Модернизированное устройство, применяемое при ремонте силовых кабельных линий электропередач

Алия БЫЛКАЙЫРОВА, главный специалист отдела по развитию персонала Дирекции магистральной сети АО «НК «КТЖ»

При эксплуатации кабельных линий электропередач в условиях города, на промышленных и транспортных объектах, в них сложно определить место повреждения. Это объясняется тем, что кабельные линии проложены либо в земле, либо в лотках, из-за чего точка повреждения изоляции является неявной. Однако специалистами и учеными предлагаются технические решения, способные решить эту проблему. Одно из них мы предлагаем сегодня вниманию читателей.

Особенно сложно, когда переходное сопротивление замыкания не является стабильным, то есть при номинальном напряжении переходное сопротивление близко 0, а при снятии напряжения достаточно велико. Поэтому известные методы поиска места повреждения кабельных линий, даже в сочетании локационного, акустического и индукционного способов поиска, могут оказаться неэффективными. При этом основным условием эффективного поиска является, прежде всего, малое переходное сопротивление места повреждения.

Актуальной экономической и технической задачей для эффективной организации ремонтных работ кабельных линий электропередач является создание комплекса аппаратуры для определения точки повреждения в силовых кабельных линиях. А это, прежде всего, аппаратура для «дожига» изоляции в месте повреждения кабельных линий, позволяющая автоматически довести величину сопротивления до минимальной.

Известно несколько типов устройств для прожига изоляции силовых кабелей. Не будем перечислять их все, отметим лишь основные недостатки таких устройств. Главным, бесспорно, является их неуниверсальность. Из-за отсутствия функции регулирования высокого напряжения, а также возможности автоматического включения-отключения высоковольтного источника постоянного тока, отмечается низкая надежность таких устройств как коммутаторов электрического контактора. Такая ненадежная защита от поражения электрическим током от высоковольтного источника, который постоянно включен в момент действия низковольтной фазы прожига, обусловливает пульсирующий характер горения дуги.

С целью повышения эффективности процесса прожига авторами данной статьи предлагается модернизированное устройство, в котором исключены отмеченные недостатки. Комитетом по правам интеллектуальной собственности Министерства юстиции Республики Казахстан выдан предварительный патент №19629 на изобретение данного устройства.

Принцип работы автоматического устройства изложен на схеме 1 и выглядит следующим образом.

После подключения положительного полюса высоковольтного 1 и положительного полюса цепочки вентилей 8, последовательно соединенных с положительным полюсом низковольтного источника 5 постоянного тока к жиле, а общего провода к оболочке поврежденного кабеля, и включения выключателя 6 напряжение сети подается на низковольтный источник 5 постоянного тока и первичную цепь повышающего трансформатора 2 через симметричный тиристор 13. Угол открытия симметричного тиристора предварительного устанавливается задатчиком 20 тока. Режим работы компаратора выбран таким образом, что при незначительных токах через датчик 7 тока на выходе действует постоянное напряжение, обеспечивающее угол фазового сдвига управляющего импульсами симметричного тиристора 13 в блоке 15 синхронизации и формирования. При этом напряжение равно значению предварительно установленного задатчиком 20 тока. Режим работы компаратора 11 выбран таким образом, что при значениях тока, протекающего через датчик 7, менее заданного он выдает управляющее напряжение блоку 10 синхронизации и формирования, обеспечивающее угол фазового сдвига управляющих импульсов тиристоров низковольтного источника 5 постоянного тока, равное значению предварительно установленного задатчика 12 тока.

Действующие на переходном сопротивлении места повреждения кабеля высокого напряжение запирает цепь вентилей 8. Тем самым исключается действие напряжения высоковольтного источника 5 постоянного тока.

При пробое дефектной изоляции в месте повреждения возникает электрическая дуга, от воздействия которой снижается переходное сопротивление места повреждения и падает напряжение в точке перекрытия. По мере снижения переходного сопротивления в месте повреждения происходит перераспределение падения напряжения между переходным сопротивлением высоковольтного источника. Таким образом:

1. При достижении падения напряжения на переходном сопротивлении заданного значения от низковольтного источника 5 постоянного тока начинает протекать ток через место повреждения кабеля, величина которого зависит от заданного угла регулирования транзисторов низковольтного источника 5 и величина переходного сопротивления дефектной изоляции кабеля;

2. При достижении током низковольтного источника постоянного тока 5 значения уставки, задаваемого режимом компаратора 19, он перебрасывается и закрывает блок 15 синхронизации и формирования, т.е. симметричный тиристор 13 запирается, отключая высоковольтный источник от кабеля.

Электрическая дуга, питаемая низковольтным источником 5 постоянного тока, прожигает дефектную изоляцию, снижая переходное сопротивление в месте повреждения до значений, определяемых уставкой максимального тока, установленного задатчиком 12 тока. При значении тока, равном уставке максимального тока, компаратор 11 перебрасывается и запирает блок 10 синхронизации и формирования, т.е. снимаются управляющие импульсы с управляющих электродов тиристоров низковольтного источника 5, закрывая его. Этот же сигнал с повышенным с помощью усилителя 16 уровнем блокирует включение блока 15 синхронизации и формирования 15 после окончания прожига до снижения переходного сопротивления в месте повреждения кабеля до значения, определяемого заданной уставкой.

В случае неподхвата электрической дуги в начале процесса или срыве горения дуги в процессе прожига вновь автоматически включается высоковольтный источник 1, так как в питающей цепи от низковольтного источника 5 постоянного тока станут меньше величины уставки компаратора 19, и он возвратится в первоначальное состояние, снимая запирающий сигнал с блока 15 синхронизации и формирования. Таким образом, цикл прожига неоднократно может повторяться.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность и улучшить условия техники безопасности путем предварительной установки величины высокого напряжения, а также автоматического включения и выключения высоковольтного источника постоянного тока в зависимости от состояния переходного сопротивления.

За счет этого однозначно определяется место повреждения кабельных линий, что дает возможность значительно повысить эффективность ремонтных работ на закрытых линиях электропередач.