Оптимізація пошуку місць пошкоджень на лініях електропередачі - Пошук місць пошкодження на повітряних лініях електропередачі

3 ПОШУК МІСЦЬ ПОШКОДЖЕННЯ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ.

Згідно нормативних документів (ГКД 34.20.302-2002. «Норми випробування електрообладнання», «ПУЕ» п.1.8.32, «ПТЕ споживачів»п.6.1.21) пошук пошкоджень на повітряних лініях електропередач виконується візуальним оглядом, а також за допомогою тепловізора під робочою напругою.
Як показує опит робіт, дефектний ізолятор (опорний чи підвісний) в більшості випадків не вдається знайти візуальним оглядом тому, що місце пошкодження може мати вигляд тріщини товщиною у долі міліметра, або знаходитись зверху ізолятора і недоступним для огляду.
Для мереж з ізольованою (компенсованою) нейтраллю за допомогою тепловізора можливо визначити ізолятор з розвиваючимся пошкодженням, в якому струм утічки виконує тепловий нагрів місця розвиваючогося пошкодження. Ці пошкодження можуть виникнути внаслідок тріщин та забруднення поверхні ізоляторів. При пошкодженні ізолятора і виникненні аварійного режиму з замкненням на землю (повною чи неповною «землею» для мереж з ізольованою нейтраллю) ЛЕП, згідно «ПТЕ споживачів», повинна бути вимкнена в найкоротший час. Тому в аварійному режимі ці лінії вимикаються і на момент пошуку пошкодження виявляються вимкненими. 
У випадку з мережами з глухо чи ефективно заземленою нейтраллю ситуація інша. Це пов’язано з тим, що струм замикання на землю в цих мережах досягає декілька кА, а отже термічна дія струму в місці пошкодження дуже велика. Від теплової дії електричної дуги ізоляційний матеріал ізоляторів руйнується. На таких лініях достатньо провести візуальний огляд стану цих ліній. Допоміжним засобом знаходження на таких лініях є фіксуючі прилади (ФІП, осцилографи), які встановлені на підстанціях і які вказують відстань від розподільчого пристрою до місця пошкодження.
В мережах з ізольованою (компенсованою нейтраллю) струми замикання на землю невеликі (десятки Ампер) і описаних вище процесів не виникає. Тому для підвищення ефективності та зменшення часу пошуку пошкоджень необхідний альтернативний, більш продуктивний метод. Для реалізації такого методу можна використовувати прилади та обладнання, за допомогою якого виконуються пошуки місць пошкоджень на кабельних лініях. У подальшому розглянемо пропонуєму методику пошуку таких пошкоджень.
Навіть при повному руйнуванні юбки ізолятора, прожигаючою установкою вдається досягти пробою лише приклавши достатньо велику напругу (для підвісного ізолятора ПЛ-10кВ типу ПФ) приблизно 12кВ. Це пов’язано з тим що навіть при повному руйнуванні юбки підвісного ізолятора залишається ізоляційний проміжок. Такі пошкодження прожигу не піддаються. Це може призвести до труднощів при пошуку місця пошкодження.

Рис. 15 – Ізолятори повітряних ліній електропередачі (6,10 кВ):
а- ТФ и шин,б- ШО, в - УШЛ, г - АИК и ШЛ, д - ШД, е - П

При високоомних пошкодженнях визначити відстань до місця пошкодження можливо лише за допомогою методу «імпульсної (ударної) локалізації» або «локалізацією перекриттям дугою».
При визначенні місця пошкодження за допомогою методу «локалізація перекриття дугою» внаслідок перекриття місця пошкодження дугою утворюються бігучі хвилі, які поширюються зі швидкістю V від місця перекриття дугою до початку чи в кінець лінії. Обробка проходження напруги бігучих хвиль виконується за допомогою ємкісного ділителя напруги.

Рисунок 16 – розподілення магнітного поля навколо провідника зі струмом на ПЛ.
При підключенні ударної установки для локалізації місця пошкодження при протіканні струму в момент пробою пошкодженої ділянки по проводу протікає струм і навколо цього провідника виникає магнітне поле. Силові лінії цього поля мають напрям по торкаючоїся до окружності цього поля. Якщо розташувати пошукову котушку (яка застосовується для пошуку місця пошкодження на КЛ) поперечно до проводу на деякій відстані (4-10м) то в її обмотці буде індукуватись напруга. На рідкокристалічному екрані та в звукових навушниках буде створюватись сигнал. При припиненні протікання струму сигнал зникає. За допомогою цього можна локалізувати місце пошкодження на ПЛ.

З рисунку можна побачити що при локалізації місця пошкодження за допомогою пошукової котушки, за місцем дефекту сигнал буде відсутній.

Рисунок 18 – шлях протікання струму та розташування магнітного поля навколо заземлюючого спуску при пошкодженні ізолятора опори.

Особливою прикметою пошкодження на окремій опорі є протікаючий крізь заземлюючий траверзу спуск струм. При цьому, розташувавши ПК поперечно до цього спуску та паралельно до проводу ПЛ, в котушці буде індукуватися напруга. Це обумовлено утворенням поперечного до цього спуску магнітного поля. Якщо за допомогою локаційної установки не вдається визначити відстань до місця пошкодження, то необхідно виконати процес руйнування ізолятора за допомогою чередування процесу «удару» та «прожигу» і за допомогою ПК та ударної установки вирушити для локалізації місця пошкодження. При великій довжині ПЛ можна з допомогою транспортного засобу вирушити приблизно на середину ПЛ і ПК визначити в якому напрямку треба рухатись. Якщо електромагнітний сигнал наводиться в ПК то це означає що пошкодження знаходиться далі по руху від боку підключення «ударної» установки (рис. ). Це дозволяє скоротити 50% часу для пошуку місця пошкодження.
Метод 1.

Рисунок 19 – Алгоритм пошуку місця пошкодження на ПЛ (Метод №1)

Метод 2

Якщо за наведеним вище алгоритмом не вдається визначити точне місце знаходження пошкодження, то можна застосувати прожигаючу та ударну установку для подальшого розвитку пошкодження. Створивши струм утічки достатньої величини можна, внаслідок нагрівання ізолюючого матеріалу ізолятора, досягти його руйнування. Більша ймовірність руйнування ізолятора при чередуванні процесу прожигу та удару. При цьому в процесі прожигу може виникнути струмоведуча доріжка, а при протіканні струму в процесі удару на цієї доріжці за короткий проміжок часу (долі секунди) розсіюється велика кількість енергії, місце пошкодження місцево нагрівається. Внаслідок нерівномірного нагріву ізолятор руйнується. Так як і в попередньому методі локалізацію місця пошкодження можна виконати за допомогою «удару» та пошукової електромагнітної котушки.

Рисунок 20 – Алгоритм пошуку місця пошкодження за допомогою «ударної», та «прожигаючої» установки.