-рейку) или на панель (щитовое исполнение) для определения ОЗЗ и КЗ* в компенсированных, изолированных или глухо заземленных сетях среднего напряжения.
Выпускается два вида индикаторов, основная модификация и модификация с дополнительными функциями (2 порта Ethernet, измерение и анализ фазных токов и напряжений, прием и выдача до 4 настраиваемых дискретных сигналов).
Для направленного определения ОЗЗ в индикаторе применяются следующие методы:
- По переходному процессу;
- По перемежающейся дуге;
- Анализ активной мощности;
- По высшим гармоническим составляющим (250Hz или произвольной частоте);
- Анализ реактивной мощности;
- Импульсный поиск;
- Поиск по изменению тока реактора;
Для определения КЗ используются следующие методы:
- Ненаправленная индикация КЗ;*
- Направленная индикация КЗ;*
Дополнительные функции индикатора:
- Передача данных по протоколам МЭК 61850, IEC 870-5-104 с возможностью сбора и ретрансляции данных других систем ОПФ;*
- Анализ качества электроэнергии;*
- Осциллографирование Comtrade;*
- Функции учета ЭЭ;*
- Функции резервирования каналов передачи данных RSTP, HSR/PRP;*
- Конфигурирование через вэб-интерфейс.*
* функции индикатора в модификации с дополнительными функциями
Применяемые индикатором ДОПФ методы определения поврежденного фидера
По переходному процессу заряда фазных емкостей
ЮНИЯ-ДОПФ оценивает процесс заряда емкостей двух неповрежденных фаз при возникновении ОЗЗ
Рисунок 1 — к пояснению принципа работы поиска ОЗЗ по переходному процессу заряда фазных емкостей
Кривая напряжения нулевой последовательности (НП) может быть упрощенно описана уравнением 1:
(1)
Отсюда следует, что напряжение на нейтрали появляется по причине протекания тока через емкость проводник-земля. Ток при этом опережает напряжение на 90°. Интеграл тока в этом выражении можно интерпретировать как накопленный на емкости заряд q. Следовательно, на неповрежденном фидере напряжение пропорционально заряду. Если построить зависимость 3U0 от q, для неповрежденного фидера это будет прямая линия с положительным градиентом:
Рисунок 2 — Графики зависимости напряжения нейтрали от заряда.
Для неисправного фидера графиком зависимости напряжения от заряда будет будет прямая линия с отрицательным градиентом (Ф1).
Обнаружение повторного зажигания дуги
ЮНИЯ-ДОПФ анализирует напряжение и ток нулевой последовательности с целью поиска повторного зажигания дуги. Отслеживается, когда напряжение нулевой последовательности при ОЗЗ становится ниже установленного порога. При повторном зажигании дуги напряжение снова увеличивается, но менее чем до 100% фазного напряжения сети (см. Рисунок 3).
Рисунок 3 — напряжение нулевой последовательности при повторных зажиганиях дуги.
Анализ на частоте 250 Гц
ЮНИЯ-ДОПФ анализирует 5-ю гармонику тока и напряжения НП и/или дополнительную частоту, заданную пользователем.
На 5-й гармонике компенсированную сеть можно с некоторыми допущениями рассматривать как изолированную сеть, поскольку сопротивление реактора увеличивается в 5 раз. Следовательно, метод пригоден для определения замыкания на землю и направления к нему. Недостатком метода является то, в напряжении обычно небольшой процент гармоник, их величина определяется конфигурацией сети. Но допускается создавать искусственное смещение нейтрали при помощи специального генератора.
В поврежденном фидере ток НП будет опережать напряжение НП на 90 градусов, в исправном - отставать на 90 градусов.
Анализ активной мощности НП
Рассчитывается cos(ф) между током и напряжением нулевой последовательности и по направлению потока активной мощности (знаку cos(ф)) определяется направление к месту ОЗЗ
При этом важно, чтобы значения 3Io и 3Uo были достаточно точно измерены. Требуется низкая угловая погрешность трансформаторов тока и напряжения.
В поврежденных фидерах cos(ф) имеет отрицательную величину.
Анализ реактивной мощности (только для изолированных сетей)
Применим только в изолированных сетях, потому что в них из-за больших нескомпенсированных емкостных токов создаются уникальные условия. Требования к угловой точности для трансформаторов тока и напряжения очень низкие, т.к. углы, дающие основание принимать решение, близки к 90 градусам.
В поврежденных фидерах ток опережает напряжение на 90 градусов, в исправных - отстает на 90 градусов.
Поиск пульсаций
Анализируется сигнал 3I0 на наличие импульсного тока. Ток формируется специальным генератором, включенным во вторичную обмотку дугогасящего реактора, состоящим из конденсатора и контактора. Этот ток будет присутствовать только в поврежденном присоединении. При подключении конденсатора происходит изменение тока в сторону недокомпенсации. При этом, суммарный ток на неисправном фидере уменьшается и увеличивается на исправных.
Во время определения местоположения импульса конденсатор коммутируется с низкой частотой (0,1-1 Гц). Из-за этого изменяется ток в месте повреждения, потому что при металлическом ОЗЗ этот ток может течь только там. Напряжение остальных фидеров относительно земли остается постоянным, так что емкостные токи на них также остаются постоянными. Таким образом, генерация импульсного тока влияет только на поврежденные фидера.
При замыканиях на землю через высокое сопротивление появляется влияние на неповрежденные фидеры. Изменяя ток в месте повреждения, мы влияем на его сопротивление; меняется напряжение нулевой последовательности и, следовательно, напряжение на неповрежденных фазах. Это приводит к изменению емкостного тока на землю в неповрежденных фидерах.
Из-за этой взаимосвязи при замыканиях на землю с высоким сопротивлением, применяя данный метод, невозможно найти различие между неисправными и исправными фидерами.
Рисунок 4 — к пояснению принципа работы импульсного поиска ОЗЗ
Проблема решается применением асимметричной генерации импульсов. При этом конденсатор подключается, например, на 1 секунду и выключается на 1,5 секунды (отношение интервалов импульсов 1: 1,5). Легко показать, что этом изменения тока на не поврежденном фидере являются обратными изменениям в поврежденном. Следовательно, таким образом метод становится пригодным для использования при ОЗЗ с большим переходным сопротивлением.
Поиск по изменению тока реактора
Аналогично предыдущему, в этом способе используется искусственное воздействие - изменение тока реактора добавлением в нее активной составляющей (подключением резистора к обмотке управления) или изменив уставку (для реакторов с подмагничиванием, плунжерные реакторы не позволяют изменять настройку во время ОЗЗ).
В результате, в поврежденном фидере ток изменится на ту же величину. В неповрежденных присоединениях изменений не появится.
Индикация КЗ
Ненаправленный поиск КЗ
Ненаправленная индикация короткого замыкания по превышению уставки фазных токов. Возможна настройка двух порогов i1 и i2 и соответствующих им задержек t1 и t2.
Направленный поиск КЗ
Настройки для текущих пределов такие же, как и для ненаправленной индикации КЗ.
Индикатор КЗ действует только при определенном направлении тока КЗ или соответственно мощности КЗ, т.е. при определенном знаке тока или мощности КЗ. Имеет смысл применять в сетях с двухсторонним питанием, где направление тока КЗ и мощности КЗ могут иметь два противоположных направления.
Для индикации направленного КЗ измерение фазных напряжений является обязательным.
