Введение к работе
Актуальность темы. Развитие электроэнергетики сопровождается строительством новых и модернизацией действующих линий электропередачи и подстанций. Значительная доля затрат на строительство воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) и открытых подстанций связана с их грозозащитой. Основными элементами грозозащиты ВЛЭП являются тросы, монтируемые по всей длине или на подходах к открытым распределительным устройствам (ОРУ) подстанций. Вопрос о целесообразности установки тросовой защиты по всей длине линии для вновь сооружаемых или реконструируемых ВЛЭП должен основьшаться на расчетах грозоупорности линий. Однако результаты расчетов часто не согласуются с данными, полученными при эксплуатации.
Вероятность повреждения электрооборудования подстанций от набегающих с ВЛЭП импульсов атмосферных перенапряжений значительно снижается при использовании тросовой защиты на подходах к подстанциям. В настоящее время отсутствуют методы определения длины защищенного тросами подхода к подстанции, одновременно учитывающие конструкцию ВЛЭП, схему подстанции, наличие на подстанции и линии нескольких комплектов разрядников, а также форму грозового импульса и другие факторы.
Вследствие этого актуальными являются задачи:
анализ расчетных методов определения ожидаемого числа грозовых отключений ВЛЭП;
совершенствование расчетного метода определения грозоупорности ВЛЭП;
обоснование установки тросовой защиты по всей длине ВЛЭП и на подходах к подстанциям;
исследование влияния конструкции линий на показатели их грозоупорности.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка расчетных способов определения показателей грозоупорности различных конструкций ВЛЭП и выявление конструктивных факторов, обеспечивающих максимальный уровень грозоупорности линий электропередачи.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решаются сле-гующие основные задачи:
-
Определение причин расхождения результатов расчетов числа гро-ювых отключений линий электропередачи с эксплуатационными данными га основе анализа известных методов расчета атмосферных перенапряжений на изоляции ВЛЭП.
-
Выявление основных факторов, определяющих параметры главного разряда молнии и разработка расчетного метода определения вероятности тоявления токов молнии с заданными максимальным значением и крутизной при поражении элементов конструкции ВЛЭП.
-
Разработка методики определения грозовых перенапряжений ж различных элементах конструкции ВЛЭП с использованием известной математической модели главного разряда молнии.
-
Расчет формы импульсов грозовых перенапряжений в точке пора жения молнией провода линии с учетом его коронирования.
-
Разработка методики расчета деформации формы импульсов грозо вых перенапряжений при распространении их вдоль провода линии.
-
Исследование влияния конструкции ВЛЭП на форму импульса гро зового перенапряжения в точке удара молнии и на интенсивность его де формации при распространении вдоль линии.
-
Расчёт числа грозовых отключений ВЛЭП различных конструкций.
-
Разработка способа определения длины защищенных тросовых под ходов к подстанциям, основанного на математическом моделирование процессов, происходящих при разряде молшш в линию электропередачи і при распространении импульсов перенапряжений вдоль проводов ВЛЭП.
Научная новизна проведенных исследований заключается в создати комплекса расчетных методик, реализованного в виде расчетных програш и позволяющего разрабатывать мероприятия по совершенствованию гро зозащиты ВЛЭП. С этой целью:
-
Впервые предложено использовать в качестве независимого исход ного параметра при расчетах атмосферных перенапряжений линейнук плотность объемного заряда лидерной стадии разряда молнии.
-
Разработана методика расчета вероятности появления токов мол нии с различными максимальными значениями при поражении злементої конструкции ВЛЭП, позволяющая учесть электрические параметры пора женного объекта. На основании вычислительных экспериментов выявлень факторы, влияющие на параметры импульса тока молнии.
-
Разработана методика расчета импульсов грозовых перенапряженш на изоляции ВЛЭП при поражении опор, а также фазных проводов и гро зозащитных тросов, с учетом их коронирования и влияния соседних про водов и тросов.
-
Разработана методика расчета деформации импульсов грозовых пе ренапряжений при распространении их вдоль пораженной ВЛЭП, осно ванная на решении уравнения баланса энергий при развитии стримерноі короны и позволяющая проводить оценку изменения формы импульса пе ренапряжений при перемещении его вдоль линии.
-
Впервые показано, что повышение грозоупорности электропереда1 может быть обеспечено путем снижения габаритов ВЛЭП, увеличения се чения фазных проводов, радиуса их расщепления и числа составляющго расщепленного провода.
Практическая ценность предлагаемой работы заключается в следую щем:
1. Показано, что повышение грозоупорности ВЛЭП без тросов може: быть обеспечено путем изменения их конструкции, связанного с уменьше нием габаритов линии и увеличением размеров их фазных проводов при из неизменном общем сечении.
-
Показано, что длина защищенного тросами подхода к подстанциям может быть уменьшена по сравнению с принятой в настоящее время.
-
Разработан комплекс расчетных методик оценки параметров грозо-/порности ВЛЭП и подстанций, реализованный в виде расчетных программ.
Реализация результатов работы. В энергосистемах "Ивэнерго", "Ниж-товэнерго" и "Пензаэнерго" внедрены и используются методики и программы, разработанные по материалам диссертационной работы:
-системы расчета грозоупорности ЛЭП высокого и сверхвысокого іапряжения,
- программа расчета длины защищенных подходов к подстанциям.
Акты внедрения расчетных методик и программ для ЭВМ прилагают-:я к диссертации.
Достоверность результатов в части разработок моделей и алгоритмов определения числа грозовых отключений ВЛЭП подтверждена сопоставлением результатов расчета с данными опыта их эксплуатации. Досто-іерность результатов в части разработок моделей и алгоритмов определе-щя длин защищенных тросовых подходов к подстанциям подтверждена ;опоставлением результатов расчета с данными теоретических и экспериментальных исследований, полученных другими авторами, а также экспериментами на физических моделях подстанций.
Автор защищает:
-
Методику расчета вероятности тока молнии с заданным максимальным значением при поражении различных элементов конструкции ЗЛЭП, использующую в качестве исходного параметра погонный заряд гидерной стадии развития молнии.
-
Методику расчета вероятности опасных атмосферных перенапряже-гай на изоляции ВЛЭП различных конструкций.
-
Методику определения ожидаемого числа грозовых отключений ШЭП с использованием результатов расчета атмосферных перенапряже-шй.
-
Методику расчета деформации импульсов атмосферных перенапря-кений при их движении вдоль ВЛЭП в результате коронирования прово-(ов и тросов, основанную на решении уравнения баланса энергий.
-
Способ расчета длины защищенного тросового подхода к ОРУ под-танции, учитывающий конструкцию ВЛЭП, схему подстанции, наличие іа подстанции и линии нескольких комплектов разрядников, а также ре-ультаты расчетов импульсов грозовых перенапряжений на линейной изо-
[ЯЦИИ.
Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные раз-[елы обсуждались на научных конференциях: 22-я международная конфе-іенция по молниезащите, Будапешт, 1994; международной научно-ехнической конференции 'VI Бенардосовские чтения' Иваново, 1994; на-чном семинаре по теоретической электротехнике, Иваново, ИГЭУ, 1995; [аучном семинаре 'Управление режимами электроэнергетических систем' іамятії Д.П. Ледянкина, Иваново, ИГЭУ, 1995 г., международной научно-
технической конференции 'VIII Бенардосовские чтения', Иваново, ИГЭ"! 1997 г.
Публикации, По результатам исследований опубликовано 9 печатнь: работ. Работа проводилась в рамках госбюджетной межвузовской научн< технической программы "ГГовышение надежности, экономичности и эк< логичности энергетической системы России" и хоздоговорной работе "О] ределение допустимого числа отключений ВЛ 110-220 кВ с учетом хараї теристик потребителей и удельного сопротивления грунта по трассам л] ний", ИГЭУ, 1995 г..
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введена 5 глав, заключения, списка литературы из 83 наименований и 4 прилож ний. Основной материал изложен на 158 страницах машинописного текст Работа содержит 78 иллюстраций, 17 таблиц. Общий объем работы с< ставляет 172 страниц.
