Исследование и разработка мер повышения надежности эксплуатации изоляции сетей средних и высоких классов напряжения, содержащих двухцепные воздушные линии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.12, кандидат технических наук Зубков, Александр Сергеевич

• Зубков, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зубков, Александр Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ В СЕТЯХ 35 KB, СОДЕРЖАЩИХ ДВУХЦЕПНЫЕ ВЛ.

1.1. Схема сети 35 кВ и режимы эксплуатации нейтралей 35 кВ питающих трансформаторов.

1.2. Конструкция двухцепной BJI35 кВ и частичные емкости.

1.3. Расчетные схемы замещения при совместной и раздельной эксплуатации сети (по нулевой последовательности фаз).

1.4. Нормальный режим эксплуатации сети.

1.5 Однофазное замыкание на землю.

1.6. Выводы по первому разделу.

2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ОДНОФАЗНЫЕ ДУГОВЫЕ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ (ОДЗ).

2.1 Постановка задачи исследований и математическая модель переходных процессов, сопровождающих ОДЗ.

2.2. Результаты исследований процессов при ОДЗ в сетях с изолированной и резистивно заземленной нейтралями.

2.3. Выводы по второму разделу.

3.ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НАСЫЩЕНИЕМ

МАГНИТОПРОВОДОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ.

3.1. Физическая картина явления.

3.2 Моделирование ТНКИ типа ЗНОМ (ЗНОЛ).

3.3 Математическая модель для исследования процессов, сопровождающих погасание дуги в процессе ОДЗ.

3.4. Зоны установившегося феррорезонанса при оснащении сетей ТН типа ЗНОМ.

3.5 Феррорезонансные процессы при включении в цепь нулевой последовательности резисторов.

3.6 Феррорезонансные процессы при оснащении сети антирезонансными трансформаторами напряжения типа НАМИ.

3.7 Выводы по третьему разделу.

4. СТАЦИОНАРНЫЕ И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ В ДВУХЦЕПНЫХ В Л ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

4.1. Постановка исследований.

4.2. Электростатические поля под двухцепными BJIВН.

4.3. Электромагнитные поля под двухцепными BJI ВН.

4.4. Стационарные режимы «бестоковой» паузы ОАПВ.

4.4.1. Постановка исследований.

4.4.2. Стационарные токи подпитки дуги на отключенной фазе и напряжения после её погасания.

4.4.3. Выводы по подразделу 4.4.

4.5. Выводы по четвертому разделу.

5. ЗАЩИТА СЕТЕЙ 35 - 330 KB, СОДЕРЖАЩИХ ДВУХЦЕПНЫЕ ВЛ, ОТ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.

5.1. Постановка исследований.

5.2. Разрядные характеристики линейной изоляции ВЛ 35-330 кВ.

5.3. Координация разрядного напряжения ОПН с воздействующими грозовыми перенапряжениями.

5.3.1. Исходные положения.

5.3.2. Удар молнии в опору или в трос вблизи опоры.

5.3.3. Удар молнии в фазный провод.

5.4. Параметры ОПН при искровом и безыскровом присоединении аппарата.

5.4.1. Требования к характеристикам искрового промежутка ИП1.

5.4.2. Параметры ОПН с искровым промежутком.

5.4.3. Выбор мест установки ОПН.

5.4.4. Токовые и энергетические нагрузки ОПН.

5.5. Выводы по пятому разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка мер повышения надежности эксплуатации изоляции сетей средних и высоких классов напряжения, содержащих двухцепные воздушные линии»

Преимущества двухцепных BJI как средних, так и высших классов напряжения, по сравнению с одноцепными BJI соответствующих классов напряжения в основном определяются:

• организацией резервированного питания особо ответственных потребителей (при выходе из строя одной цепи питание объекта осуществляется по оставшейся в эксплуатации второй цепи),

• уменьшением полосы отчуждения при строительстве BJI определенной мощности по сравнению со строительством одноцепных BJI.

Вместе с тем при проектировании любого объекта электросетевого строительства должен учитываться не только нормальный режим его эксплуатации, но и разного рода аномальные ситуации, неминуемо возникающие в практике. При этом необходимо обеспечивать во-первых локализацию технологического нарушения, во вторых предусматривать рациональные меры восстановления режима нормальной эксплуатации BJI. К аномальным ситуациям, в частности, относятся те события, которые приводят к возникновению опасных перенапряжений: внутренних (частным случаем которых являются коммутационные перенапряжения) и грозовых, обусловленных ударами молнии в такие протяженные объекты, какими являются воздушные ЛЭП. Исследованию перенапряжений в ЛЭП посвящено достаточно большое количество публикаций, в том числе отдельные разделы в учебниках и учебных пособиях по ТВН [1]-[4] и монографии [5]. Однако в этих работах мало внимания уделено особенностям протекания электромагнитных процессов в двухцепных электропередачах. Вместе с тем цепи, расположенные на одной опоре, находятся в едином электростатическом и электромагнитном полях, что и о(буславливает зачастую существенные особенности в характере протекания электромагнитных переходных процессов по сравнению с соответствующими процессами в одноцепных ВЛ.

В работе, в основном, рассматриваются эти особенности в электропередачах среднего класса напряжения 35 кВ, эксплуатируемых как при изолированной нейтрали сети, так и при заземлении нейтрали сети через дугогасящий реактор (ДГР) или высокоомный резистор. Рассматриваются особенности стационарных режимов при однофазных замыканиях на землю (033) и переходных процессов, сопровождающих однофазные дуговые замыкания (ОДЗ).

Большой процент двухцепных BJI в сети 35 кВ вносит дополнительные требования к режимам и схемам эксплуатации таких сетей с точки зрения обеспечения их надежной эксплуатации в режиме однофазного замыкания на землю. Эти дополнительные требования возникают при раздельной эксплуатации цепей этих BJI, то есть в случае присоединения цепей к различным системам шин при отключенном междушинном выключателе (МШВ). Каждая из систем шин питается от своей группы трансформаторов, нейтрали которых, как правило, в эксплуатации не объединяются. Если сеть оснащена дугогасящими реакторами (ДГР), то последние в режиме раздельной эксплуатации цепей могут быть присоединены либо к нейтралям обеих групп трансформаторов, либо к нейтрали лишь одной группы.

Некоторые особенности возникают и при эксплуатации двухцепных BJI высших классов напряжения, эксплуатируемых при глухом заземлении нейтрали сети. К этим особенностям можно отнести уровни напряженностей электростатического и электромагнитного пролей по их трассам, а также, неполнофазные режимы, сопровождающие некоторые нештатные и штатные коммутации, в частности, коммутацию однофазного автоматического повторного включения BJI (ОАПВ).

Повышение надежности эксплуатации воздушных линий электропередач как средних, так и высоких классов напряжения при их грозовых поражениях остается до сих пор одной из важнейших задач электроэнергетики. Воздушные линии электропередачи испытывают ежегодно десятки ударов молнии в каждые 100 км линии. Поражение молнией фазного провода, сопровождающееся прохождением большого тока, создает на проводе такое высокое импульсное напряжение, что практически невозможно создать изоляцию, которая могла бы его выдержать. После перекрытия изоляции пораженного молнией провода в путь тока включается импульсное сопротивление заземления опоры. При этом на опоре появляется достаточно большое напряжение и возникает опасность разряда с опоры на провода, так называемого обратного перекрытия линейной изоляции [6]. Поэтому в большинстве случаев линии на металлических опорах имеют один или два заземленных троса, подвешиваемых выше фазных проводов и воспринимающих на себя удар молнии. Как показано в [7] применение тросовой защиты, позволяет снизить величину индуцированных перенапряжений примерно на 30 %. Однако наличие тросов не исключает появление высоких потенциалов на фазных проводах, и также, хотя и с малой вероятностью, удара молнии в фазный провод. На двухцепных же опорах обратное перекрытие приводит к замыканию между двумя цепями. Очевидно, что такое развитие событий должно быть исключено.

В последнее время рассматривается возможность повышения надежности эксплуатации линейной изоляции линий электропередач путем установки защитных аппаратов типа ОПН на опорах BJI. Так, на сессии СИГРЭ в августе - сентябре 1994 года был прочитан доклад о повышении надежности эксплуатации воздушных линий при установке на опорах так называемого распределенного ОПН. Этот доклад опубликован в трудах СИГРЭ [8]. Однако исследования относились в основном к BJI 66 - 77 кВ. К 1992 году в электрических сетях Японии было установлено около 30000 аппаратов на опорах BJI и ещё большее количество будет установлено в дальнейшем [9]. Статистический анализ эксплуатации ВЛ, оснащенных подвесными ОПН, показал весьма ощутимое повышение их надежности. На двухцепных BJI, на которых ОПН установлены на каждой фазе, двухцепных повреждений не наблюдалось, одноцепные повреждения наблюдались примерно в 60 % случаев и в 40 % случаев повреждения линейной изоляции BJI отсутствовали.

Ha BJI, не оснащенных подвесными ОПН, в 60 % случаев наблюдались двухцепные повреждения, в остальных случаях - одноцепные повреждения.

Изложенное позволяет заключить, что одной из преимущественных ниш использования ОПН, устанавливаемых на опорах BJI является их установка именно на двухцепных опорах. Это и предопределило проведение исследования эффективности установки ОПН на двухцепных опорах В Л 35330 кВ.

Менее полно в работе затрагиваются особенности эксплуатации двухцепных ВЛ высокого напряжения, эксплуатируемых при глухом заземлении нейтрали сети. В этом разделе работы анализируются электростатические и электромагнитные поля под двухцепными ВЛ рассматриваются некоторые рекомендации по снижению напряженностей этих полей и требования к ОПН, устанавливаемых на двухцепных опорах ВЛ ВН.

При выполнении исследований эффективности установки ОПН на опорах двухцепных ВЛ была использована математическая модель ориентировки лидера молнии, предложенная в СибНИИЭ [10, 11], основанная на описании распространения лидера молнии и развития встречных разрядов как случайных процессов. Такой подход позволяет учесть случайные отклонения траектории лидера молнии, а также случайный характер инициирования и развития встречных разрядов, и определить критерий ориентировки в наиболее естественном виде, как факт опережающего развития встречных разрядов с провода или троса до соединения с каналом нисходящего лидера молнии. С помощью такой модели можно определить также амплитуды волн токов молнии в точке удара, а также оценить перспективность такой меры повышения грозоупорности ВЛ, как установка на их опорах подвесных ОПН. Целью работы явилось выявление особенностей стационарных и переходных электромагнитных процессов в электропередачах двухцепного исполнения 35-330 кВ, а также установление технической целесообразности оснащения двухцепных В Л 35-330 кВ защитными аппаратами типа ОПН и определения их энергоемкости при различных уровнях сопротивлений заземления опор.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

• разработана математическая модель, позволяющая исследовать переходные процессы, сопровождающие однофазные дуговые замыкания на землю (ОДЗ), в двухцепных BJI35 кВ;

• проведены исследования влияния как способа моделирования двухцепных BJI 35 кВ, так и места ОДЗ на BJI на уровни перенапряжений, возникающих при ОДЗ;

• рассмотрены феррорезонансные процессы, обусловленные насыщением магнитопроводов трансформаторов напряжения, в распределительных сетях 35 кВ, содержащих двухцепные BJI;

• проанализированы интенсивности электрических полей по трассам двухцепных BJI ВН 110-330 кВ и предложены рекомендации по снижению интенсивностей электростатического и электромагнитного полей по трассам двухцепных BJI высокого напряжения.

• рассмотрены стационарные режимы при горении и погасании дуги подпитки в процессе «бестоковой» паузы ОАПВ в двухцепных BJI ВН;

• показано различие уровней волн токов молний, возникших на проводах BJI при учете и не учете ориентировки канала молнии;

• проанализированы уровни перенапряжений, возникающих при ударах молнии в двухцепные BJI35-330 кВ;

• разработаны требования по энергоемкости подвесных ОПН разных классов напряжения при различных сопротивлениях заземления опор;

• предложены рекомендации по повышению надежности BJI путем установки подвесных ОПН.

Научная новизна основных положений и результатов работы:

• разработаны математические модели стационарных режимов ОЗНЗ, переходных процессов, инициируемых однофазными дуговыми замыканиями на землю, при разных способах моделирования процессов и различных способах заземления нейтрали, феррорезонансных явлений в сетях (35 кВ), содержащих в своем составе двухцепные BJI;

• определены законы распределения амплитуд волн токов молний, поражающих фазные провода BJ1 35-330 кВ двухцепного исполнения;

• показано влияние на уровни перенапряжений на изоляции BJI учета ориентировки канала молнии;

• проанализировано влияние на требуемую энергоемкость мест установки подвесных ОПН 35-330 кВ, а также сопротивления заземления опор;

• показано влияние фазировки проводов двухцепных BJI ВН с вертикальной подвеской фаз на интенсивность электрического поля по трассе BJT ВН и на параметры, характеризующие «бестоковую» паузу при ОАПВ.

Практическая значимость результатов работы.

1. Разработанные математические модели процессов происходящих в сетях 35 кВ, содержащих двухцепные BJI, могут быть использованы при расчетах стационарных и переходных режимов как при анализе технологических нарушений в действующих BJI, так и при проектировании новых BJL

2. Показано, что при отсутствии транспонирования фаз BJ1 воздушной сети 35 кВ установка ДГР будет не только мало эффективна, но может при определенных условиях привести к увеличению аварийности этих сетей.

3. Оснащение нейтрали высокоомным сопротивлением позволяет исключить эскалацию перенапряжений при ОДЗ в двухцепных BJI;

4. Приведена область параметров воздушной сети 35 кВ, отвечающая выполнению условий существования опасных стационарных феррорезонансных колебаний;

5. Показано, что установка на ВЛ 35-330 кВ ОПН является одним из эффективных способов повышения надежности эксплуатации изоляции ВЛ.

6. Полученные законы распределений амплитуд волн токов молний, прорвавшихся сквозь тросовую защиту, могут быть использованы при разработке системы защиты рассмотренных BJI от грозовых перенапряжений с помощью подвесных ОПН.

7. Выдвинутые требования к энергоемкости ОПН могут стать отправной точкой при проектировании защиты двухцепных BJI 35-330 кВ с помощью подвесных ОПН.

8. Показано, что с помощью соответствующей фазировки проводов двухцепных BJI высокого напряжения можно существенно уменьшить интенсивности электростатического и электромагнитного полей вдоль их трасс.

Достоверность результатов работы обусловлена использованием при ее выполнении достаточно полных математических моделей исследуемых режимов и процессов, а также модели развития канала лидера молнии. Правомочность полученных результатов подтверждается также хорошим согласием ряда результатов с экспериментальными данными, полученными как отечественными, так и зарубежными исследователями.

Апробация результатов работы.

Отдельные результаты работы и работа в целом обсуждались на научных семинарах факультета энергетики и кафедры ТиЭВН НГТУ, а также на

- на Второй Всероссийской научно-технической конференции в Новосибирске 15-17 октября 2002 г «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ»;

- на межрегиональном семинаре для энергетиков металлургических предприятий «Электротехническое электрооборудование и комплексный подход к применению средств защиты от перенапряжений», Новосибирск, 23-25 августа 2005 г.

- на Международной научно-технической конференции «Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования». Санкт-Петербург, 31 марта-5 апреля 2003 г.

По теме диссертации опубликованы тексты и тезисы пяти докладов на Всероссийских и международных конференциях, в периодической научно-технической литературе опубликовано две научных статьи. На защиту выносятся:

• Математические модели стационарных и переходных процессов в сетях 35 кВ, содержащих в своем составе двухцепные BJI, позволяющие производить сравнительную оценку эффективности различных способов заземления нейтрали в этих сетях;

• Методика определения энергоемкости подвесных ОПН 35-330 кВ при грозовых поражениях BJI двухцепного исполнения, учитывающая ориентировку канала лидера молнии в систему провода BJI- тросы- земля;

• Результаты исследований по определению энергоемкости ОПН, установленных на опорах двухцепных BJI 35 — 330 кВ, содержащие соответствующие рекомендации

• Рекомендации по повышению надежности двухцепных BJI при дифференцированной установке подвесных ОПН (т.е. при установке на одной на опоре ОПН с разным энергопоглощением), что приводит снижению суммарной стоимости защитных аппаратов.

• Рекомендации по уменьшению интенсивности электростатического и электромагнитного полей по трассам двухцепных BJI высокого напряжения, связанные с соответствующей фазировкой проводов отдельных цепей.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения, изложенных на 129 страницах текста, списка использованных источников из 50 наименований. Работа проиллюстрирована 40 рисунками и содержит 21 таблицу.

Заключение диссертации по теме «Техника высоких напряжений», Зубков, Александр Сергеевич

Основные выводы, касающиеся существа рассмотренной задачи, формулируются следующим образом.

Особенности стационарных режимов однофазного замыкания на землю (ОЗЗ).

Применение ДГР при раздельной эксплуатации цепей BJT, питающихся от шин различных секций, может вызвать опасные стационарные перенапряжения как в нормальном эксплуатационном режиме, так и в режиме замыкания на землю. В последнем случае резонанс возникает в последовательном контуре, содержащем межцепную емкость и индуктивность, обусловленную перекоменсацией фазной емкости цепи. Одновременное выполнение требований, обусловленных отсутствием резонанса в нормальном режиме и в режиме замыкания на землю, практически недостижимо. Также, практически, весьма трудно выполнимо идеальное симметрирование сети по фазам, которое в сети 35 кВ следует производить на шинах п/ст 35 кВ. Поэтому при эксплуатации сетей, содержащих двухцепные BJI 35 кВ с вертикальной подвеской фаз на опорах разумно отказаться от применения стандартных конструкций ДГР типа ЗРОМ.

В случае использования вместо ДГР типа ЗРОМ управляемых аппаратов типа РУОМ, обладающим практически бесконечным сопротивлением в нормальном эксплуатационном режиме, выбор его параметров можно осуществить лишь на основе требования отсутствия резонанса напряжений в режиме замыкания на землю. Поэтому требования к симметрированию сети по фазам в этом случае не являются столь жесткими. Целесообразность же установки в сетях с двухцепными BJI ДГР типа РУОМ определяется процессами при дуговых замыканиях на землю и возможностью осуществления селективной и чувствительной защиты от замыканий на землю в сети с компенсацией емкостных токов замыкания на землю.

Оснащение нейтрали сети, содержащей двухцепные BJI, высокоомными резисторами представляется наиболее предпочтительным решением. В этом случае напряжения на нейтралях секций сети при ОЗЗ не превосходят допустимых значений. Существенный процент активного тока в токе ОЗЗ позволяет осуществлять селективное отключение поврежденной цепи [50]. При этом сопротивление резистора, обычно выбираемое по условию эффективного ограничения дуговых перенапряжений, т.е. равенства активного тока резистора (7а) емкостному (7С) в сетях, где собственный емкостный ток мал, может быть уменьшено (7а > /с) по условию селективной работы токовых РЗ от ОЗЗ. В этих случаях суммарный ток в месте повреждения остается небольшим и безопасным для электрооборудования в течение некоторого времени, необходимого для устранения повреждения. В определенном диапазоне параметров двухцепных BJI в качестве релейной защиты может быть использована ненаправленная токовая защита, реагирующая на токи нулевой последовательности в поврежденном фидере. Более надежное распознавание поврежденного фидера может быть осуществлено с помощью направленной токовой защиты, так как направления токов в поврежденном фидере и в фидерах параллельной цепи и других цепей противоположны.

Особенности протекания процессов, сопровождающих однофазные дуговые замыкания на землю.

Межцепные емкости приводят к несколько иному характеру процессов, сопровождающих ОДЗ. Так, максимумы перенапряжений возникают не при зажиганиях дуги, что характерно для одноцепных BJI, а при её погасании. Эксплуатации сети с изолированной нейтралью приводит при учете волновых процессов в BJI к недопустимо высоким кратностям перенапряжений, которые могут превысить уровень даже не дефектной изоляции оборудования. Обеспечить надежную эксплуатацию изоляции оборудования при ОДЗ можно путем оснащения нейтралей сети высокоомными резисторами. В этом случае даже при учете волновых процессов в BJI перенапряжения при повторных зажиганиях дуги не превосходят трехкратного уровня, что не опасно для изоляции электрооборудования 35 кВ.

О феррорезонансных явлениях, обусловленных насыщением магнитопроводов трансформаторов напряжения.

При эксплуатации сетей с двухцепными BJI диапазон их длин, отвечающих устойчивому феррорезонансу, сопровождающемуся недопустимыми значениями токов в обмотке высшего напряжения ТН типов ЗНОМ и 3HOJI, за счет межцепных емкостей примерно в 1,5 раза меньше соответствующего диапазона в сети с одноцепными BJI (<15.23 км в сети с двухцепными BJI и <27.30 км в сети с цепными BJI).

Условия существования установившегося резонанса нарушаются как при оснащении обмотки ТН, соединенной в открытый треугольник, рекомендуемым сопротивлением 25 Ом, так и при высокоомном резистивном сопротивлении нейтрали. Совместное использование этих мер позволяет уменьшить токи в обмотке высшего напряжения ТН в зоне переходного феррорезонанса.

• Условия возникновения и существования феррорезонанса нарушаются и в случае использования антирезонансных трансформаторов напряжения типа НАМИ-35, выпускаемых в настоящее время Раменским электротехническим заводом.

Об особенностях стационарных и квазистационарных режимов двухцепных BJI высокого напряжения

• Для снижения напряженностей электростатического и электромагнитного полей по трассам BJT двухцепного исполнения с вертикальной подвеской фаз целесообразно использовать нетрадиционную фазировку цепей (АВС-сва), позволяющую снизить максимальные напряженности в 3-1,2 раза, а напряженность электромагнитного поля на расстоянии 20 м от оси опоры уменьшится в 5-3 раз.

• Надежность гашения дуги подпитки на отключенной фазе при ОАПВ BJI ВН 110-330 кВ, не оснащенных шунтирующими реакторами, практически не зависит от числа цепей на опорах.

Особенности грозозащиты двухцепных BJI35 —330 кВ.

• Поскольку при грозовых поражениях одной из цепей двухцепных BJI 35-330 кВ весьма часто за счет близкого расположения фаз отдельных цепей на опоре происходит отключение двух цепей, вопросы грозоупорности таких BJI, связанные с необходимостью бесперебойного электроснабжения потребителей, приобретают весьма существенное значение. Это обстоятельство приводит к настоятельной необходимости совершенствования грозозащиты двухцепных BJI путем установки защитных аппаратов типа ОПН непосредственно на опорах BJI.

• При разработке требований к параметрам ОПН необходимо учитывать теорию ориентировки канала лидера молнии в систему провода BJI-тросы ВЛ-земля, так как не учет ориентировки приводит к чрезмерно завышенным требования к характеристикам ОПН.

• Требования к характеристикам ОПН зависят от проводимости грунта, обуславливающего в большой мере величину сопротивления заземления опор.

• На опорах с вертикальным расположением фаз цепей нижние фазы не нуждаются в специальной защите от прямых грозовых перенапряжений, так как вероятность прорывы молнии на эти фазы практически равна нулю (они экранированы проводами, подвешенными над ними).

• В зависимости от величины сопротивления заземления, грозовой активности, уровня изоляции ВЛ, уровня надежности ВЛ и т.д возможно множество вариантов установки ОПН. Основные же принципы следующие:

1. Для защиты фаз ВЛ от перенапряжений, вызванных только ударами молний в опору или в трос вблизи опоры, устанавливается необходимое (расчетное в конкретном случае) количество ОПН с малой пропускной способностью;

2. Для защиты фаз ВЛ от перенапряжений, вызванных ударами молний в фазные провода на верхних фазах устанавливаются ОПН с большой пропускной способностью;

3. Для полноценной защиты В Л от перенапряжений вызванных любыми проявлениями грозовой деятельности устанавливаются ОПН, как с большой так и с малой пропускной способностью.

Более подробные выводы по каждому из разделов работы содержатся в её основном тексте.

Общее заключение по работе.

Выполненная работа позволяет предложить следующий комплекс мероприятий, обеспечивающий надежную эксплуатацию изоляции электрооборудования сетей 35-330 кВ, содержащих большой процент двухцепных BJI.

Для ВЛ 35 кВ.

• С целью исключения эскалации перенапряжений при ОДЗ и опасных феррорезонансных явлений, обусловленных насыщением магнитопроводов ТН типа ЗНОМ, а также для повышения чувствительности и селективности релейной защиты от ОЗЗ , следует оснастить нейтрали секций сети высокоомными резисторами, величина сопротивления которых определяется, исходя из времени разряда емкости сети, примерно равного половине периода промышленной частоты: RN s 1/Зй>Сф(1 + 277),

7 = СМЦ/Сф.

• Альтернативной мерой исключения возникновения опасных феррорезонансных явлений в сетях, оснащенных ТН типа ЗНОМ, могут являться либо оснащение их третичных обмоток резисторами с рекомендуемым сопротивлением 25 Ом, либо установка в сети 35 кВ антирезонансных трансформаторов напряжения типа НАМИ.

Для ВЛ 110-330 кВ.

• Уменьшение интенсивности электростатического и электромагнитного полей по трассам В Л 110-330 кВ двухцепного исполнения с вертикальной подвеской проводов можно добиться применением нетрадиционной фазировки проводов цепей (ABC-cba)

Для ВЛ 35-330 кВ.

• Повышение надежности эксплуатации двухцепных В Л 35-330 кВ при их грозовых поражениях может быть достигнуто путем установки ОПН непосредственно на опорах по их трассам.

Установку необходимого количества защитных аппаратов типа ОПН на опорах и выбор их характеристик, в том числе и энергоемкость, целесообразно производить в соответствии с рекомендациями, приведенными в заключении по работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная работа позволяет сделать выводы как методического характера, так и по существу рассматриваемой проблемы — выявления особенностей эксплуатации двухцепных BJI в сетях среднего и высокого напряжения, а также установление технической целесообразности оснащения двухцепных В Л 35-330 кВ защитными аппаратами типа ОПН и определению их энергоемкости при различных уровнях сопротивлений заземления опор.

К методическим выводам можно отнести следующие:

• разработана математическая модель для исследования процессов при ОДЗ в двухцепных ВЛ, позволяющая моделировать двухцепную ВЛ не в виде системы сосредоточенных емкостей, а в виде обобщенных П-схем замещения; учитывающих межфазные и межцепные емкости;

• показано, что обычно принимаемое моделирование процессов при ОДЗ при совмещении точек ОДЗ и наблюдения может привести к заниженным оценкам перенапряжений, возникающих как в режиме зажигания дуги, так и после её погасания;

• разработана математическая модель, позволяющая исследовать в двухцепных ВЛ феррорезонансные перенапряжения, обусловленные насыщением магнитопроводов трансформаторов напряжения;

• проанализированы электростатические и электромагнитные поля по трассам двухцепных ВЛ высокого напряжения;

• применена теория ориентировки канала лидера молнии при исследовании грозоупорности двухцепных ВЛ 35-330 кВ, оснащенных защитными аппаратами типа ОПН, установленными на опорах ВЛ;

• показано, что основными факторами, влияющими на условия эксплуатации ОПН, являются конструкции ВЛ ( высоты опор, количество грозозащитных тросов), сопротивления заземления опор; при сопротивлениях заземления опор, не превышающих 10 Ом, определяющими грозовыми воздействиями являются удары молнии в провода при прорыве сквозь тросовую защиту. При больших значениях сопротивления при установлении требований к токовым и энергетическим нагрузкам ОПН следует учитывать также и удары молнии в опору или в трос вблизи от опоры; определяющим грозовым воздействием при выборе аппаратов, устанавливаемых на нижних фазах, будут являться удары молнии в опору или в трос вблизи опоры;

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зубков, Александр Сергеевич, 2005 год

1. Техника высоких напряжений: Учебник для студентов электротехнических и электроэнергетических вузов. Под общей ред. Д.В. Разевига. Изд. 2-е, перераб. И доп. М., «Энергия», 1976.

2. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов.-Под ред. Г.С. Кучинского.- СПб.:Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 2003.-608 е.: ил.

3. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них: Учебник. / К.П. Кадомская, Ю.А. Лавров, А. А. Рейхердт А.А. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 368 е.- (Серия «Учебники НГТУ»).

4. Перенапряжения в электрических системах и защита от них: Учебник для вузов / В.В. Базуткин, К.П. Кадомская, М.В. Костенко, Ю. А. Михайлов. СПб.: Энергоатомиздат, Санкт-Петербургское отд-ние, 1995. - 320 е.: ил.

5. Костенко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л., Ефремов И.А. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения. — Л.: Наука, 1988. — 302 с.

6. Ларионов В.П. Основы молниезащиты. Под ред. И.М. Бортника. — М.: Знак, 1999. 104 е., ил.

7. Rachidi F., Nucci С.A., Ianoz М.у Mazzetti С. Response of multiconductor power lines to nearby lightning return stroke electromagnetic fields //IEEE Trans. On Power Delivery.- Vol. 12.- No. 3.- 1997. P. 1404.

8. Kawamura Т., Nagano M., Ichihara M., Ishikawa K.f Mizoguchi S., Imakoma Т., Shimomura T. Development of metal oxide transmission line arrester and it's effectiveness. //CIGRE,- 1994 Session. - Rep.33.201.

9. Washino, et al. Development of current limiting arcing horn for prevention of lightning faults on distribution lines //IEEE Trans. On Power Delivery.-Vol.3.-No. 1.- 1988.- P.138.

10. Gaivoronsky A.S., Karasyuk K.V. Numerical model of lightning leader orientation on transmission line //Pros. 8-th Internat. Symposium on High Voltage Engineering. Japan. Yokohama.- 1993.- P.277.

11. Карасюк K.B. Численные исследования и разработка методов расчета грозоупорности BJI УВН. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.- Новосибирск. - НГТУ. - 1996.-170 с.

12. Шалин А.И. Защита от замыканий на землю в резистивно-заземленных сетях 6-35 кВ // Труды Третей Всероссийской научно-технической конференции. Новосибирск, 2004. - 186 с.

13. Кадомская К.П., Курсиш В.А. и др. Процессы при однофазных дуговых замыканиях в сетях 6-35 кВ с учетом распределенности параметров воздушных линий //Изв. высш.уч. зав. и энерг. объедин. Минск. 1994,№1-2.

14. Заболотников А.П., Кадомская К.П., Тихонов А.А. Математическое моделирование и перенапряжения в электрических сетях 6.35 кВ: Монография. Новосиб. гос. техн. ун-т.-Новосибирск, 1993.-158 с.

15. Применение многофакторного вычислительного эксперимента. Методические указания к практическим занятиям. К.П. Кадомская. -Новосибирск. НЭТИ. - 1986.

16. Алексеев В.Г., Думайцев С.Г., Зихерман М.Х. Исследование режимов работы ТНКИ в сетях 6-10 кВ. //Электрические станции.- 1980.- №1.23Лихачев Ф.А. Повышение надежности распределительных сетей 6-10 кВ. //Электрические станции.-1981.- №11.

17. Дударев JI.E., Левковский А.И., Волошек И.В. Численный анализ феррорезонансных процессов в сетях с изолированной нейтралью. //Электрические станции.- 1991.- №1.

18. Дударев JI.E., Эль-Хатиб Аднан. Подавление феррорезонансных процессов в сетях с изолированной нейтралью. //Электрические станции.- 1993.- №1.

19. Левковский А.И. Исследование переходных процессов при дуговых замыканиях на землю в электрических сетях 10 кВ с трансформаторами напряжения НАМИ-10. // Электрические станции.-1990.-№ 10.- С.79.

20. Богдан А.В., Калмыков В.В., Сафарбаков А.А. Переходные процессы в сети 10 кВ с трансформаторами НАМИ-10. //Электрические станции.-1993.-№10.- С. 46.

21. Зихерман М.Х.^Левковский А.И. Резонансные процессы в сетях 35 кВ с трансформаторами напряжения. //Электрические станции.-1996.-№5.-С.54.

22. Ъ2.Дьяков А.Ф., Левченко И.И., Никитин О.А., Аношин О.А., Кужекин И.П.,МаксимовБ.К. Электромагнитная обстановка и оценка её влияния на человека.//Электричество.-1997.-№5.С.2-10.

23. Электромагнитные поля в производственных условиях. (СанПиН 2.2.4.1191-03)

24. Материалы научного семинара "Экологические проблемы электропередач сверхвысокого напряжения". Новосибирск, 1983.

25. Кадомская К.П. Физико-математические основы техники и электрофизики высоких напряжений: Конспект лекций / Новосиб. Электротехн. Ин-т. Новосибирск, 1991.-87 с.

26. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах.

27. Учебник /Под общ. ред. В.П.Ларионова.-З-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат.- 1986. 464 е.: ил.

28. Anderson К.В., Erikson A. J. Lightning parameters for engineering application //Electra.-1980.-No 69.-P.65.

29. Базелян Э.М., Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. — Л.: Гидрометеоиздат. 1978. - 233с.

30. Основы математической статистики. Методические указания к расчетному заданию. К.П. Кадомская. Новосибирск. - НГТУ. - 1999.

31. Данные ЗАО «Феникс-88»: http://www.fenix88.nsk.su/opn4.php41 .Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений /Под научной редакцией Н.Н. Тиходеева.-2-е изд.- СПб:ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999.-353 с.