Проведено перевірку можливості здійснення контролю ізоляції конденсаторного типу пристроями, що реалізують нерівноважно-компенсаційний метод, в умовах існування тривалого
неповнореакторного режиму електропередачі 750 кВ без корекції пристроїв з використанням напруги нульової послідовності.Ability to realize the condenser type insulation testing using existing devices in long incompletely
reactor regime of 750 kV electricity transmission without correcting zero-sequence voltage used is
examined

Веприк, Юрий Николаевич

Минченко, Анатолий Андреевич

Минченко, Андр. А.

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

  75 
         
        
          
           
          
       
        
 
      
     
       
        
       
          
         
    
      
      
         
       
       
        
          
       
      
       
          
         
   
        
         
        
   
 
           
                 
         
           
                   
              
            
 
    
 
 76 
УДК 621.314 
 
АНДР.А. МИНЧЕНКО, канд.техн.наук, 
Ю.Н. ВЕПРИК, канд.техн.наук, А.А. МИНЧЕНКО, канд.техн.наук 
 
КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ КОНДЕНСАТОРНОГО ТИПА 
НЕРАВНОВЕСНО-КОМПЕНСАЦИОННЫМ МЕТОДОМ 
ПРИ НЕПОЛНОРЕАКТОРНОМ РЕЖИМЕ 
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 750 кВ 
 
Проведено перевірку можливості здійснення контролю ізоляції конденсаторного типу при-
строями, що реалізують нерівноважно-компенсаційний метод, в умовах існування тривалого 
неповнореакторного режиму електропередачі 750 кВ без корекції пристроїв з використан-
ням напруги нульової послідовності. 
 
Ability to realize the condenser type insulation testing using existing devices in long incompletely 
reactor regime of 750 kV electricity transmission without correcting zero-sequence voltage used is 
examined. 
 
Постановка проблемы. Непрерывный контроль состояния изоляции 
конденсаторного типа (ИКТ) высоковольтных вводов (ВВ) и трансформа-
торов тока (ТТ) под рабочим напряжением открывает возможность обна-
руживать дефекты в изоляции на ранних стадиях возникновения (разви-
вающиеся) и предотвращать внезапные отказы электроэнергетических 
систем, в том числе и в ОЭС Украины, из-за повреждения маслонапол-
ненного энергетического оборудования высокого напряжения, сопровож-
дающиеся экономическим ущербом.  
Контроль параметров ИКТ ВВ и ТТ под рабочим напряжением про-
изводится путем измерения тока через изоляцию при рабочем напряже-
нии на ней. При этом ток через ИКТ определяется ее комплексной прово-
димостью; изменение комплексной проводимости при возникновении 
дефекта в ИКТ ВВ и ТТ вызывает изменение тока, которое и является 
диагностическим признаком. Для определения изменения тока необходи-
ма специальная схема измерений. Это обеспечивает неравновесно-
компенсационный метод (НКМ) измерений. НКМ основан на измерении 
суммы трехфазной системы токов, протекающих через изоляцию трех 
объектов одного напряжения. Измеряемые токи предварительно регули-
руются таким образом, чтобы их сумма была близка к нулю (балансиров-
ка схемы измерений). При возникновении дефекта в одном из объектов, 
ток через его изоляцию увеличивается и на выходе сумматора появляется 
ток, пропорциональный изменению комплексной проводимости ИКТ. 
Рассматриваемая схема измерений имеет интересную особенность: одно-
временные изменения одноименных величин во времени во всех трех 
  77 
фазах к разбалансировке схемы не ведут. В то же время при анормальных 
неполнореакторных режимах электропередачи 750 кВ возникает длитель-
но существующая несимметрия напряжения, вследствие которой устрой-
ства контроля ИКТ ВВ и ТТ могут потерять свои контролирующие функ-
ции. 
Анализ литературы. Возможность существования длительных не-
полнореакторных режимов электропередачи 750 кВ отмечается в работе 
[1]. В ряде работ [1, 2, 3] предложены технические решения, позволяю-
щие повысить стабильность работы устройств непрерывного контроля 
ИКТ. В частности, настройка устройств контроля изоляции электриче-
ских аппаратов, основанных на суммировании токов утечки изоляции 
трех фаз, должна производится при отсутствии в электрической сети на-
пряжения нулевой последовательности, а каждое появление суммарного 
тока сопоставляется с уровнем напряжения нулевой последовательности 
на выходе измерительного трансформатора напряжения. Устройство кон-
троля изоляции, на измерения которого не влияет несимметрия напряже-
ний электрической сети, должно содержать цепь коррекции с емкостной 
проводимостью, присоединенной к выводам соединенных в разомкнутый 
треугольник вторичных обмоток трансформатора напряжения. Предло-
женное в работе [4] усовершенствование неравновесно-
компенсационного метода контроля ИКТ реализуется как элемент АСУ 
ТП подстанции (ПС) и требует для создания соответствующей аппарат-
ной и программной базы. 
Целью настоящей работы является проверка возможности осуще-
ствления контроля ИКТ устройствами, реализующими НКМ, в условиях 
существования длительного неполнореакторного режима электропереда-
чи 750 кВ без коррекции устройств с использованием напряжения нуле-
вой последовательности. 
Основная часть. Работа электрической сети 750 кВ с неполными 
(из-за аварийных отключений реакторов) и несимметричными (при раз-
личных параметрах реакторов группы) группами шунтирующих реакто-
ров приводит к несимметрии параметров режима сети. Для оценки степе-
ни влияния этих факторов выполнены расчеты неполнореакторных режи-
мов электропередачи 750 кВ «Курская АЭС – ПС «Североукраинская-
750 кВ». В качестве расчетных рассмотрены два режима: при отказе од-
ной фазы шунтирующего реактора ПС «Североукраинская-750 кВ» (фаза 
С) и при отказе двух фаз шунтирующего реактора (фазы В и С) этой ПС – 
результаты даны в табл.1. Расчет параметров неполнореакторных режи-
мов производился в фазных координатах (алгоритм реализован в про-
грамме ANFaz1). Исходная информация для расчетов подготавливалась 
на основании схемы электропередачи 750 кВ; параметры элементов схе-
мы в фазных координатах синтезированы по их параметрам в координа-
 
 78 
тах симметричных составляющих. При этом электрические сети 330 кВ и 
ниже, присоединенные к ПС «Североукраинская-750 кВ» в расчетную 
схему не включались. 
 
Таблица 1 
Значения напряжений фаз и коэффициентов несимметрии 
Напряжение фазы, кВ Отказ фазы 
реактора А В С 
Коэффициент  
несимметрии )2(UK , % 
С 400,96 399,76 428,57 1,98 
В и С 395,89 423,29 424,56 1,95 
 
Как видно из табл. 1 полученные значения коэффициентов )2(UK  не 
превышают нормально допустимого значения по ГОСТ [5] равного 2,0 %, 
т.е. электропередача 750 кВ может длительно работать в неполнореактор-
ном режиме. 
Проверку возможности осуществления контроля ИКТ устройствами, 
реализующими НКМ, выполним применительно к измерительным ТТ 
типа ТФРМ750А-У1 (двухступенчатый), емкость одной ступени которого 
составляет 1100-1200 пФ [6]. Приняв, что балансировка схемы измерений 
НКМ произведена при рабочем напряжении симметричном и равном 
3
750
, рабфU  кВ, т.е. ток небаланса при этом 0нбI  (в идеале – одина-
ковые значения емкости ИКТ ТТ трех фаз), проанализируем изменение 
указанного тока в неполнореакторном режиме и сопоставим его со значе-
ниями, соответствующими признакам развивающегося дефекта в ИКТ. 
Предельные значения параметров 
Y
Y
 при контроле ИКТ ТТ под 
рабочим напряжением нормируются и составляют [7] для класса напря-
жения 750 кВ – 1,5%. Отсюда следует, что при значении тока через ИКТ 
(дефект отсутствует) для ТТ типа ТФРМ750А-У1 равном 780 I  мА, 
предельным значениям диагностического параметра изоляции будет со-
ответствовать значение изменения модуля приращения тока 
17,1I  мА. Значения тока небаланса в расчетных случаях неполноре-
акторных режимов (отказы фазы С и фаз В и С соответственно) состав-
ляют 5,096 и 5,066 мА. Это означает, что традиционные устройства, реа-
лизующие НКМ и выполненные на основе аналоговой технической базы, 
свои контролирующие функции теряют. В то же время, устройства на 
основе цифровой технической базы (элемент АСУ ТП ПС) [4], которые 
  79 
наряду с пообъектным контролем осуществляют и контроль НКМ, лише-
ны отмеченного недостатка. 
Действительно, в этом случае НКМ программно реализуется как: 
a
U
U
IIa
U
U
III
А
кА
C
б
Cк
А
кА
В
б
ВкАкк 
















0,
,
,0,
2
0,
,
,0,, , 
где АкI ,  – значения тока через изоляцию объекта контроля (ВВ и ТТ) фа-
зы А при текущем контроле; б ВкI ,  и 
б
CкI ,  – тоже, но фаз В и С, приведен-
ные к рабочему напряжению фазы А; ВI ,0 и CI ,0  – результаты симмет-
рирования токов ВI ,0  и CI ,0  при первом контроле; 0,АU  и кАU , – рабочее 
напряжение фазы А при первом и каждом последующем контроле; а – 
оператор поворота. 
Указанные выше электрические параметры для первого контроля 
программно вычисляются и запоминаются при наладке элемента АСУ ТП 
ПС. 
Выводы. Применение устройств контроля ИКТ ВВ и ТТ под рабо-
чим напряжением, выполненных как элемент АСУ ТП ПС, существенно 
расширяет возможности контроля, в том числе и при неполнореакторных 
режимах электропередач 750 кВ. 
Перспективы дальнейших исследований в данном направлении 
– анализ неполнореакторных режимов электрической сети 750 кВ ОЭС 
Украины и оценка работоспособности устройств контроля ИКТ ВВ И ТТ, 
реализующих НКМ и выполненных на основе аналоговой технической 
базы. 
 
Список литературы. 1. Шинкаренко Г.В. Повышение стабильности работы устройств кон-
троля изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим 
напряжением // Энергетика и электрификация. – 1997. - №3. – С. 17-21. 2. Шинкаренко Г.В. 
Контроль опорных трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим 
напряжением в энергосистемах Украины // Электрические станции. – 2002. - №5. – С. 55-62. 
3. Шинкаренко Г.В. Настройка устройств контроля изоляции трансформаторов тока и вводов 
силовых трансформаторов под рабочим напряжением // Энергетика и электрификация. – 
1997. - №4. – С. 27-31. 4. Мінченко А..А. Удосконалення діагностики високовольтної ізоляції 
конденсаторного типу на основі врахування просторово розподілених ємнісних струмів: 
Автореферат дис. ... канд. техн. наук. Харків, 2006. 5. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный 
стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. 
Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – 
Киев: Госстандарт Украины, 1999. – 31. 6. Бажанов С.А. Маслонаполненные трансформато-
ры тока. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 80с. 7. ГКД 34.20.302-2002. Норми випробування 
електрообладнання. – Київ: ОЕП «ГРІФРЕ», 2002. – 216с. 
 
Поступила в редколлегию 22.06.07 
 
 
 80 
  
 
     
 
    
   
  
 
          
        
 
 
              
              
 
 
       
       
      
       
        
       
      
         
      
     
           
      
         
          
      
        
          
      
       
         
      
      
         
         
       
          
 


Контроль изоляции конденсаторного типа неравновесно-компенсационным методом при неполнореакторном режиме электропередачи 750 кВ

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository

  75                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         76 УДК 621.314  АНДР.А. МИНЧЕНКО, канд.техн.наук, Ю.Н. ВЕПРИК, канд.техн.наук, А.А. МИНЧЕНКО, канд.техн.наук  КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ КОНДЕНСАТОРНОГО ТИПА НЕРАВНОВЕСНО-КОМПЕНСАЦИОННЫМ МЕТОДОМ ПРИ НЕПОЛНОРЕАКТОРНОМ РЕЖИМЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 750 кВ  Проведено перевірку можливості здійснення контролю ізоляції конденсаторного типу при-строями, що реалізують нерівноважно-компенсаційний метод, в умовах існування тривалого неповнореакторного режиму електропередачі 750 кВ без корекції пристроїв з використан-ням напруги нульової послідовності.  Ability to realize the condenser type insulation testing using existing devices in long incompletely reactor regime of 750 kV electricity transmission without correcting zero-sequence voltage used is examined.  Постановка проблемы. Непрерывный контроль состояния изоляции конденсаторного типа (ИКТ) высоковольтных вводов (ВВ) и трансформа-торов тока (ТТ) под рабочим напряжением открывает возможность обна-руживать дефекты в изоляции на ранних стадиях возникновения (разви-вающиеся) и предотвращать внезапные отказы электроэнергетических систем, в том числе и в ОЭС Украины, из-за повреждения маслонапол-ненного энергетического оборудования высокого напряжения, сопровож-дающиеся экономическим ущербом.  Контроль параметров ИКТ ВВ и ТТ под рабочим напряжением про-изводится путем измерения тока через изоляцию при рабочем напряже-нии на ней. При этом ток через ИКТ определяется ее комплексной прово-димостью; изменение комплексной проводимости при возникновении дефекта в ИКТ ВВ и ТТ вызывает изменение тока, которое и является диагностическим признаком. Для определения изменения тока необходи-ма специальная схема измерений. Это обеспечивает неравновесно-компенсационный метод (НКМ) измерений. НКМ основан на измерении суммы трехфазной системы токов, протекающих через изоляцию трех объектов одного напряжения. Измеряемые токи предварительно регули-руются таким образом, чтобы их сумма была близка к нулю (балансиров-ка схемы измерений). При возникновении дефекта в одном из объектов, ток через его изоляцию увеличивается и на выходе сумматора появляется ток, пропорциональный изменению комплексной проводимости ИКТ. Рассматриваемая схема измерений имеет интересную особенность: одно-временные изменения одноименных величин во времени во всех трех   77 фазах к разбалансировке схемы не ведут. В то же время при анормальных неполнореакторных режимах электропередачи 750 кВ возникает длитель-но существующая несимметрия напряжения, вследствие которой устрой-ства контроля ИКТ ВВ и ТТ могут потерять свои контролирующие функ-ции. Анализ литературы. Возможность существования длительных не-полнореакторных режимов электропередачи 750 кВ отмечается в работе [1]. В ряде работ [1, 2, 3] предложены технические решения, позволяю-щие повысить стабильность работы устройств непрерывного контроля ИКТ. В частности, настройка устройств контроля изоляции электриче-ских аппаратов, основанных на суммировании токов утечки изоляции трех фаз, должна производится при отсутствии в электрической сети на-пряжения нулевой последовательности, а каждое появление суммарного тока сопоставляется с уровнем напряжения нулевой последовательности на выходе измерительного трансформатора напряжения. Устройство кон-троля изоляции, на измерения которого не влияет несимметрия напряже-ний электрической сети, должно содержать цепь коррекции с емкостной проводимостью, присоединенной к выводам соединенных в разомкнутый треугольник вторичных обмоток трансформатора напряжения. Предло-женное в работе [4] усовершенствование неравновесно-компенсационного метода контроля ИКТ реализуется как элемент АСУ ТП подстанции (ПС) и требует для создания соответствующей аппарат-ной и программной базы. Целью настоящей работы является проверка возможности осуще-ствления контроля ИКТ устройствами, реализующими НКМ, в условиях существования длительного неполнореакторного режима электропереда-чи 750 кВ без коррекции устройств с использованием напряжения нуле-вой последовательности. Основная часть. Работа электрической сети 750 кВ с неполными (из-за аварийных отключений реакторов) и несимметричными (при раз-личных параметрах реакторов группы) группами шунтирующих реакто-ров приводит к несимметрии параметров режима сети. Для оценки степе-ни влияния этих факторов выполнены расчеты неполнореакторных режи-мов электропередачи 750 кВ «Курская АЭС – ПС «Североукраинская-750 кВ». В качестве расчетных рассмотрены два режима: при отказе од-ной фазы шунтирующего реактора ПС «Североукраинская-750 кВ» (фаза С) и при отказе двух фаз шунтирующего реактора (фазы В и С) этой ПС – результаты даны в табл.1. Расчет параметров неполнореакторных режи-мов производился в фазных координатах (алгоритм реализован в про-грамме ANFaz1). Исходная информация для расчетов подготавливалась на основании схемы электропередачи 750 кВ; параметры элементов схе-мы в фазных координатах синтезированы по их параметрам в координа-  78 тах симметричных составляющих. При этом электрические сети 330 кВ и ниже, присоединенные к ПС «Североукраинская-750 кВ» в расчетную схему не включались.  Таблица 1 Значения напряжений фаз и коэффициентов несимметрии Напряжение фазы, кВ Отказ фазы реактора А В С Коэффициент  несимметрии )2(UK , % С 400,96 399,76 428,57 1,98 В и С 395,89 423,29 424,56 1,95  Как видно из табл. 1 полученные значения коэффициентов )2(UK  не превышают нормально допустимого значения по ГОСТ [5] равного 2,0 %, т.е. электропередача 750 кВ может длительно работать в неполнореактор-ном режиме. Проверку возможности осуществления контроля ИКТ устройствами, реализующими НКМ, выполним применительно к измерительным ТТ типа ТФРМ750А-У1 (двухступенчатый), емкость одной ступени которого составляет 1100-1200 пФ [6]. Приняв, что балансировка схемы измерений НКМ произведена при рабочем напряжении симметричном и равном 3750, рабфU  кВ, т.е. ток небаланса при этом 0нбI  (в идеале – одина-ковые значения емкости ИКТ ТТ трех фаз), проанализируем изменение указанного тока в неполнореакторном режиме и сопоставим его со значе-ниями, соответствующими признакам развивающегося дефекта в ИКТ. Предельные значения параметров YY при контроле ИКТ ТТ под рабочим напряжением нормируются и составляют [7] для класса напря-жения 750 кВ – 1,5%. Отсюда следует, что при значении тока через ИКТ (дефект отсутствует) для ТТ типа ТФРМ750А-У1 равном 780 I  мА, предельным значениям диагностического параметра изоляции будет со-ответствовать значение изменения модуля приращения тока 17,1I  мА. Значения тока небаланса в расчетных случаях неполноре-акторных режимов (отказы фазы С и фаз В и С соответственно) состав-ляют 5,096 и 5,066 мА. Это означает, что традиционные устройства, реа-лизующие НКМ и выполненные на основе аналоговой технической базы, свои контролирующие функции теряют. В то же время, устройства на основе цифровой технической базы (элемент АСУ ТП ПС) [4], которые   79 наряду с пообъектным контролем осуществляют и контроль НКМ, лише-ны отмеченного недостатка. Действительно, в этом случае НКМ программно реализуется как: aUUIIaUUIIIАкАCбCкАкАВбВкАкк 0,,,0,20,,,0,, , где АкI ,  – значения тока через изоляцию объекта контроля (ВВ и ТТ) фа-зы А при текущем контроле; б ВкI ,  и бCкI ,  – тоже, но фаз В и С, приведен-ные к рабочему напряжению фазы А; ВI ,0 и CI ,0  – результаты симмет-рирования токов ВI ,0  и CI ,0  при первом контроле; 0,АU  и кАU , – рабочее напряжение фазы А при первом и каждом последующем контроле; а – оператор поворота. Указанные выше электрические параметры для первого контроля программно вычисляются и запоминаются при наладке элемента АСУ ТП ПС. Выводы. Применение устройств контроля ИКТ ВВ и ТТ под рабо-чим напряжением, выполненных как элемент АСУ ТП ПС, существенно расширяет возможности контроля, в том числе и при неполнореакторных режимах электропередач 750 кВ. Перспективы дальнейших исследований в данном направлении – анализ неполнореакторных режимов электрической сети 750 кВ ОЭС Украины и оценка работоспособности устройств контроля ИКТ ВВ И ТТ, реализующих НКМ и выполненных на основе аналоговой технической базы.  Список литературы. 1. Шинкаренко Г.В. Повышение стабильности работы устройств кон-троля изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением // Энергетика и электрификация. – 1997. - №3. – С. 17-21. 2. Шинкаренко Г.В. Контроль опорных трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением в энергосистемах Украины // Электрические станции. – 2002. - №5. – С. 55-62. 3. Шинкаренко Г.В. Настройка устройств контроля изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением // Энергетика и электрификация. – 1997. - №4. – С. 27-31. 4. Мінченко А..А. Удосконалення діагностики високовольтної ізоляції конденсаторного типу на основі врахування просторово розподілених ємнісних струмів: Автореферат дис. ... канд. техн. наук. Харків, 2006. 5. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Киев: Госстандарт Украины, 1999. – 31. 6. Бажанов С.А. Маслонаполненные трансформато-ры тока. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 80с. 7. ГКД 34.20.302-2002. Норми випробування електрообладнання. – Київ: ОЕП «ГРІФРЕ», 2002. – 216с.  Поступила в редколлегию 22.06.07    80                                                                                                                                                                                                                                                                            

http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/17076/1/vestnik_HPI_2007_36_Minchenko_Kontrol_izolyatsii.pdf

Контроль изоляции конденсаторного типа неравновесно-компенсационным методом при неполнореакторном режиме электропередачи 750 кВ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository