С автоматической корректировкой тока срабатывания в зависимости от условий окружающей среды

ЗОЛОТАРЕВ И.А., КТИ (ф) ВолгГТУ, г. Камышин

Науч. рук. доцент АХМЕДОВА О.О.

При анализе линий электропередачи используются табличные приближенные значения продольных и поперечных параметров в схемах замещения, хотя решение задач в неупрощенном виде приводит к существенным уточнениям известных решений. Произведем анализ характеристик данных электрических величин.

Удельное активное сопротивление определяется сечением проводника и удельным сопротивлением материала. Данные, приводящиеся в справочной литературе, рассчитаны на температуру провода 20 °С и не учитывают сезонные изменения температуры окружающей среды, присущие практически для большей части РФ.

Зависимость активного сопротивления от температуры провода определяется:

(1)

где R₀₂₀ – табличное значение удельного сопротивления при температуре провода 20 °С; t_пр – температура провода, °С; α – температурный коэффициент электрического сопротивления, Ом/град.

Повышение температуры провода на 10 °С приводит к увеличению сопротивления провода на 4 %.

Удельное реактивное сопротивление зависит от потокосцепления, которое, в свою очередь, зависит от взаимного расположения проводов при учете пронизывания магнитным потоком поверхности земли.

Определим реактивное сопротивление воздушной линии электро-передачи с учетом конечной проводимости грунта. Для точного определения полного сопротивления провода с учетом проводимости земли необходимо также учитывать активное сопротивление самого провода и сцепление провода с частью потока, который замыкается в воздухе. Определим реактивное сопротивление, создаваемое частью замыкающегося в воздухе потока.

Запишем полное сопротивление провода:

(2)

где γ – удельная проводимость грунта; h – высота подвеса провода над землей, м; r₀ – радиус провода, мм.

Из выражения (2) следует, что значение реактивного сопротивления провода зависит от сопротивления грунта, которое изменяется в широком диапазоне под влиянием таких факторов, как температура, влажность.

На данный момент, чтобы выйти из сложившийся ситуации в электрических сетях, используют посезонное регулирование тока срабатывания, т.е. производится разбиение года на три периода (летний, зимний, межсезонье) и в зависимости от усредненных параметров за период – отстройка уставки реле вручную, что все же не дает желаемой точности.

Для решения данной проблемы предложено разрабатываемое устройство релейной защиты (РЗ) с автоматическим регулированием тока срабатывания в зависимости от условий окружающей среды. Пост передачи данных, оснащенный датчиками температуры провода, воздуха и тока, расположен на одной из фаз ВЛЭП. Он собирает данные с датчиков, встроенных в него, и дополняет их данными с датчика влажности почвы, установленного в грунте. Посредством GSM-связи осуществляется передача информации с поста в диспетчерский пункт на ноутбук с установленной программой, которая анализирует данные и просчитывает токовую уставку РЗ. В случае несовпадения расчетной токовой уставки с токовой уставкой автоматики должна быть проведена корректировка последней. На первых этапах внедрения планируется корректировка токовой уставки вручную оператором РЗ. После прохождения опытно-промышленной эксплуатации программа будет устанавливать уставку автоматически. В последующем она будет иметь функции слежения за температурой провода при плавке гололеда и прогнозирование температуры провода.

Для подтверждения данных, полученных расчетным путем, была разработана установка по определению зависимости сопротивления провода от изменения температуры. В эксперименте был применен провод АС-120, подключенный к понижающему трансформатору, к первичной обмотке которого были подключены лабораторный автотрансформатор и стабилизатор напряжения, поддерживающие стабильный ток 100 А во вторичной обмотке трансформатора. Провод был помещен в климатическую камеру, в которой моделировалось изменение температуры окружающей среды. Значение полученных данных было близко к расчетным.

УДК 621.316.925.1