Monitorització d'aïllament en xarxes amb neutre aïllat

En xarxes amb un neutre aïllat o posat a terra, durant el funcionament normal, les tensions de les tres fases a terra són iguals a la tensió de fase.

En una falla a terra monofàsica, la tensió de la fase amb avaria a terra serà zero i la de les fases sense avaria augmentarà a fase a fase. En aquest cas, les tensions de fase a fase no canvien. Aquestes xarxes poden romandre en servei perquè els danys són difícils de detectar. El funcionament a llarg termini en aquest mode és inacceptable, ja que en cas de destrucció accidental de l'aïllament de la fase intacta, es produirà un curtcircuit bifàsic amb conseqüències indesitjables.

Per controlar l'estat d'aïllament en xarxes amb una tensió de fins a 1 kV, s'utilitzen tres voltímetres connectats en una estrella, el punt neutre de la qual està posat a terra (Fig. 1, a).

Arròs. 1.Falla a terra unipolar en dos llocs: control d'aïllament amb voltímetres, a — connexió de línia amb transformador de corrent, b — protecció de relés, c — control d'aïllament amb voltímetres, d — control d'aïllament amb relé d'alarma, Q — interruptor, KA — relé per corrent, KL - relé intermedi, SQ - contacte auxiliar de l'interruptor, YAT - solenoide d'alliberament de l'interruptor, KH - relé de senyal, V - voltímetre, R - resistència.

V xarxes amb neutre aïllat El control de l'aïllament és fàcil amb tres voltímetres. Els voltímetres estan connectats als terminals del bobinatge secundari principal d'un transformador de tensió trifàsic de tres bobinatges. Els transformadors de tensió monofàsics també es poden utilitzar amb el mateix propòsit.

En xarxes amb tensions superiors a 1 kV, s'utilitza un transformador de tensió NTMI per a la monitorització, que té dos bobinatges secundaris. Una bobina connectada en una estrella serveix per mesurar la tensió, la segona bobina connectada en un delta obert amb terminals aΔ — HCΔ — per al control d'aïllament amb la inclusió d'un relé de control d'aïllament.

S'utilitza un relé de tensió com a relé. KV actuant sobre el senyal (Fig. 2).

Arròs. 2. Esquemes de control d'aïllament en circuits de corrent altern en una xarxa amb un neutre aïllat: O, A, B, C — bobinats, V — voltímetre, T — transformador NTMI, KV — relé de control d'aïllament

En mode normal, la tensió als terminals d'aquesta bobina és propera a zero. En el cas de la posada a terra de qualsevol fase de la xarxa primària, la simetria de tensió es trenca i apareix una tensió al bobinat connectat en delta obert, suficient per accionar el relé de tensió, que indica un mal funcionament.

En cas de fallada d'aïllament de fase (curtcircuit a terra), les lectures del voltímetre d'aquesta fase disminuiran i les lectures del voltímetre de les altres dues fases intactes augmentaran. En cas de fallada a terra metàl·lica, el voltímetre de la fase danyada mostrarà zero, i en altres fases la tensió augmentarà 1,73 vegades i els voltímetres mostraran tensions de línia.

El personal operatiu de la subestació també pot conèixer una violació de l'aïllament de fase mitjançant el funcionament dels dispositius de senyalització. S'utilitza un relé de control d'aïllament N com a dispositiu de senyalització que es connecta als terminals del bobinatge secundari addicional del transformador de tensió NTMI connectat en un circuit delta obert. Quan es produeix la connexió a terra als terminals d'aquesta bobina, es produeix una tensió de seqüència zero 3U0, el relé H s'activa i dóna un senyal (Fig. 3).

A les xarxes en què la compensació dels corrents capacitius a terra es realitza mitjançant reactors de supressió d'arc, els dispositius de senyalització fase-terra es connecten al bobinat de senyal del reactor d'arc o a un transformador de corrent instal·lat a la sortida de terra del A aquest bobinatge es pot connectar un llum de senyal que s'encén quan es produeix una fallada a terra a la xarxa. El llum de senyal s'instal·la directament a l'accionament del seccionador del reactor de supressió d'arc.

Arròs. 3. Control de l'estat d'aïllament en xarxes amb neutre aïllat: 1 — transformador de potència; 2 — transformador de mesura de tensió; H - relé de tensió

Localització de falles a terra

En xarxes amb neutre aïllat i amb compensació de corrents capacitives, és possible operar la xarxa en presència d'un error a terra.Tanmateix, el funcionament a llarg termini de la xarxa amb un augment de la tensió en fases no danyades augmenta la probabilitat d'un accident, i el trencament del cable i la caiguda a terra suposa un perill per a les persones. Per tant, la detecció i eliminació de la falla fase-terra es duu a terme el més ràpidament possible. Els dispositius simples de senyalització de terra a la xarxa no poden determinar la ubicació de la fase a terra, ja que totes les seccions de la xarxa estan interconnectades elèctricament a través de les barres de la subestació.

Els dispositius de senyalització selectiva USZ-2/2, USZ-ZM s'utilitzen per determinar el circuit elèctric amb connexió a terra. Aquests dispositius solen contenir un filtre harmònic superior i un dial. El filtre harmònic funciona a una freqüència de 50 o 150 Hz (50 Hz per a xarxes sense compensació de corrents capacitives, 150 Hz per xarxes amb compensació de corrents capacitives).

El dispositiu de senyalització s'instal·la al tauler de control de la subestació o al passadís de l'aparell de commutació b — 10 kV i hi estan connectats els circuits de transformador de corrent de seqüència zero (TTNP) de línies de cable (Fig. 4).

La configuració del dispositiu d'alarma (control de control) es realitza durant el funcionament normal de la xarxa (sense connexió a terra) mesurant els nivells de corrents harmònics més alts i corrents de desequilibri amb el dispositiu a una freqüència de 150 Hz. Les lectures del dispositiu es comparen amb aquests indicadors quan es troba un enllaç trencat.

Quan es produeix una fallada a terra estable a la xarxa, el personal de servei de la subestació mesura successivament els corrents harmònics més alts en tots els enllaços i selecciona l'enllaç on el corrent és més alt.

Arròs. 4.Esquema de senyalització de falla a terra monofàsica mitjançant USZ

Després de determinar la connexió danyada, es prenen mesures per trobar i eliminar la ubicació de la falla a terra. Els dispositius HSS permeten la identificació manual d'un enllaç fallit. Recentment, però, s'han desenvolupat dispositius que determinen automàticament la connexió estable de falla fase-terra i transmeten informació per canals telemecànics a l'oficina de despatx de les xarxes elèctriques. S'ha desenvolupat un conjunt de senyalització de falla a terra del tipus KSZT-1 (recentment KDZS) que s'utilitza àmpliament.

A la Fig. 5.

El dispositiu consta estructuralment de tres blocs principals:

- Lògica BL,

- commutació K

- Indicació UM.

Aquest últim s'instal·la al punt de despatx de les xarxes de transmissió d'energia. Els blocs BL i K s'instal·len a la subestació.

Quan es produeix una fallada a terra a la xarxa, la tensió de seqüència zero 3U0 del bobinat del transformador de tensió s'alimenta al bloc de tensió de seqüència zero de BNNP i, si el valor supera la configuració especificada, s'activa el bloc lògic BL. El bloc lògic controla el funcionament de l'interruptor electrònic K, que rectifica seqüencialment els transformadors de corrent de seqüència zero TTNP.

Al final de la interrogació TTNP, la connexió amb el nivell més alt d'harmònics superiors es determina al bloc lògic, el nombre del qual es transmet en codi binari-decimal des del dispositiu telemecànic KP-DP al centre de control. Al centre de control, aquest senyal es converteix en un descodificador en un número de dos dígits que es mostra a la pantalla de l'ONU, mitjançant el qual el despatxador determina visualment el número de la connexió a terra.Quan la falla a terra desapareix, tot el dispositiu torna automàticament a la seva posició original.

Arròs. 5. Diagrama de blocs del dispositiu KSZT-1 (KDZS)

El despatxador té la possibilitat de tornar a demanar informació sobre l'enllaç trencat prement el botó «Restablir» A més, el dispositiu permet al personal operatiu de la subestació buscar un enllaç trencat interrogant manualment el TTNP. L'ús d'aquest dispositiu pot reduir significativament el temps de cerca d'una secció de xarxa danyada i reduir la probabilitat de patir danys.