Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

Методика компьютерного моделирования ударов молнии в линии 35-110 кВ

baby_devochka 2375 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 95 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 15.04.2022
Основным элементом нетрадиционного способа грозозащиты ВЛ является нелинейный ограничитель перенапряжений - ОПН. При этом наиболь¬ший эффект в величине показателя надежности грозозащиты ВЛ будет иметь место при установке названных аппаратов на каждой опоре и на всех фазах В Л (например, на всех шести фазах двухцепной линии). Однако из-за доста¬точно большой стоимости ОПН даже подвесного варианта (между фазными проводами и опорой, например, параллельно гирляндам изоляторов) такие защиты нецелесообразны. Могут быть рекомендованы и иные, более эконо¬мичные нетрадиционные варианты грозозащиты В Л 35 и 110 кВ. Из нетра¬диционных способов грозозащиты, предпочтение дается способу установки на ВЛ подвесных нелинейных ограничителей перенапряжений и сооружению тросов не над верхними фазами, а на уровне нижних фаз. Определенные технико-экономические преимущества могут дать длинно-искровые разрядники, которые в ряде случаев» позволяют отказаться от грозозащитных тросов и обеспечить требуемую величину показателя «надежности грозозащиты ВЛ за счет значительного снижения вероятности пе¬рехода импульсного перекрытия изоляции в устойчивую дугу тока короткого замыкания. Однако эти разрядники главным образом освоены для линий 6-10 кВ; а для линий 35-110 кВ они находятся на стадии опытной разработки, и эксплуатации. Актуальность темы диссертации в первую очередь определяется ее значимостью в области грозозащиты двухцепных В Л 35 и 110 кВ предприятий, нефти и газа, а именно-повышению надежности эксплуатации этих линий при поражениях молнией, а также усовершенствованию расчетной методики защиты от перенапряжений при использовании нетрадиционных методов грозозащиты.
Введение

Производство энергоресурсов и, прежде всего, нефти и газа, а также рациональное потребление электроэнергии является основой высокого уровня жизни и эффективной экономикой. Добыча, транспорт нефти и газа обладают сложным технологическим процессом. Нефтедобыча в нашей стране является важнейшей отраслью промышленности, поэтому неприемлемый показатель, надежности грозозащиты приводит к серьезным финансовым потерям: грозовые отключения «линий и повреждение электрооборудования подстанций приводят к нарушению технологии в отрасли, недоотпуску электроэнергии. Они также связаны и с ремонтно-восстановительными работами изоляционных конструкций и других элементов системы электроснабжения. Поэтому к системе электроснабжения предъявляются жесткие требования. При эксплуатации электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения предприятий нефти и газа на изоляцию электрооборудования и линий (в том числе кабельных) воздействуют длительное рабочее напряжение, а также кратковременные грозовые и внутренние перенапряжения. Из внешних (грозовых) перенапряжений сетей низкого (до 0,5 кВ), среднего (1-35 кВ) и высокого (110-220 кВ) важное значение имеют не только прямые удары молнии на линии и подстанции, но и удары вблизи объектов и межоблачные удары. Из внутренних перенапряжений наибольшую опасность для изоляции представляют дуговые и коммутационные перенапряжения, возникающие при перекрытиях с токоведущих частей на землю, а также при коммутациях элементов подстанций, цепей сигнализации и блокировки. Вследствие перечисленных выше перенапряжений изоляция электрооборудования повреждается либо сразу, либо стареет вследствие кумулятив¬ного эффекта и раньше гарантированного срока выходит из строя. До сих пор одной из важнейших задач электроэнергетики в области усовершенствования расчетной методики защиты от перенапряжений является обеспечение грозозащиты двухцепных воздушных линий электропередачи 35 и 110 кВ и повышение надежности эксплуатации этих линий при поражениях молнией. Большинство линий 35-110 кВ на месторождениях нефти и газа исполнены в двухцепном варианте, при этом грозоупорность таких ВЛ в целом ниже грозоупорности одноцепных линий. Традиционные мероприятия по грозозащите ВЛ 35-110 кВ и выше, в том числе в нефтяной и газовой промышленности, рекомендуемые ПУЭ, предусматривают следующие мероприятия: сооружение грозозащитных тросов с углами защиты не более 25°-35°; обеспечение необходимого уровня линейной изоляции; обеспечение сопротивления заземления опор не более R3=10-20 0м в районах с удельным сопротивлением грунтов рг не более 500 Ом м и Rзр - R3 vрг/500 - в районах с рг, более 500 Ом-м. Также к этим мероприятиям косвенно относится и применение автоматического повторного включения (АПВ). Применение традиционных мероприятий в ряде случаев не дает желаемого результата (приемлемой величины допустимого числа грозовых отключений при заданных грозовой интенсивности и длине линий)-и поэтому предпочтение отдается нетрадиционным способам грозозащиты ВЛ 35-110 кВ. Возможными областями применения нетрадиционной грозозащиты воздушных линий могут являться: участки воздушных линий с локальной повышенной грозопоражаемостью; двухцепные линии с вертикальной подвеской проводов; высокие переходные пролеты через реки, заливы, ущелья и другие преграды по трассе ВЛ; участки ВЛ в гололедноопасных районах, где применение грозозащитных тросов нецелесообразно; - в некоторых районах со сверхвысоким удельным сопротивлением грунтов рг> 10000-15000 Ом-м)
Содержание

Введение……………………………………………………………………………. 1. Современное состояние исследуемого вопроса и постановка задачи диссертационной работы…………………………………………………… 1.1 Методика расчета годового числа грозовых, отключений двухцепных ВЛ 35 кВ……………………………………………………………………… 1.2 Методика расчета годового числа грозовых отключений двухцепных В Л 110 кВ………………………………………………………………………………... 1.3 Современное состояние грозозащиты двухцепных ВЛ 35 и 110 кВ………………………………………………………………………………. 1.4 Обзор альтернативных способов грозозащиты двухцепных ВЛ 35 и 110 кВ…………………………………………………………………………... 1.5 Выводы по главе и задачи диссертационной работы…………………... 2. Методика компьютерного моделирования ударов молнии в линии 35-110 кВ………………………………………………………………………………. 2.1 Воздействие волн грозовых перенапряжений в фазный провод и в трос. Определение импульса тока молнии……………………………………………... 2.2 Модель многопроводной линии и учет потерь в земле……………………... 2.3 Учёт рабочего напряжения……………………………………………………. 2.4 Распределение ударов молнии по длине пролёта…………………………… 2.5 Моделирование ОПН………………………………………………………….. 3. Результаты анализа грозозащиты двухцепных линий 35-110 кВ при защите их традиционными методами…………………………………………. 3.1 Исходные данные для расчета………………………………………………… 3.2 Влияние уровня линейной изоляции…………………………………………. 3.3 Задачи грозозащиты ВЛ с использованием ОПН……………………………. 3.4 Выводы по главе……………………………………………………………….. 4. Результаты расчета и анализ грозоупорности одно- и двухцепных линий 35-110 кВ при защите их нетрадиционными способами……………. 4.1 Задачи грозозащиты ВЛ с использованием ОПН……………………………. 4.2 Оценка частоты расстановки ОПН на ВЛ……………………………………. 4.3 Установка ОПН на ВЛ 35-110 кВ совместно с грозозащитным тросом на вершине опоры……………………………………………………………………... 4.4 Выводы по главе……………………………………………………………….. Заключение………………………………………………………………………... Список использованной литературы…………………………………………..
Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. 7-ое издание. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2008. - 704 с. 2. 2. Руководство по защите электрических сетей 6—1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений» Под научной редакцией академика РАН Н.Н. Тиходеева. — 2-е изд. — СПб: издательство ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999. 3. 3. Информационное письмо ОАО «УЭУК» «Анализ итогов прохождения грозового, сезона 2003 года». Составитель Брыкин, Крылов НЛЗ., Сургут, 02Л0.03. 4. 4. Безносов А.А., Борисов Е.А., Кадомская Рейхерд А.А. Защитные характеристики ОПН при воздействии грозовых волн с крутыми фронтами. В кН «Научные аспекты, неактуальные проблемы разработки, производства, испытаний и применения ОПН». — СПб: Изд. ПЭИПК, 2000. 5. КрыжановскийВ.В., Новикова-А.Н., Шмараго О.В. Области рационального использования подвесных ОПН (ОПНЛ) для повышения грозозащиты ВЛ 110 и 220 кВ. Там же. 6. Сви П.М. Контроль изоляции электрооборудования высокого напряжения - М.: Энергоатомиздат, 1988. 7. Подпоркин Г.В., Сиваев А.Д.-, Патент №2096882 на изобретение "Линия электропередачи с импульным грозовым разрядником". Приоретет изобретения.17.11.95. 8. Подпоркин F.B:, Сиваев А.Д. Новая грозозащита линий электропередачи с помощью длинно-искровых разрядников // Энергетик. — 1997. - № 3. 9. Подпоркин F.B., Пильщиков В.Е., Сиваев А.Д., Ярмаркин М.К. О грозозащите В Л 35-110 кВ длинно-искровыми, разрядниками антенного типа// Известия РАН "Энергетика", ноябрь 2003. 10. Гиндулин Ф.А., Гольдштейн В.Г., Дульзон А.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения в сетях 6-35 кВ - М.: Энергоатомиздат, 1986. 11. IАлександров Г.Н., Лысков Ю.И., Шевченко СЮ. Грозоупорность бестросовых линий//Электричество, 1989.- №11. 12. Техника высоких напряжений. Под редакцией Г.С. Кучинского — СПб: Энергоатомиздат, 2003. 13. Халилов Ф.Х., Гольдштейн ВТ., Гордиенко А.Н., Пухальский А.А. Повышение надежности работы электрооборудования и линий 0,4 - ПО кВ нефтяной промышленности при воздействиях перенапряжений -М. : Энергоатомиздат, 2006. — 356 с. 14. Бобров В.П., Гольдштейн-В.Г., Халилов Ф.Х.. Перенапряжения и защита от них в электрических сетях 110-750 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 2005. -216 с. 15. Новикова А.Н., Шмараго О.В., Лубков А.Н. и др. Модернизация системы грозозащиты двухцепной ВЛ 400 кВ ПС «Выборгская» — Госграница с использованием ОПН // Известия НИИ постоянного тока. - 2007. - № 62. - С. 119-144. 16. Новикова А.Н., Шмараго О.В., Макашин Е.А. Эффективность схем грозозащиты ВЛ ПО кВ выше с использованием ОПН: расчетные оценки и опыт эксплуатации// Известия НИИ постоянного тока. - 2008. - № 63. - С. 136-158. 17. Данилов Г.А., Зубков-А.С., Боровицкий В .Г., Лошаков Ю.Е. Подвесные ОПН как средство повышения надежности работы воздушных линий электропередач (опыт применения) // Информационно-аналитический журнал «Энерго-Инфо». - ноябрь, 2008. - №11 (23). 18. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. 2-е издание. Под редакцией БаумштейнаИ.А. / М.: Энергия, 1981. 19. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения 3-е издание. Под редакцией БаумштейнаМ.А. / М.: Энергия, 1989. 20. Гумерова Н.И., Малочка М.В. Влияние локальных импульсных сопротивлений заземлений опор на грозоупорность воздушной линии электропередачи // XXXVI неделя науки СПбГПУ. - СПб.: Изд. Политехнического университета, 2008, С. 5 — 7. 21. Малочка М.В. Диссертация на соискание учёной степени магистра "Анализ грозовых перенапряжений на В Л 110-150 кВ с учётом характеристик опор". - СПбГПУ, 2009. 22. Рябкова Е.Я. Заземления в устройствах высокого напряжения. — М.: Энергия, 1978.-224 с. 23. Костенко М.В., Перельман Л.С., Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения / М.: 1971. 24. Гумерова Н.И, Хохлов Т.Г. Алгоритм- определения напряжения в местеудара молнии в воздушную линию и в месте расположения опоры / С : Апатиты, 2008. 25. Костенко. М.В:, Ефимов Б.В., Зархи И:М., Гумерова Н.И. Анализ надежности грозозащиты-подстанции - Л.: Наука, 1981. 26. Зевеке Г.В., Ионкин И.А., Нетушил А.В., Страхов СВ. Основы теории-цепей: Учебник для вузов-М:: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с. 27. Хохлов Г.Г. Диссертация на соискание степени магистра «Грозозащита двухцепных ЛЭП 35-110 кВ с установкой ОГШ на фазах», СПбГПУ, 2008. 28. Ю.Н. Бочаров, Кривошеев СИ., Титков В:В., Янчус Э.И. Электроэнергетика. Оценка опасности токов 1 молнии для изоляции сетей и систем - СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 29. Горев А.А., Машкиллейсон Л.Е. Импульсные характеристики линейной изоляции и искровых промежутков. / Электрические станции, 1936. - №11.-С 3-10. 30. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник для вузов. 10-е изд., перераб. и доп. / Высш. шк., 2004. 31. Кадомская К. П. Теория вероятностей и её приложения к задачам электроэнергетики / К. П. Кадомская, М. В. Костенко, М. Л. Левинштейн; отв. ред. Н. Н. Тиходеев; Рос. акад. наук., Отд-ние физ.-техн. пробл. энергетики - СПб. : Наука, 1992. - 376 с. 32. М.В. Костенко, Ю.М. Невретдинов, Ф.Х. Халилов. Грозозащита электрических сетей в районах с высоким удельным сопротивлением грунта -Л.: Наука, 1984.-112 с. 33. Окороков В.Р., Лисочкина Т.В. Технико-экономическое обоснование решений в энергетике. (Учебное пособие) - Л.: изд. ЛПИ им. М.И. Калинина, 1981.-80 с. 34. Половой И.Ф., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения на 1 электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжения - Л.: Энергия, 1975. 35. Александров F.H. Ограничение перенапряжений в электрических сетях. Учебное пособие— СПб: Издание центра подготовки кадров РАО «ЕЭС России» (СЗФ АО «ГВЦ Энергетики»), 2003 г. 36. ГОСТ Р 52725-2007. Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 KB/ М.: Стандартинформ, 2007. 37. Халилов Ф.Х., Гумерова Н.И, Хохлов Г.Г. Вопросы грозозащиты двухцепных ВЛ с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений // Сборник научных трудов «Моделирование переходных процессов и установившихся режимов в высоковольтных сетях» - Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2008. - 205 с. 38. Гордиенко А.Н., Новоселов Ю:Б., Свергин А.А., Танаев А.К., Попова Ю.С. Грозозащита двухцепных В Л ПО кВ системы электроснабжения предприятий нефти и газа // Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования. Выпуск б - СПб.: ПЭИПК, 2008, с. 22-29. 39. БахышевИ.М., Волычев А.В., Халилов Ф.Х. Показатели грозоупорности ВЛ 500 кВ при установке на ней нелинейных ограничителей перенапряжений 500 кВ / 2010. 40. Уайтхед Э.Р. Грозозащиты линий электропередачи сверхвысокого напряжения / Доклады CIGRE. - 1968.
Отрывок из работы

1. Современное состояние исследуемого вопроса и постановка задачи диссертационной работы Вопросы грозозащиты воздушных линий электропередачи исследуется много лет в работах следующих авторов: Костенко М.В., Кадомской К.П., Кучинского Г.С., Ефимова Б.В., Гольдштейна Г.В., Базуткина В.В., Новико¬вой А.Н., Евдокунина Г.В. и др.- Однако в (многочисленных работах как оте¬чественных, так и зарубежных авторов, нет единой точки зрения по решению некоторых отдельных проблем грозозащиты. Целью расчёта годового числа грозовых отключений ВЛ является ана¬лиз уровня грозоупорности линии, направленный на выявление наиболее влияющих на число отключений факторов и последующей разработке мероприятий по уменьшению их интенсивности (если это возможно), с одной стороны, и по снижению, чувствительности ВЛ к их влиянию с другой, стороны. Обзор методики расчёта показателя грозоупорности ВЛ; предложенной приведён в Приложении А. Ниже рассматриваются методики расчёта числа грозовых отключений для ВЛ 35 кВ и для ВЛ 110 кВ. По данной методике были проведены расчёты грозоупорности различных ВЛ. 1.1. Методика расчета годового числа грозовых, отключений двухцепных ВЛ 35 кВ Подвеска грозозащитных тросов, являющаяся основным грозозащитным мероприятием на линиях классов напряжения 110 кВ и выше, малоэффективна для линий 35 кВ, что вызвано сравнительно низкой импульсной прочно¬стью изоляции 35 кВ. Вследствие этого вероятность обратных перекрытий при ударах молнии в опору или в трос оказалась бы, при обычных значениях сопротивления заземления опор, весьма значительной. Поэтому линии 35 кВ сооружаются, как правило, без тросов. Исключение составляют лишь особо ответственные линии 35 кВ на металлических опорах. Несмотря на отсутствие тросов, линии 35 кВ имеют ряд особенностей, создающих более благоприятные условия для их грозозащиты. Во-первых, эти линии реже подвергаются прямым ударам молнии из-за их относительно небольшой высоты и протяженности. Нередко они оказываются частично защищенными от прямых ударов молнии расположенными вблизи линии возвышающимися объектами: зданиями; высокими деревьями, линиями более высокого напряжениями т. п; Во-вторых, наличие изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтрали в сетях 35 кВ облегчает борьбу с последствиями импульсных перекрытий изоляции, способствует гашению дуги однофазного замыкания на землю. Можно считать, что случаи грозовых перекрытий изоляции только одной из фаз линии не вызывают ее отключения. Возникшая дуга од-нофазного перекрытия гаснет, и опасность для линий 35 кВ представляют лишь перекрытия между фазами шли одновременные перекрытия с несколь¬ких фаз на землю. При междуфазных перекрытиях остается высокой вероят¬ность погасания дуги, потому что градиент рабочего напряжения вдоль пути перекрытия на этих линиях невелик. В-третьих, линии 35 кВ часто сооружаются на деревянных опорах. В этом, случае длина пути грозового перекрытия изоляции увеличивается за счет импульсной прочности дерева траверсы и стойки опоры. Уменьшается вероятность перекрытия и вероятность перехода импульсного перекрытия в дугу короткого замыкания. Однако эти преимущества деревянных опор не удается реализовать в полной мере из-за возможности расщепления деревянных частей при прямых ударах молнии. Для борьбы с расщеплением траверс и стоек опор в ряде случаев приходится шунтировать деревянные части опор токоотводящими металлическими спусками. Во внутренних сетях предприятий нефти и газа деревянные опоры не применяются. Часто опоры сооружаются на основе отработанных металличе¬ских труб. В отличие от линий более высоких классов напряжения, линии 35 кВ на металлических и железобетонных опорах часто отключаются вследствие воздействия индуктированных перенапряжений. Расчеты показывают, что число индуктированных перенапряжений, способных вызвать перекрытие изоляции 35 кВ, в пять раз больше, чем число перенапряжений, опасных для сети 110 кВ. Причиной этого также-является невысокая импульсная прочность изоля¬ции линий 35 кВ на металлических и железобетонных опорах. При отсутствии тросов основными грозозащитными мероприятиями на линиях 35 кВ являются использование дугогасящего реактора (или изолиро¬ванной нейтрали) и АПВ. Даже при отсутствии тросов на линиях 35 кВ це¬лесообразно предусматривать снижение импульсного сопротивления зазем¬ления опор, поскольку это уменьшает число обратных перекрытий с опо¬ры на соседние фазы. В целях защиты отдельных мест с ослабленной изоляцией или с повышенными требованиями к надежности защиты (пересечение с другими ли¬ниями или транспортными магистралями; подходы линий к подстанциям или переключательным пунктами т. п.) на линиях 35 кВ используются различные защитные аппараты. Последовательность событий при грозовом поражении линий 35 кВ по¬казана на рис. 1.1. Рассмотрим сначала, последствия-прямого удара молнии в один из фаз¬ных проводов линии с металлическими или «железобетонными опорами. Если ток молнии окажется выше уровня грозоупорности линии 1т, происходит перекрытие изоляции пораженной фазы на одной или нескольких ближайших к точке удара опорах. Величину IМ1 можно определить так же, как и для линий высших классов напряжения: Рис. 1.1. Логическая схема развития грозовых аварий ВЛ 35 кВ. IМ1=U50/zз1, (1.1) где U50- импульсное 50%-ное разрядное напряжение фазной изоляции на опоре при отрицательной полярности; zз1 = zm ¦0.5 zпр - эквивалентное сопротивление в точке удара молнии; zm - волновое сопротивление канала молнии; zпр - волновое сопротивление фазного провода с учетом его коронирования. Однако, как было отмечено выше, однофазное перекрытие для линий 35 кВ обычно не приводит к отключению линии и может не учитываться при оценке общего числа отключений. Короткое замыкание, требующее отключения линии, может возникнуть лишь в том случае, если ток молнии превысит величину IМ2 > IМ1, при которой возможно обратное перекрытие с опоры на другие фазы. Величину 1М2 можно определить по формуле, аналогичной (1.1) причем роль грозозащитного троса в данном случае играет провод пора¬женной молнией фазы. Индуктивными составляющими напряжения на опоре и рабочим напряжением допустимо пренебречь. При этом получаем: Где импульсное 50%-ное разрядное напряжение фазной изоляции на опоре при положительной полярности; - эквивалентное сопротивление в точке удара молнии; Rзи - импульсное сопротивление заземления опоры; k12 - коэффициент связи между пораженной фазой и наиболее удаленной от нее соседней фазой. После обратного перекрытия на одну из соседних фаз напряжение на опоре несколько снижается за счет отвода части тока молнии во вновь перекрытую фазу. Волновое сопротивление фазных проводов; по которым проис¬ходит отвод части тока молнии от опоры, становится равным Zпр(1+k12)4. При дальнейшем возрастании тока молнии до величины Iм3 происходит об¬ратное перекрытие и на третью фазу линии. Аналогично предыдущему случаю получаем: Iм3 = U50/ zэз (1 – k12-3) где zэз = zm || Rзи || zпр (1+k12)/4 - эквивалентное сопротивление в точке удара молнии при перекрытии двух фаз линии; k12-3- коэффициент связи двух ра-нее перекрытых фаз, соединенных параллельно; с третьей фазой. Случаи двухфазного- и трехфазного перекрытия характеризуются различными вероятностями перехода импульсного перекрытия в короткое замы¬кание. Для двухфазного перекрытия эта вероятность может быть прибли¬женно определена по формуле: Рд=1,6-Uраб/ lпер -0,06, (1.2) где Uраб - рабочее напряжение (действующее значение) линии; 1пер - длина пути импульсного перекрытия. Вычисленное значение Рд принимают равной ОД, если расчет дает меньше 0,1. Если по расчету Рд больше единицы, ее принимают равной 1,0. Таким образом, Рд ограничивается интервалом 0,1 < Рд < 1,0. Предполагается, что рассчитанное значение Рд имеет место при горении только одной дуги, а при наличии дуг на соседних промежутках (с другими источниками рабочего напряжения их гашения, являются независимыми событиями. При. этом вероятность установления хотя бы одной дуги при трехфазном перекрытии можно приближенно оценить по формуле: Вслед за установлением дуги приходит в действие АПВ, которое с вероятностью РАПВ ликвидирует последствия грозового перекрытия. Согласно опыту эксплуатации, для линий 35 кВ РАПВ ? 0,7. Формула (1.2) не учитывает влияние величины сопровождающего тока и приближённо отражает вероятность установления дуги при токах порядка 100 А. Важной характеристикой процесса является критический градиент рабочего напряжения, вдоль пути перекрытия, при котором не происходит перехода импульсного перекрытия в дугу промышленной частоты: где Uф - действительное значение фазного напряжения, 1пер - длина пути перекрытия. Указанная зависимость приведена на рисунке 1.2. Критический градиент зависит от сопровождающего тока. С его ростом в диапазоне 20 - 300 А кри¬тический градиент снижается от 20 до 7 кВ/м, а при дальнейшем увеличении тока - изменяется относительно медленно. Рис. 1.2. Зависимость критического градиента перехода импульсного пере¬крытия в дугу от сопровождающего тока. При изменении тока от 1000 до 10000 А критический градиент уменьшается с 5 до 4 кВ/м. В случае перекрытия изоляторов на одной фазе линии со¬провождающий ток является током однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в сети с изолированной нейтралью. Это емкостный ток, как правило, не пре¬вышает 20 А. При снижении емкостного тока с 12 до 5 А критический гради¬ент возрастает примерно с 40 до 80 кВ/м. Зависимость на рисунке 1.2 описывается формулами: Екр = 70• I-0,41, при 20? I ? 600 А; Екр= 8 • I-0,01, при 600 ? I? 10000 А, где I - действующее значение сопровождающего тока, А; Е - действующее значение критического градиента напряжения промышленной частоты, кВ/м. В случае если Еср ? Екр вероятность установления силовой дуги равна нулю Рд = 0. Удельное число грозовых отключений линии от прямых ударов молнии составит где Nпум - удельное число ударов молнии на 100 км длины линии и 100 гро¬зовых часов; РП2 = ехр(-0,04/М2) - вероятность двухфазного перекрытия; Рпъ = ехр(- 0,041Ш) - вероятность трехфазного перекрытия. Линии на деревянных опорах без токоотводящих спусков имеют более высокую грозоупорность, поскольку увеличенная импульсная прочность изоляции затрудняет развитие междуфазных перекрытий. Возникновение импульсного перекрытия с пораженной фазы на землю вдоль деревянной опоры облегчает условия для развития междуфазных перекрытий: междуфазная изоляция при этом частично шунтируется. Рассмотрев методику оценки числа отключений линии от прямых ударов молнии, обратимся к анализу воздействия индуктированных перенапряже¬ний. Их удельное число, в зависимости от амплитуды ииш), определяется формулой: где Тч - число грозовых часов; кср - средняя высота верхнего провода; иинд - амплитуда индуктированных перенапряжений. Полагая в этой формуле , имеем удельное число междуфазных перекрытий от индуктированных перенапряжений Nиyд. В отличие от случаев прямого удара, индуктированные перенапряжения возникают одновременно на всех трех фазах линии с приблизительно одинаковой амплитудой, что затрудняет пробои междуфазной изоляции до пере¬крытия с фазы на землю. Расчеты показывают, что перекрытие на землю де¬ревянной опоры практически, всегда создает условия для одновременного пе¬рекрытия всех фаз. В этом случае удельное число отключений линии вследствие индуктированных перенапряжений составит На металлических опорах перекрытие одной из фаз приводит к увеличению разности напряжений между перекрытой и неперекрытой фазами. На перекрытой фазе напряжение снижается до величины U1=UиндRзн/(Rзн+0,5zПР), а на неперекрытой — до величины U2=Uинд+k12(Uх-Uинд). Перекрытие между фазами произойдет, если разность U2 – U1, превысит импульсную прочность междуфазной изоляции. Величины индуктированных перенапряжений, при которых становятся возможными двухфазные и трехфазные перекрытия, записываются соответственно в виде Удельное число отключений линии вследствие индуктированных перенапряжений: где Nинд2 и Nинд3 удельные числа двухфазных и: трехфазных перекрытий, определяемые по формуле (1.3) при Uинд= Uинд2 и Uинд=Uинд3 соответственно. Линии 35 кВ на металлических опорах защищаются тросами лишь в особо, ответственных случаях. Обычно они и без тросов оказываются грозоупорными. Как отмечалось выше, основными грозозащитными мероприятиями здесь является использование изолированной нейтрали или дугогасящего ре¬актора, а также АПВ. Линии 35 кВ на деревянных опорах имеют более высокую надежность грозозащиты за счет использования высокой импульсной прочности дерева. Удельное число отключений таких линий имеет ориентировочный характер, поскольку импульсная прочность дерева, по литературным данным, может изменяться в два - три раза в зависимости от степени увлажнения и состояния древесины. Кроме того, сопротивление заземления железобетонных пасын¬ков на деревянных опорах, не имеющих токоотводящих спусков, не норми¬руется, что может привести к большому разбросу его значений на реальной линии. В действительности число грозовых отключений В Л 35 кВ значительно отличаются от расчетных значений. Для анализа причин несоответствия рас¬четных и фактических причин обратимся к статистике. Для этого введем по¬нятие «автоматическое отключение ВЛ, под которым, понимается любое от¬ключение короткого замыкания с успешным и, неуспешным АПВ или, руч¬ным повторным включением. Автоматические отключения ВЛ возникают вследствие внезапной утраты работоспособности из-за отказа хотя бы одного из ее элементов или вследствие воздействия внешних факторов - грозовых перенапряжений; схлестывания проводов при ветровых нагрузках и т.п. Анализ автоматических, отключений ВЛ, с одной стороны; является важнейшим звеном при изучении надежности работы ВЛ и электрических сетей в целом, а с другой стороны; требует оценки надежности как функции различных эксплуатационных факторов с учетом конструктивных и других особенностей линий. Заметное влияние на показатели надежности ВЛ 35 кВ оказывает распределение длин линий. Очевидно, что длина линий зависит от характера по¬требителей, и будет существенно различаться для линий, питающих электро¬энергией городских и сельскохозяйственных потребителей: Обработка данных по 17 энергосистемам и ряда предприятий нефти и газа показала, что длина воздушных линий 35 кВ находится в пределах 1-30 км: Число автоматических отключений ВЛ обычно выражают в виде где пав - среднегодовое число автоматических отключений ВЛ длиной l км, откл./год; п0 - составляющая пав, не зависящая от длины линии, откл./год; п, - составляющая пад в расчете на единицу длины ВЛ, откл. (год • км). Оценка зависимости пав = f(l), выполненная в [10] для В Л 35 кВ всех типов и конструкций, показала, что при длинах линий, равных половине их среднего значения, первая составляющая в формуле (1.4) характеризуется весьма малой величиной' и с достаточно г высокой степенью достоверности может быть принята равной нулю. С учетом отмеченного для ВЛ 35 кВ в [10] получена зависимость числа, устойчивых автоматических отключений: паву =0,018-l. Причинный анализ автоматических отключений» воздушных линий на¬правлен прежде всего на выявление наиболее влияющих факторов в целях разработки мероприятий, по уменьшению их интенсивности (если это возможно), с одной стороны, и по снижению чувствительности ВЛ к их влия¬нию, с другой стороны. Для значительной доли устойчивых отключений причина не установлена, хотя для ликвидации повреждений выполнялись не¬обходимые ремонтные работы, т.е. причины этих отключений в большинстве случаев фактически были определены. Грозовая аварийность ВЛ 35 кВ на железобетонных опорах увеличива¬ется с ростом сопротивления заземления опор, причем степень влияния зна¬чения R3, на число грозовых отключений снижается с увеличением степени экранирования ВЛ. Анализ расчетных данных показал, что с уменьшением сопротивления заземления опор со 100 до-10 Ом, доля-отключений за счет индуктированных перенапряжений увеличивается с 1 до 60 %. Так как естественное сопротивление заземления железобетонных опор зависит от удельного сопротивления грунта, то для корректного сопоставле¬ния расчетных и эксплуатационных чисел грозовых отключений были изуче¬ны типы грунтов в зоне прохождения анализируемых линий. 1.2. Методика расчета годового числа грозовых отключений двух- цепных В Л 110 кВ Рассмотрим различные случаи определения числа грозовых отключений при ударах молнии. Эффективность грозозащиты определяют отдельно для следующих расчетных случаев поражения линии (см. рис. 1.3 и 1.4): удар молнии в провод с последующим перекрытием с провода на опору или между проводами; удар молнии в вершину опоры с последующим перекрытием с опоры на провод; удар молнии в пролет троса с последующим перекрытием с троса на провод или на землю; удар молнии вблизи линии электропередачи, сопровождающийся появлением перекрытий вследствие индуктированных перенапряжений. Суммарное число грозовых, отключений в год можно; определить по формуле: (1.5) где ппр) па, птр - число отключений при ударах молнии в провод, в опору и трос; пиид - число отключений линии вследствие индуктированных перенапряжений. (1.6) Число отключений линии при ударах молнии в провода ппР — МпумРпрР1 Рд(Х Рапв) где Mпум - число прямых ударов молнии в линию (провода, тросы, опоры); Рпр - вероятность прорыва молнии на фазные провода мимо тросов (при отсутствии тросов Рпр =1); Рlnр - вероятность перекрытия гирлянды при ударе молнии в провода (т.е. вероятность того, что ток молнии будет больше, чем уровень грозоупорности линии при ударе молнии в провод); Рд - вероятность установления дуги при перекрытии; Р^в ~ вероятность успешной работы АПВ. Рис. 1.3. Расчетные случаи грозового поражения линии с тросами. Рис. 1.4. Логическая схема развития грозовых аварий ВЛ110 кВ и выше. Число прямых ударов молнии в линию длиной / в районе с числом гро¬зовых часов Тч: здесь N*пум - удельное число ударов молнии на 100 км длины линии и 100 грозовых часов. Для ВЛ 110 кВ вероятность Рпр определяется по формуле: где а - угол тросовой защиты; h0 - высота опоры. Рассмотрим методику определения вероятности перекрытия гирлянды при прорывах молнии. В этом случае по фазным проводам от места про¬рыва со скоростью света распространяются волны перенапряжений. Для определения максимального напряжения на изоляции используем расчетную схему рис. 1.5, а, где обозначено: Zb- волновое сопротивление фазного провода с учетом короны; Zm - эквивалентное сопротивление канала молнии. Рис. 1.5. Эквивалентная схема для расчета величины напряжения на проводе при прорыве молнии сквозь тросовую защиту. Волновое сопротивление одиночного троса или провода определяется по формуле: где к = 0,9 - коэффициент, учитывающий влияние импульсной короны; hср - средняя высота троса или провода над землей, м; r - радиус троса или провода, М; Для расчета напряжения в точке удара молнии, замещаем отходящие от узла х линии по правилу эквивалентной волны, получим эквивалентную схе¬му (рис: 1.5, б или в) для расчета напряжения в точке удара молнии согласно которой (1.8) где IМ - расчетный ток молнии при ударе в хорошо заземленный объект; -эквивалентное входное сопротивление в точке удара молнии. Напряжение волны, распространяющейся в обе стороны от места удара молнии, равно напряжению в точке х: Ux1 =Uх2 = Uх. Достигнув опор ЛЭП, эта волна воздействует на гирлянды изоляторов, создавая опасность их перекрытия. Влиянием рабочего напряжения при оценке вероятности перекрытия можно пренебречь. Полярность этого напряжения с равной вероятностью либо совпадает, либо противоположна полярности волны. Уровень грозоупорности линии при поражении молнией фазного провода IМnр согласно (1.8) можно рассчитать по формуле где Iм пр - минимальное импульсное разрядное напряжение фазной изоля¬ции при полной волне. При рассмотрении возможности перекрытия между проводами разность напряжения на линейной изоляции определяется следующим образом: где kl2 - коэффициент связи между параллельным и пораженным проводами с учетом импульсной короны. Уровень грозоупорности для перекрытия линейной изоляции равен Вероятность перехода импульсного перекрытия в устойчивую дугу определяется по формуле: (1.9) где Uф - действующее значение фазного напряжения линии; Iг - строительная высота гирлянды изоляторов. Формула (1.9) имеет ограничения слева и справа: в случае, если формула даст вероятность меньше 0,1 - принимают Рд = 0,1; если даст больше 1 - принимают Рд = 1. Вероятность успешной работы АПВ зависит от многих факторов: типа выключателя, культуры эксплуатации РЗ и системной автоматики и др., поэтому ее среднее значение обычно берут из опыта эксплуатации и в сетях 110 кВ она составляет Рапв = 0,7 - 0,8 (относится ко всем видам отключений ли¬нии). Число отключений вследствие обратных перекрытий при ударах молнии в вершину опоры равно (1.10) где Рon - вероятность попадания молнии в опору или трос вблизи опоры; Р1on - вероятность обратных перекрытий при ударах молнии в вершину опоры (т.е. вероятность таких параметров грозового разряда; при которых напряже¬ние на изоляции превзойдет ее импульсную электрическую прочность). Методика определения остальных параметров, входящих в (1.10) (NPYM, Рд> РАПВ), рассмотрена выше. Вероятность попадания молнии в опору или в трос вблизи опоры может быть приближенно оценена согласно где h_0 - высота опоры (высота подвеса троса); 1пр - длина пролета. Ток, протекающий по опоре в землю, может быть приближенно оценен по эквивалентной схеме рис. 1.6. Он оказывается меньше, чем ток молнии 1М за счет ответвления в отходящие от опоры тросы и отражения волны тока в канал молнии: ion = X1m Рис. 1.6. Эквивалентная схема для расчета величины тока в опоре при ударе молнии в вершину опоры. Коэффициент ответвления тока молнии в опору Х на интервале времени от начала фронта волны до прихода по тросам волн, отраженных от соседних опор, определяется по эквивалентной схеме рис. 1.6: (1.11) где || - знак параллельного сложения, т.е. Z1 ||Z2 =ZXZ2/(Z1 +Z2). Обычно ко¬эффициент Х составляет 0,8-0,95. Если принять форму импульса тока молнии косоугольной im = im (t)= I'mt, то в пределах фронта волны напряжение в точке 1 (см. рис. 1.7.) при t»2h0/c оказывается связанным с мгновенным значением тока и его кру¬тизной следующим образом: (1.12) Учитывая, что длина пробега этих волн, равная двойной длине троса в пролете, составляет 300...600 м, можно заключить, что отражения волн начи¬нают оказывать влияние уже спустя 1...2 мкс после начала импульса перена¬пряжения. Рис. 1.7. Эквивалентная схема для расчета тока в опоре и его крутизны с учетом волн, отраженных от соседних опор. Учет повторных отражений от соседних опор можно произвести по сле¬дующей приближенной формуле: (1.13) где - время пробега волны по пролету. Коэффициент взаимной индукции Мом приближенно определяется из выражения Мом = М'омhоп, где Мом ~ 0,2мкГн/м. Таким образом, до прихода отраженных волн напряжение на вершине пораженной опоры равно (1.14) Для двух тросов Zmp с учетом короны может быть рассчитано по формуле (рис. 1.8, б): (1.15) где Zmр2 - волновое сопротивление одного из двух коронирующих тросов; D23 - расстояние между тросом 2 и зеркальным отображением троса 3, м; d23 - расстояние между тросами 2 и 3, м.
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 94 страницы
750 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 60 страниц
2300 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 138 страниц
2500 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 69 страниц
499 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 64 страницы
290 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 96 страниц
2500 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg