Исследование опасных влияний высоковольтной сети каскадов ГЭС на подземные проводные коммуникации и разработка мер по повышению надежности их работы в условиях с низкой проводимостью грунта

Исследование опасных влияний высоковольтной сети каскадов ГЭС на подземные проводные коммуникации и разработка мер по повышению надежности их работы в условиях с низкой проводимостью грунта

Автор: Карпов, Алексей Сергеевич

Шифр специальности: 05.14.12

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2010

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 151 с. ил.

Артикул: 4879828

Автор: Карпов, Алексей Сергеевич

Стоимость: 250 руб.

Исследование опасных влияний высоковольтной сети каскадов ГЭС на подземные проводные коммуникации и разработка мер по повышению надежности их работы в условиях с низкой проводимостью грунта  Исследование опасных влияний высоковольтной сети каскадов ГЭС на подземные проводные коммуникации и разработка мер по повышению надежности их работы в условиях с низкой проводимостью грунта 

Введение
Кабельные коммуникации, к которым относятся подземные магистральные линии связи, цепи контроля и управления работой электроэнергетических объектов, являются важным элементом обеспечения эффективной и безопасной работы энергосистем и ее генерирующих объектов. Эти коммуникации находятся, как правило, в зоне электромагнитного влияния высоковольтной сети и в непосредственном контакте с ее элементами. Актуальность исследований определяется необходимостью обеспечения надежности систем связи, контроля и управления совместной работой электроэнергетических объектов, в том числе электростанций. Нормативными документами снижение опасности влияний высоковольтной сети предусматривает удаление линий связи от воздушных линий электропередачи ВЛ, использование разделительных пунктов и защиту концевых аппаратов. При этом защита элементов самих кабелей связи не обеспечивасгся.
Существующие методы повышения надежности работы кабельных коммуникаций не выполнимы в ряде случаев в части удаления их трассы от элементов высоковольтной сети, а средства от перенапряжений недостаточно эффективны. Возникающие повреждения кабельных коммуникаций приводит к перерывам в работе каналов связи и управления, а также к дополнительным затратам при проведении ремонтных работ. Более того, расчеты показывают, что срабатывание защитных разрядников увеличивает опасность токов и напряжений для элементов кабеля связи жил и изоляции, как на трассе линии, так и на пунктах подключения.
Сложность решения проблемы электромагнитной совместимости магистральных линий и экспериментальных исследований влияний заключается в необходимости учета комбинированного действия аварийного тока в воздушной линии ВЛ и потенциалов на заземляющих контурах электростанций. Кроме того, в условиях действующей сети экспериментально можно зарегистрировать только значения токов и напряжений по концам протяженных подземных коммуникациях. Физически невозможно разделение влияния наведенной ЭДС и потенциалов заземлителей по концам линии, а также токов в одном опыте, что затрудпяст интерпретацию опытных данных.
Объектом исследований электромагнитной совместимости с высоковольтной сетью являются подземные магистрали, имеющие электрическую связь с контурами заземления станций и подстанций. Эти вопросы приобретают особую актуальность в районах с высоким удельным сопротивлением грунта и для каскадов относительно небольших ГЭС, имеющих многочисленные линии связи между отдельными электростанциями.
В значительной степени, проблема электромагнитной совместимости ЭМС высоковольтной сети и линии связи решается с помощью оптоволоконной системы передачи. Однако, в связи с дороговизной и низким темпам внедрения на удаленных каскадах ГЭС, в настоящее время продолжают успешно эксплуатироваться кабельные линии связи. В ряде случаев проблема диспетчер
ской связи выполнена по высокочастотным каналам. Например, на ТТазском и Нивском каскадах ГЭС Кольской энергосистемы используются проводные подземные коммуникации связи, а на Каскаде Серебрянских ГЭС вследствие опасности выноса потенциалов используются только высокочастотные каналы.
В результате повреждений элементов кабельной линии уменьшается надежность управления совместной работы электростанций, возможны нарушения цепей контроля. Сами повреждения могут иметь длительный характер. Это связано с тем, что поиск места повреждения достаточно затруднителен.
Наиболее опасные для подземных кабельных линий влияния проявляются в местах сближения или пересечениях трасс ВЛ, а также на заходах в подстанции или электростанции. Во время аварийных режимов, а особенно при несимметричных коротких замыканиях на землю в высоковольтной сети, на линиях связи возникают опасные напряжения и токи, обусловленные индуктивным влиянием тока воздушной линии электропередачи ЛЭП и гальваническим влиянием напряжений на заземляющих контурах электроустановок. Повреждения элементов кабельных линий связи могут быть существенны, начиная от повреждения изоляции и заканчивая разрывом проводной связи.
Исследования влияний высоковольтной сети на проводные линии связи выполняются длительное время по следующим направлениям теоретические, экспериментальные, технические. Исследуется влияние на снижение качества и нарушения работы систем связи, а также повреждения элементов самих кабельных линий.
Развитие энергосистем, увеличение генерируемой мощности приводит к увеличению числа самих замыканий, а также, к увеличению напряжений при азарийных режимах, воздействующих на линии связи энергосистем. Повышение уровней токов и напряжений, с увеличением числа повреждений кабельных линий связи, определяют дополнительное изучение опасных влияний и токов в аварийных режимах, а также совершенствование защитных мероприятий. Развитие вычислительной техники позволяет выполнять сложные математические расчеты, в том числе ранее табулированных функций.
В данной работе рассматриваются только опасные влияния. Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи
1. Анализ физических процессов электромагнитного влияния аварийных режимов высоковольтной сети на подземные проводные коммуникации.
2. Нахождение решения уравнений электромагнитного поля аварийных токов в воздушной ЛЭП в произвольной точке земли на основе решения для векторного потенциала поля диполя, расположенного над поверхностью земли, и методики расчета распределения наведенной ЭДС по трассе кабельной линии.
3. Разработка методики расчета напряжений и токов, наведенных в элементах подземных проводных коммуникаций, с учетом гальванической и магнитной составляющих влияния аварийных токов в высоковольтной сети.
4. Разработка методики экспериментальных исследований влияний аварийных токов на подземные коммуникации в действующих сетях и выполнение контрольных экспериментатьных измерений наведенных напряжений и токов в подземной линии связи в натуральных условиях.
5. Выполнение численных исследований электромагнитного влияния аварийных токов высоковольтной сети на проводные коммуникации.
6. Разработка метода совершенствования защиты элементов связи от электромагнитного влияния аварийных токов высоковольтной сети.
Полученные результаты могут быть использованы для изучения опасности влияний на подземные коммуникации другого типа, например, газо и нефтепроводы, а также для совершенствования методов защиты низковольтных различных проводных коммуникаций, в том числе цепей контроля и управления.
Глава 1. Анализ существующих методов исследования электромагнитного влияния аварийных токов на подземные коммуникации и защиты элементов линий связи.
1.1 Характеристика проблемы
Актуальность


Соответственно, результирующее поле линейного проводника определяется по принципу суперпозиции полей указанных источников. Однако, полученные выражения для потенциала и напряжнности ноля элементарных источников громоздки и решения их сложны. По словам автора, следует учитывать тот факт, что величина кажущегося сопротивления различна при расчтах индуктивного и гальванического влияния. Предложенная теория дат возможность через решения для электромагнитного поля ЛЭП определить величины наведенных Э. Д.С. Однако в изложен лишь общий подход к проблеме и не описывается подробно практический метод определения наведенных напряжений. Публикации первой группы посвящены исследованию общих вопросов теории поля линии электропередачи, и далее рассмотрению практических задач на основе найденных решений. Гринбергом Г. А. и Бонштсдтом Б. Э. решена задача о распространении электромагнитных волн вдоль провода, расположенного над однородной землй. Ими получены приближнные формулы для электромагнитного поля при использовании приближнных граничных условий Лсонтовнча и показаны граничные условия для применения этих формул. Даны сравнительно простые расчтные формулы для поля вблизи поверхности земли. Однако авторы не ставили перед собой задачу разработки методики расчта наведнных напряжений, поэтому использование предложенных ими формул непосредственно для расчтов весьма затруднительно. Беленький Н. М., развивая подход к расчту поля, приведенный в , исследует влияние многослойной структуры земли на напряжнность электрического поля однопроводной линии в воздухе. В он приводит выражения для добавочных составляющих напряжнности электрического поля над 2хслойной землй в интегральной форме с учтом токов смещения в воздухе. Численные и аналитические результаты показали, что степень влияния многослойной структуры земли на напряжнность электрического поля в воздухе зависит от затухания в каждом слое, причм при малом затухании в верхнем слое с увеличением частоты тока возрастают составляющие Е и Еу. Наибольшее влияние, по словам автора, многослойная земля оказывает на составляющую напряжнности поля, направленную вдоль провода то есть Ех. Однако, в не приводятся результаты расчтов компонент электрического поля провода в воздухе без учта многослойное земли и с е учтом, то есть не оценивается погрешность расчта поля, обусловленная предположением об однородности земли. В Гольдштейн В. Г., Гумерова Н. И. и Бабордин К. А. решают задачу определения собственных и взаимных сопротивлений линии электропередачи с учтом влияния многослойной земли. Для этого они находят интегральные выражения, аналогичные решению Карсона, на основе общего решения волнового уравнения. Кроме того, сравниваются методы расчта влияния многослойной земли на параметры ЛЭП по приближнной методике Карсона и более точной методике Гринберга и Бонштедта. Известны методики, в которых определение параметров ЛЭП и наведнных на них напряжений выполняется с помощью решения системы телеграфных уравнений. Так, авторы , , рассматривая случай параллельного сближения ЛЭП и линии связи ЛС, когда длина сближения намного больше расстояния между линиями, предлагают метод расчта влияния линий электропередачи на ЛС, основанный на использовании матричных телеграфных уравнений многоироводных систем. Для определения функций от матричного аргумента используется фазный метод, основанный на матричном ряде Тейлора. Решение граничных задач для матричных телеграфных уравнений проводится численным методом с исползованисм ЭВМ. Первичными параметрами в данном случае являются матрицы взаимных погонных сопротивлений Ъ и проводимостей У, определяемые по формулам . Результирующие параметры матрица 7х входных сопротивлений многопроводной системы правее конечной точки сближения х 1, матрица К коэффициентов отражения в начальной и конечной точках сближения ЛЭП и ЛС и матрица передачи многопроводной системой приложенного напряжения Т, по элементам которой определяют напряжение на любом проводе ЛС по заданным напряжениям на прозодах ЛЭП.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.254, запросов: 237