Исследование индуктированных при последующих ударах молнии перенапряжений во вторичных КЛ на объектах электроэнергетики

• Автор: Косоруков, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Обзор проблемы

1.1. Классификация электромагнитной обстановки

1.2. Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость

1.3. Перенапряжения, вызванные последующими ударами молнии, на объектах электроэнергетики
1.4. Импульс тока последующего удара молнии и степень жесткости испытаний микропроцессорных устройств
1.5. Общий подход к решению задачи расчета перенапряжений во вторичных КЛ при последующих ударах молнии в условиях объекта электроэнергетики

1.6. Моделирование механизмов связи источника и приемника помех

1.7. Методы снижения помех, вызванных последующими ударами молнии

1.8. Учет экранирования при расчете индуктированных перенапряжений
1.9. Современные программные средства расчета индуктированных перенапряжений при последующих ударах молнии
1.10.Физические процессы, протекающие при ударе молнии
1.11 .Постановка задачи
2. Методика расчета импульсных полевых помех
2.1. Общая схема расчета
2.2. Расчет электромагнитного поля
2.2.1.РПТБ метод: основы, применение в электроэнергетике
2.2.2.Устойчивость вычислений, выбор шага расчета по времени
2.2.3.Моделирование проводников и задание параметров сред
2.2.4.Граничные условия - идеальный проводник
2.2.5.Граничные условия - открытая граница
2.2.6.Источник воздействия
2.2.7.Расчет токов и напряжений в схеме, расширенное применение программы
2.3. Расчет переходного процесса в кабельной линии

2.4. Обеспечение взаимодействия подпрограмм расчета эм поля и переходного
процесса
2.5. Программная реализация
2.6. Заключение
3. Расчет индуктированных при последующих ударах молнии перенапряжений в КЛ вторичных цепей для мостовой схемы ОРУ 110 кВ.
3.1. Актуальность задачи. Расчетная схема
3.2. Результаты расчетов
3.3. Анализ результатов
4. Оценка влияния горизонтальных заземлителей, проложенных вдоль
трассы КЛ вторичных цепей, на уровень индуктированных перенапряжений при последующих ударах молнии
4.1. Актуальность задачи. Расчетная схема
4.2. Результаты расчетов
4.3. Анализ результатов
5. Оценка перенапряжений, связанных с подъемом потенциала
заземляющего устройства при импульсных воздействиях, расчет зависимости сопротивления ЗУ от времени при подаче импульсов тока с малым фронтом
5.1. Актуальность задачи. Расчетная схема
5.2. Результаты расчетов
5.3. Анализ результатов
6. Проблемы и перспективы развития исследований перенапряжений в КЛ
вторичных цепей, индуктированных при ударах молнии
7. Заключение
Список использованных сокращений
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
В настоящий момент в энергосистеме России активно внедряется микропроцессорная (МП) техника, заменяющая устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) на электромеханической базе. Новая аппаратура позволяет быстро реагировать на аварийные ситуации, предотвращать их, регистрировать переходные процессы, вести коммерческий учет электроэнергии и автоматизировать управление сложными системами электроснабжения. Однако, данные виды оборудования одновременно являются более чувствительными к воздействию электромагнитных помех, которые могут либо вывести из строя микропроцессорную технику, либо привести к сбою в ее работе (генерированию ложных команд, сбросу уставок и т.п.). Кроме того, в подавляющем большинстве случаев, МП оборудование релейной защиты и автоматики (РЗА) является неремонтопригодным, что приводит к росту убытков, связанных с заменой терминалов в случаи их повреждения.
Многолетний опыт измерений [1] показывает, что уровень электромагнитных помех, воздействующий на вторичные цепи объектов электроэнергетической системы высок, и для таких объектов характерна тяжелая электромагнитная обстановка. Иными словами, величины перенапряжений, напряженностей полей и других электромагнитных воздействий близки к допустимым (испытательным).
Можно выделить следующие каналы воздействия помех на МП аппаратуру:
- по системе электроснабжения (низкое качество показателей электроэнергии в системе, обеспечивающей питание микропроцессорного оборудования),
- через воздействия поля (поля токов молнии и силовых цепей, воздействующих на терминалы РЗА в месте их установки),
- через подходящие контрольные и сигнальные КЛ (воздействие токов КЗ, токов молнии, индуктированных перенапряжений при КЗ и ударах молнии)
Перенапряжения, развивающиеся в контрольных КЛ, приводят к наибольшему числу аварийных ситуаций. Это обстоятельство объясняется,

распространения ЭМ волны. Молния представляет собой вертикальную структуру с током.
Полученная ЭДС действует на эквивалентную схему КЛ, в которой двухпроводная кабельная линия представлена как две связанных емкостной связью длинных ШХ-линии, образованные проводами и землей.
Программа позволяет вручную вводить проводники, в том числе и КЛ, задавать их параметры и нагрузки. Учет неоднородностей грунта, объемных проводящих тел отсутствует. Учет заземляющего устройства подробно в документации программы не описан. Авторы заявляют, что «прямой численный расчет распределения плотности тока в грунте привел бы к неприемлемому увеличению времени счета». На момент создания программы с этим нельзя было не согласится. В модели реальное распределение плотности тока в грунте заменяется полосой тока глубиной Д (глубина скин-слоя) и некоторой шириной [23]. В случае наличия сетки заземлителя его потенциал принимается нулевым, а ток под ним отсутствует.
Для расчета перенапряжений в импульсном режиме могут быть использованы программы с многозвенно электромагнитосвязанной (МЭМС) моделью [14]. Данная методика недавно разработана Шишигиным С.Л. и Коровкиным Н.В.
Такие программы применяются для расчета ЗУ и основаны на использовании цепной модели. Модель грунта - слоистая, в качестве исходных данных используется каркасный чертеж металлических проводников в расчетной области (ЗУ и металлические коммуникации). В программах с МЭМС отсутствует учет конечной скорости распространения ЭМ волны, однако измерения показывают, что скорость ЭМ волны в грунте может быть значительно менее 100 м/мкс, что приводит к сокращению «эффективной» площади ЗУ [24]. Кроме того, на данный момент для программ с МЭМС не доступно детальное моделирование структуры объекта (учет объемных неоднородностей и объектов в воздухе и грунте). В целом можно сказать, что программы с МЭМС очень успешно применяются или