Метод расчета заземляющих систем произвольной конфигурации в неоднородных грунтах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.12, кандидат технических наук Нестеров, Сергей Валерьевич

• Нестеров, Сергей Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нестеров, Сергей Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ

УСТРОЙСТВ

1.1. Основные принципы расчета заземлителей

1.2. Ключевая задача расчета.

1.3. Методы расчета эквипотенциальных заземлителей

1.4. Учет неэквипотенциальности заземляющих устройств.

1.5. Основные задачи исследования

2. МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ОПТИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ.

2.1. Модификация алгоритма

2.2. Пример расчета и анализ результатов

2.3. Сравнение с результатами других методов.

3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНОГО ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА.

3.1. Принципиальный подход к расчету.

3.2. Линейный эквипотенциальный заземлитель

3.3. Эквипотенциальный заземлитель сложной конфигурации

3.4. Исследование расчетной модели

3.5. Сравнение с результатами других методов.

4. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ НЕЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

4.1. Линейный неэквипотенциальный заземлитель

4.2. Сложный неэквипотенциальный заземлитель.

4.3. Система заземляющих устройств.

4.4. Сравнение с результатами других методов.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДА.

5.1. Расчет поправок к результатам измерения сопротивления заземлителя опор без отсоединения грозотроса

5.2. Выравнивание потенциала у входа и въезда на территорию электроустановки.

5.3. Выполнение заземлителей при капитальном ремонте анкеров оттяжек опор В Л 500 кВ и их расчетные сопротивления

5.4. Расчет заземляющего устройства ПС 500 кВ «Алюминиевая».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод расчета заземляющих систем произвольной конфигурации в неоднородных грунтах»

В настоящее время в нашей стране сооружение новых подстанций, а, следовательно, проектирование и сооружение их заземляющих устройств (ЗУ) ведется в меньших масштабах, чем это было раньше. Однако проводятся работы по ремонту, расширению и модернизации существующих подстанций, что не может вестись в отрыве от модернизации их ЗУ. При этом необходима информация о том, к чему приведет то или иное изменение в конфигурации заземли-теля, также необходим расчетный анализ наиболее оптимального плана модернизации. Длительная и непрерывная эксплуатация приводит к коррозии элементов заземляющих устройств, нарушению гальванических связей между частями заземлителя. Измерения, нацеленные на анализ состояния ЗУ, позволяют выявить наиболее слабые места в заземляющем устройстве, что также ставит вопрос об изменении его конфигурации. Реконструкция автоматически приводит к необходимости приведения в соответствие параметров ЗУ с современными нормами для этого класса оборудования. Но заземлители, спроектированные и сооруженные достаточно давно, зачастую не соответствуют этим нормам, и будет необходима реконструкция существующей части заземляющего устройства.

Заземляющее устройство (ЗУ) - важный элемент электроустановки высокого напряжения, выполняющий одновременно несколько функций:

1. Обеспечение эффективного заземления нейтрали электрических сетей напряжением 110 кВ и выше, резистивного или резонансного заземления нейтрали сетей напряжением 6.35 кВ.

2. Обеспечение безопасных напряжений прикосновения к оборудованию в нормальном режиме работы электроустановки и при несимметричных замыканиях на землю.

3. Обеспечение эффективной работы средств защиты от внешних и внутренних перенапряжений (молниеотводов, разрядников, ограничителей перенапряжений).

4. Обеспечение надежной работы устройств и цепей вторичной коммутации (релейной защиты и автоматики, связи, телемеханики, автоматизированных систем управления и т.п.) при нормальных и, особенно, аварийных режимах электрической станции или подстанции. Эта функция - обеспечение электромагнитной совместимости - приобретает в последнее время всё большее значение в связи с массовым внедрением микропроцессорной техники на подстанциях.

Расчет заземляющих устройств необходим при проектировании ЗУ, модернизации (реконструкции) или ремонте ЗУ, анализе условий электробезопасности в аварийных режимах и электромагнитной обстановки на электрической станции и подстанции высокого напряжения.

Во всех этих случаях возникает необходимость в расчетном анализе той или иной конфигурации заземлителя и необходимых изменений в этой конфигурации. Реконструкция заземлителя автоматически приводит к необходимости приведения параметров ЗУ современным нормам, что также требует предварительных расчетов.

Таким образом, для отрасли электроэнергетики задача расчета заземляющих устройств электроустановок высокого напряжения является актуальной. В области расчета ЗУ накоплено достаточно много опыта и разработано большое число алгоритмов различной сложности. Однако работы в данном направлении нельзя считать завершенными, так как каждый алгоритм разработан для решения какой-то в большей или меньшей степени ограниченной задачи. В связи с этим представляется перспективной разработка метода, который бы более полно учитывал особенности расчета сложных заземлителей установок высокого напряжения. Такая возможность появляется благодаря развитию вычислительной техники, и алгоритм расчета должен в максимальной степени соответствовать возможностям современных вычислительных машин.

Заземляющая система современной электроустановки - это в общем случае совокупность нескольких сложных заземляющих устройств с подземными и надземными металлическими и железобетонными сооружениями и коммуникациями, составляющими сложную электрическую систему.

Характерной особенностью современных систем заземления является их сложная связь с электрической сетью. В нормальных режимах электроустановки эта связь осуществлена в местах подсоединения к заземляющему устройству нейтралей трансформаторов, дугогасящих катушек, грозозащитных тросов, нулевых проводов, разрядников, конденсаторных батарей, реакторов и т.д. При коротких замыканиях на землю к указанным точкам добавляется точка замыкания на элемент заземляющей системы.

Значительное влияние на параметры и работу заземляющего устройства оказывает грунт, в котором находится заземлитель. Грунт, как правило, представляет собой слоистую структуру с различной толщиной и удельным электрическим сопротивлением слоев. Для снижения погрешностей при расчете заземляющего устройства необходимо использовать модель грунта, наиболее близкую к его реальному строению.

Если заземляющее устройство имеет достаточно большие размеры, то необходимо учитывать продольное сопротивление, т.е. падение напряжения по длине заземлителя, что необходимо для обеспечения достаточной точности расчета, например при расчете потенциалов на поверхности земли, наводимых стекающими с заземляющего устройства токами.

Целью данной работы является разработка современного метода расчета системы сложных заземляющих устройств на основе оптимальной математической модели и создание на его основе программы для ЭВМ с максимальной автоматизацией расчета.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Разработка оптимальной для поставленной цели математической модели сложного заземляющего устройства, позволяющей в полной мере реализовать \Щ указанные требования.

2. Разработка расчетной модели системы сложных неэквипотенциальных заземляющих устройств.

3. Выбор и алгоритмизация методов расчета; исследование и оптимизация используемых в алгоритме методов с целью повышения их эффективности и сокращения времени расчета.

4. Разработка алгоритма и его программная реализация.

5. Исследования заземлителей различной конфигурации для линий электропередачи и подстанций и разработка рекомендаций по их конструктивному выполнению.

Объектом исследования данной работы является заземляющая система высоковольтной электроустановки, обладающая большими размерами, сложной конфигурацией, расположенная в грунтах с вертикальной неоднородностью. Предмет исследования - метод расчета параметров заземляющего устройства высоковольтной электроустановки в неоднородных грунтах, при несимметричном коротком замыкании в электрической сети.

Выбранные методы исследования представляют собой математическое моделирование на базе теории электрических цепей, теории графов, численных методов, их алгоритмизация и реализация в виде программы для ЭВМ.

Достоверность результатов теоретических исследований проверялась сравнительными расчетами различными методами, а также сравнением расчетных параметров с результатами, полученными экспериментальным путём.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Система уравнений, определяющая потенциалы в расчетных узлах на основе решения полевой задачи и задачи токораспределения по элементам за-землителя, обеспечивает простое и естественное согласование продольных и поперечных параметров сложного неэквипотенциального заземлителя.

2. Кусочно-линейная аппроксимация линейной плотности стекающих с элементов заземлителя токов позволяет получить более приближенное к реальному распределение потенциалов по заземлителю и грунту.

3. Применение в качестве расчетных единиц узлов, а не элементов заземлителя, дает возможность применить однократное интегрирование функции точечного источника без снижения точности расчета.

4. Модификация метода оптической аналогии. Замена исходного источника на первые отражения от границ слоев и расчет от каждого в отдельности значительно сокращает время расчета потенциала точечного источника.

5. При определении параметров заземляющих систем крупных энергообъектов в режиме короткого замыкания обязателен учет естественных коммуникаций (кабелей, трубопроводов, грозозащитных тросов и т.п.).

Научная новизна работы:

1. Разработаны математическая и расчетная модели системы сложных неэквипотенциальных заземляющих устройств, связывающая поперечные (взаимодействие элементов через поле тока в земле) и продольные (токо- и потен-циалораспределение по элементам) параметры заземлителя. В основу модели положена система уравнений, определяющая потенциалы в расчетных узлах на основе решения полевой задачи и задачи токораспределения по элементам заземлителя.

2. Для решения интегрального уравнения, входящего в математическую модель, применена кусочно-линейная аппроксимация искомой функции - распределение линейной плотности тока.

3. Предложена модификация метода оптической аналогии, значительно сокращающая время расчета с сохранением точности.

Практическая ценность работы заключается в алгоритмизации разработанного метода расчета и реализации алгоритма в виде программного комплекса для ЭВМ PARSIZ. С использованием разработанной программы для ООО «Сибэнергосетьпроект» были выданы рекомендации к проектированию ЗУ ПС 500 кВ «Алюминиевая» (МЭС Сибири). Даны рекомендации ЗАО «ЭЛСИ-Электромонтаж», выполнявшей ремонт ЗУ ПС 500 кВ «Абаканская» (МЭС Сибири). Результаты расчетов использовались в Hi 111 «Электрокорр» при разработке конструкций заземляющих устройств BJI 220 - 500 кВ. Рассчитаны таблицы поправочных коэффициентов к результатам измерения сопротивления опор BJI, используемые в ООО «Заземление» при обследовании грозоупорности BJT в Ноябрьских и Когалымских электрических сетях ОАО «Тюменьэнерго».

Основные положения работы докладывались и обсуждались на первой и второй Российских конференциях по заземляющим устройствам (Новосибирск 2002, 2005 гг.), на 6-й и 7-й всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность" (Томск, 2000, 2001 гг.), второй всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2003 г.), международной научно-технической конференции «Передачи энергии переменным током на дальние и сверхдальние расстояния» (Новосибирск, 2003 г.).

Всего по теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в числе которых 4 статьи, 14 докладов на конференциях и 1 руководящий документ (Методические указания по измерению параметров ЗУ).

Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 56 наименований и 3 приложений; общий объём диссертации 128 страниц машинописного текста, 29 рисунков и 30 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Техника высоких напряжений», Нестеров, Сергей Валерьевич

Выводы. Таким образом, можно сформулировать следующие рекомендации по измерению сопротивления заземления опор BJI на свайных фундаментах без отсоединения грозозащитного троса:

1. Измеряются значения величин Rj, R2 и R3 согласно схемам рис 5.1.

2. Рассчитывается отношение R2/R3•

3. По графикам рис. 5.2 в зависимости от габаритов фундамента опоры определяется корректирующий множитель М.

4. Вычисляется сопротивление заземлителя опоры как R3y = Rj хМ.

Приведем пример определения сопротивления заземлителя опоры с помощью описываемой методики и сравним его с результатами измерения при отсоединенном тросе. При измерениях опоры BJI на свайном фундаменте с базой 2,8 м, и проектной глубиной погружения свай 8 м, при соединенном с опорами грозозащитном тросе были получены следующие данные:

Rj=7 Ом, R2=2,45 Ом, Д3=0,58 Ом.

Измерение сопротивления опоры с отсоединенным грозозащитным тросом дало результат: r3y измеренное^ 13,14 Ом. Сопротивление грунта согласно данным ВЭЗ составило 309 Омхм с незначительной неоднородностью.

Определим по данным измерений коэффициент отсоса:

K0tc=R2/R3=2,45/0,58=4,22.

Пользуясь графиком рис 5.2 определяем М= 2. Затем вычисляем сопротивление заземлителем опоры как:

R3y=R]xM= 7x2=14 Ом.

Как видим, расхождения с измерением при отсоединенном тросе невелико (6,14%). Если бы мы использовали поправку, рекомендуемую для сосредоточенного заземлителя [39]:

A=-R2(4/3xR2/R3-l)=-2,45x(4/3x2,45/0,58-1)= - 11,35. то сопротивление заземлителя определилось бы как:

Язу= Котс xRj + Л=4,22x7-11,35= 18,19 Ом. то есть расхождение с экспериментом - 27,7 %. При увеличении габаритов фундамента это расхождение будет увеличиваться.

Заключение: При измерениях опор на свайных фундаментах и присоединенном к опорам грозозащитном тросе используется методика, изложенная в Методическом пособии по контролю состояния заземляющих устройств [49], но поправка к измерению вводится по выражению:

R3y = R, хМ, где значение М, зависящее от габаритов фундамента и отношения R2/R3 приводятся в виде графиков и эмпирической формулы.

5.2. Выравнивание потенциала у входов и въездов на территорию электроустановки

Выравнивание потенциала имеет своей целью снижение шаговых напряжений и напряжений прикосновения в открытых электроустановках. Заземлители, выполненные в виде сетки, обеспечивают такое выравнивание на территории, занятой этим заземлителем. С внешней стороны периметра заземлителя существует крутой спад потенциала, что приводит к повышенным значениям шагового напряжения в этой зоне, и в частности, у входов и въездов на территорию электроустановки.

С целью выравнивания потенциала у входов и въездов в Правилах устройства электроустановок [53] рекомендуется выполнение дополнительных электродов, при этом приводятся два варианта их размещения. В первом случае [53, Е, 1.7.51 ПУЭ] следует выравнивать потенциал путем установки двух вертикальных заземлителей у внешнего горизонтального заземлителя напротив входов и въездов. При этом вертикальные заземлители должны быть длиной 35 м, а расстояние между ними должно быть равно ширине входа или въезда (рис 5.3 а). Вторая рекомендация [53, пункт £ 1.7.55 ПУЭ] - укладка проводников на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя на глубине 1 и 1,5 м соответственно и соединение этих проводников с заземлителем (рис 5.3 б).

Принципиально возможны и другие варианты выравнивающих конструкций [54]. Наряду с описанными в ПУЭ, рассмотрим еще два. В первом случае разместим два электрода длиной 5 м вдоль входа (въезда) с расстоянием между ними, равным ширине входа или въезда и выполняя их наклонно (рис. 5.3 в). Угол наклона примем равным 30°.

Другой вариант - расположим также два электрода длиной 5 м вдоль входа, но горизонтально (рис 5.3 г).

Рис 5.3. Размещение дополнительных электродов в зоне расположения входов и въездов

Таким образом, при глубине заложения горизонтальных полос основного заземлителя 0,5 м, глубина погружения наклонных заземлителей составит 3 м, глубина заглубления горизонтальных - соответственно 0,5 м.

Произведем расчет потенциалов в точках, расположенных на поверхности грунта с шагом 1 м , как показано на рис 5.4. При этом первый ряд точек расположен на краю входа (въезда), другой - по центру.

В качестве основного заземлителя примем сетку размером 50 х 50 м, ширина въезда -4 м, грунт - однородный с удельным сопротивлением 50 Омхм.

Сопротивление заземлителя при этом равно 0,5 Ом. Ток, стекающий с заземлителя, примем равным 1 А. В этом случае, умножая полученные значения потенциалов на ток, стекающий в землю при коротком замыкании на подстанции, можно получить потенциалы и шаговые напряжения, соответствующие этому току.

Точка № 1 Точка № 1 Ряд 1 ^ Ряд 2 Основной контур заземления т ^ Точки расчета потенциала Точка № 10 • а • « • « • • Точкг • • Ряд 2 Зона размещения дополнительных электродов (вход, въезд) i№ ю

Ряд 1

Рис 5.4. Расположение точек для расчета потенциала

Расчет произведем для всех вариантов, включая случай отсутствия дополнительных электродов:

Вариант: 0: Дополнительные электроды отсутствуют, а: Вертикальные электроды (рис 5.3 а) б: Горизонтальные электроды (рис 5.3 б) в: Наклонные электроды (рис 5.3 в) г: Горизонтальные электроды (рис 5.3 г) Для всех случаев произведем расчет потенциалов в точках и рассчитаем шаговые напряжения в них. Результаты расчета потенциалов в точках приведены в табл. 5.7 для всех случаев соответственно перечислению, где колонки а и б соответствуют первому и второму ряду точек.

Определяя разность между соседними точками, находим значение шагового напряжения для данного случая. Результат расчета шаговых напряжений сведем в табл. 5.8, обозначения примем те же, что и для табл. 5.7.

Потенциалы в расчетных точках, В точки Вариант

0 А Б В Г

Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2

1 0,400 0,397 0,419 0,413 0,412 0,412 0,419 0,414 0,416 0,410

2 0,413 0,410 0,435 0,422 0,428 0,434 0,444 0,427 0,445 0,425

3 0,379 0,377 0,399 0,395 0,409 0,424 0,428 0,413 0,443 0,412

4 0,315 0,350 0,369 0,368 0,385 0,400 0,403 0,396 0,429 0,397

5 0,331 0,330 0,345 0,346 0,360 0,369 0,379 0,378 0,412 0,381

6 0,314 0,314 0,326 0,327 0,336 0,341 0,357 0,358 0,391 0,363

7 0,300 0,300 0,310 0,311 0,317 0,320 0,337 0,338 0,356 0,341

8 0,287 0,287 0,296 0,297 0,301 0,303 0,318 0,320 0,321 0,320

9 0,276 0,276 0,283 0,284 0,287 0,288 0,302 0,303 0,300 0,301

10 0,266 0,266 0,272 0,273 0,275 0,276 0,287 0,288 0,284 0,286

11 0,256 0,256 0,262 0,263 0,264 0,265 0,274 0,275 0,272 0,273

12 0,248 0,248 0,253 0,253 0,254 0,255 0,263 0,264 0,261 0,261

13 0,240 0,240 0,244 0,245 0,245 0,246 0,253 0,254 0,251 0,251

В табл. 5.9 сведем максимальные шаговые напряжения для всех случаев и рассчитаем их процентное отношение к случаю, когда дополнительные электроды отсутствуют.

Как видно из табл. 5.9, наибольшее снижение шагового напряжения для обеих линий расчетных точек обеспечивают наклонные электроды (до 40 % для центральной линии).

Вертикальные электроды, как видно из той же таблицы, снижают шаговое напряжение только в центральной части проезда, ближе к краю шаговое напряжение наоборот возрастает.

Шаговые напряжения, В точки Вариант

0 А Б В Г

Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2

1 0,0129 0,0139 0,0151 0,0089 0,0161 0,0217 0,0253 0,0140 0,0289 0,0151

2 0,0337 0,0329 0,0352 0,0273 0,0184 0,0095 0,0159 0,0139 0,0021 0,0137

3 0,0277 0,0270 0,0308 0,0267 0,0241 0,0247 0,0254 0,0169 0,0140 0,0147

4 0,0205 0,0200 0,0230 0,0222 0,0256 0,0308 0,0235 0,0184 0,0166 0,0158

5 0,0167 0,0164 0,0190 0,0188 0,0232 0,0274 0,0220 0,0196 0,0212 0,0186

6 0,0142 0,0141 0,0162 0,0162 0,0194 0,0215 0,0206 0,0197 0,0352 0,0213

7 0,0125 0,0124 0,0141 0,0141 0,0162 0,0173 0,0187 0,0186 0,0350 0,0213

8 0,0112 0,0111 0,0124 0,0125 0,0138 0,0144 0,0165 0,0167 0,0205 0,0185

9 0,0102 0,0102 0,0112 0,0112 0,0121 0,0124 0,0144 0,0147 0,0155 0,0155

10 0,0093 0,0093 0,0101 0,0102 0,0108 0,0109 0,0127 0,0129 0,0128 0,0131

11 0,0086 0,0085 0,0093 0,0093 0,0097 0,0098 0,0112 0,0114 0,0111 0,0114

12 0,0079 0,0079 0,0085 0,0085 0,0088 0,0089 0,0101 0,0102 0,0099 0,0100

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ существующих методик расчета заземляющих устройств, определена оптимальная для решения поставленных задач математическая модель сложного неэквипотенциального заземлителя. Выбранная математическая модель задает потенциал на поверхности заземлителя двумя способами: первый — как наведенный стекающим с элементов заземлителя током, и второй - градиентом этого потенциала, вызванного протеканием продольного тока по элементам ЗУ. Первое уравнение выражает собой метод наведенного потенциала и является интегральным уравнением Фредгольма 1-го рода.

2. Разработана расчетная модель, позволяющая в результате алгебраизации интегрального уравнения получить систему линейных алгебраических уравнений. Использован метод областей с кусочно-линейным законом изменения искомой функции (линейной плотности тока) на участке, для чего заземлитель разбивается на расчетные элементы и узлы. Узлам ставится в соответствие линейная плотность тока и потенциал, элементам - продольный ток и падение напряжения на них. Все эти величины становятся взаимосвязанными определенным образом, если задан закон изменения, например, линейной плотности тока. Выбранный линейный закон ее изменения является оптимальным с точки зрения точности расчета и не вызывает чрезмерного усложнения расчетной модели. В отличии от классических методов расчета, где плотность тока равномерна вдоль электродов, выбранный подход повышает точность расчета потенциалов на поверхности грунта, что необходимо для определения напряжений прикосновения и шаговых напряжений.

3. Для расчета заземляющих при наличии многослойной модели грунта широкое применение нашел метод оптической аналогии, позволяющий рассчитывать потенциал точечного источника. Однако, время расчета сильно зависит от того, на каком расстоянии от границы слоев расположен точечный источник минимальному времени соответствует совпадение источника и границы, в противном случае вводится фиктивная граница и необходимое для суммирования количество членов бесконечного ряда значительно возрастает). Поскольку при расчете ЗУ возникает необходимость в многократном (миллионы раз) определении потенциала точечного источника, то от времени его расчета зависит общее время работы программы. В данном направлении предложен модифицированный метод оптической аналогии, суть которого заключается в замене исходного источника (если он расположен не на границе слоев) на два вторичных, являющихся первыми отражениями от границ ограничивающих его слоев. В результате, фиктивная граница не вводится и время, затрачиваемое на расчет, сокращается в десятки раз.

4. На основании предложенной расчетной модели разработаны алгоритмы расчета:

- линейного эквипотенциального заземлителя;

- сложного эквипотенциального заземлителя;

- линейного неэквипотенциального заземлителя;

- сложного неэквипотенциального заземлителя;

- системы сложных неэквипотенциальных ЗУ.

Для расчета эквипотенциальных заземлителей в выбранной математической модели используется только интегральное уравнение наведенного потенциала, которое алгебраизируется на основе расчетной модели с учетом выбранного кусочно-линейного закона изменения искомой функции — линейной плотности тока.

Для расчета сложного неэквипотенциального заземлителя введен учет изменения потенциала по элементам заземлителя от протекающего по ним тока. Потенциал узла определяется как разница между потенциалом опорного узла и суммой падений напряжения по элементам от опорного узла до рассматриваемого. Путь определяется с помощью волнового алгоритма, известного из теории графов, и позволяющего найти путь с минимальным количеством узлов.

Продольное токораспределение по элементам заземлителя связывается с искомой функцией — линейной плотностью тока с помощью законов Кирхгофа.

5. Разработан программный комплекс расчета системы сложных неэквипотенциальных заземлителей в неоднородном грунте PARSIZ, обладающая следующими характеристиками:

- модель грунта - многослойная с горизонтальным расположением слоев (до 10 слоев);

- конфигурация заземлителя — произвольная, задается с помощью графического интерфейса;

- количество заземляющих устройств в системе — до 10;

- количество мест ввода тока в заземлитель - неограниченно;

- расчет ведется в комплексной форме;

- количество расчетных узлов после дробления — до 10000, соответствующий требуемый объем памяти (дискового пространства) — 1 Гб (соответственно может быть увеличено);

- расчет сетки потенциалов (горизонтальной на произвольной глубине или вертикальной) из 10000 точек;

- задаваемые параметры дробления;

- вывод результатов расчета в табличной и графической форме.

6. Расчеты с применением программы PARSIZ использовались при выдаче рекомендаций по ремонту и проектированию ЗУ ПС 500 кВ, для анализа методики измерений сопротивлений опор без отсоединения грозотроса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нестеров, Сергей Валерьевич, 2005 год

1. Оллендорф Ф. Токи в земле. Теория заземлений. ГНТИ. 1932 г. (перевод с немецкого).

2. Ollendorf F. Erdstrome. Basel; Stuttgart. - 1969. - 489 S.

3. Найфельд M.P. Защитные заземления в электротехнических установках. М: Государственное энергетическое издательство., 1959.- 214 с.

4. Бургсдорф В.В., Якобе А.И. Заземляющие устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1987.-400 с.

5. Якобе А.И. Теоретическое обоснование метода наведенного потенциала и его частных случаев. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1967.-№ 4. С46-51.

6. Кац Е.Л., Меньшов Б.Г., Целебровский Ю.В. Заземляющие устройства электроустановок высокого и низкого напряжений. Сер. «Электрические станции и сети» (Итоги науки и техники). М. ВИНИТИ, 1989, 15, 1-160 С

7. Целебровский Ю.В. Заземляющие устройства электроустановок высокого напряжения: Учеб. пособие / Новосиб. электротехн. ин-т. -Новосибирск, 1987. 78 с.

8. Колечицкий Е.С. Основы расчета заземляющих устройств: Учебное пособие М.: Издательство МЭИ, 2001. - 48 с.

9. Кац Е.Л. Учет действительной плотности тока при расчете вертикальных заземлителей // Изв. СО АН СССР.-1986.-№ 10, вып. 2.-С.118-123.

10. Меньшов Б.Г., Захаров Е.Д., Альтшулер Э.Б. Приближенно-аналитический метод решения краевой задачи теории заземлений в неоднородной структуре грунта // Изв. Вузов. Энергетика.-1982.-№ 5.-С. 18-21.

11. J. Ma, F.P. Dawalibi. Analysis of grounding systems in soils with hemisherical layering. // IEEE Trans, on Power Deliv. 1993 - Vol. 8, No 4. -P.1773-11781.

12. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Шинаев А.Г. Расчет параметров заземлителей в сложных структурах многолетнемерзлых грунтов. Красноярск: Изд-во Красноярск, ун-та, 1982.-204 с.

13. Делянов А.Г., Ослон А.Б. Расчет поля в многослойной среде методом оптической аналогии. // Энергетика и транспорт. 1984. - №2. - С. 146-153.

14. Лисинкер Л.Ш., Целебровский Ю.В. Учет неэквипотенциальности заземляющего устройства подстанции при расчете напряжения прикосновения // Электричество. 1978. - № 3. - С. 85-88.

15. Якобе А.И., Коструба С.И., Живаго В.Т. Расчет сложных заземляющих устройств с помощью ЭЦВМ // Электричество. 1967. - № 8.-С21-27.

16. Ивлиев Е.А. Расчет сопротивления растеканию электродных систем сложной формы в слоистой среде // Электричество.- 1988. № 1. - С. 32-38.

17. Ослон А.Б. Некоторые вопросы теории заземлений. М., КМК — 2003, 74 С.

18. Kouteynikoff R. Numerical computation of the grounding resistanse of substantions and towers // IEEE Trans.- 1980. Vol. Pas-99, № 3.- P.957-965.

19. Giao T.N., Sarma M.P. Effect of a two-layer earth on the electric field near HVDC transmission // IEEE Trans.-1972.-Vol. PAS-91, № 6.-P.2356-2365.

20. Максименко H.H. Заземляющие устройства в многолетнемерзлых грунтах. Красноярск: Красноярск, политехи, ин-т, 1974-540 с.

21. Глушко В.И., Шульга А.Н. Численно-аналитический метод расчета сложных заземлителей в многослойной земле // Электричество. 1988. - № 2. -С 13-20.

22. Кац Е.Л., Ослон А.Б. Расчет заземляющих сеток в многослойных грунтах // Электричество. 1986. - № 9. - С. 60-62.

23. Целебровский Ю.В., Кац Е.Л. Расчет системы неэквипотенциальных заземляющих устройств // Изв. СО АН СССР.-1987. № 15, вып. 4. - С. 127-132.

24. Якобе А.И., Петров П.И. Об учете «продольного» сопротивления горизонтальных элементов крупных заземляющих устройств. // Электричество. 1974. -№ 1.-С 13-18.

25. Ивакин И.В. и др. Комплекс программ для расчета заземляющих систем // Pr. nauk. Inst, energoelek. P. wr. 1984.- № 61.-С 151- 156.

26. Анненков В.З. Вычисление импульсного импеданса протяженных заземлителей в плохопроводящих грунтах // Электричество. 1974. - № 11. - С. 59-65.

27. Пучков Г.Г. Математическая модель заземляющего устройства переменного тока // Электричество. 1984. - № 3.- С. 25-30.

28. Борисов Р.К., Балашов В.В., Жарков Ю.В., Горшков А.В., Колечицкий Е.С. Заземлители подстанций высокого напряжения: современные проблемы и способы их решения // Электричество. — 2001. № 7. — С 30-36.

29. Нестеров С.В. Модификация метода оптической аналогии. Сборник научных трудов. Новосибирк: Изд-во НГТУ, 1999. - Вып. 4(17). - С. 105-110.

30. Колечицкий Е.С. Расчет электрических полей устройств высокого напряжения.-М.: Энергоатомиздат, 1983, 168 с.

31. Верещагин И.П., Бобиков В.Е. Выбор параметров при расчете электрических полей методом эквивалентных зарядов // Электричество.- 1988. -№ 1.-С. 38-44.

32. Колечицкий Е.С., Меликов Н.А. Расчет электростатического поля экранов сложной формы. // Электричество. 1974. - № 2. - С. 43-47.

33. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М. Наука, 1974. 224 с.

34. Бурсиан В.Р. Теория электромагнитных полей, применяемых в электроразведке. JL, Недра, 1972.

35. Калантаров П.Л., Цейтлин JI.A. Расчет индуктивностей: справочная книга. JI: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 488 с.

36. Зарипов М.Ф., Горбатков С.А. Элементы теории нелинейных электромагнитных систем с распределенными параметрами. М., «Наука», 1979. С. 225.

37. Березина Л.Ю. Графы и их применение. М.: Просвещение, 1979.-143 с.

38. Сешу С., Рид М.Б. Линейные графы и электрические цепи. Под ред. П.А. Ионкина. Учеб. пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1971. 448 с.

39. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -Т. 1. / Л: Энергоиздат. Ленингр. Отд-ние, 1981. 536 с.

40. Нестеров С.В. Расчет протяженного неэквипотенциального заземлителя с использованием интегральных уравнений. Электроэнергетика: Сборник научных трудов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. с. 104-113.

41. Нестеров С.В. Расчетная модель сложного неэквипотенциального заземлителя. Материалы докладов 7-й всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность", Томск: Изд-во ТПУ, 2001. Т. 1. 295 е., стр 180-182.

42. Нестеров С.В. Математическая модель заземляющего устройства. Первая Российская конференция по заземляющим устройствам: Сборник докладов / Под. ред. Ю.В. Целебровского — Новосибирск: Сибирская энергетическая академия, 2002. 256 е., с. 45-50.

43. Якубовский Ю.В. Электроразведка. М., «Недра», 1973, 304 с.

44. Электроразведка: Справочник геофизика. / Под ред. В.К. Хмелевского и В.М. Бондаренко. -М.: Недра, 1989.-438 с.

45. Нестеров С.В. Фазовые характеристики неэквипотенциального заземлителя. Материалы докладов 6-й всероссийской научно-техническойконференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность", Томск: Изд-во ТПУ, 2000. Т.1. 360 е., стр 167-169.

46. Методические указания по измерению сопротивлений заземления опор BJ1 без отсоединения грозозащитного троса / Составлено Сибирским НИИ энергетики. М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.- 20с.

47. Целебровский Ю.В., Микитинский М.Ш. Измерение сопротивлений заземления опор BJI. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 48 с.

48. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования / Составлено АО "Фирма ОРГРЭС" под редакцией Ф.Л.Когана. М.: ЗАО "Энергосервис". - 1998, с. 346-367.

49. Нестеров С.В. Программа расчета сложных неэквипотенциалных заземлителей. / Материалы докладов четвертого всероссийского научно-технического семинара «Энергетика: экология, надежность, безопасность». -Томск, 1998. с. 74-75.

50. Электрические сети 110 1150 кВ. Справочник. - М: «Энергосетьпроект», 1991 - 269 с.

51. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с

52. Нестеров С.В. Выравнивание потенциала у входов и въездов на территорию электроустановки. Совершенствование технических средств электрического транспорта: Сборник научных трудов., Новосибирск: НГТУ, 2001.-192 с. с. 144-148.