Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности

• Автор: Малышева, Елена Павловна
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Грозоупорность воздушных линий электропередачи кВ

1.1 Объект исследований

1.2 Общая характеристика грозовых воздействий

1.3 Индуктированные перенапряжения

1.4 Обзор исследований коэффициента перехода импульсного пере крытия в силовую дугу

1.5 Влияние коэффициента перехода импульсного перекрытия в ду говое замыкание на показатель грозоупорности ВЛ средних и высших классов напряжения по материалам РУ НИИЛТ

1.6 Постановка задач исследования

2 Экспериментальные исследования перехода импульсного перекрытия в силовую дугу для ВЛ от 6 до кВ

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Методика испытаний и измерений
2.3 Результаты экспериментальных исследований
2.4 Обсуждение результатов эксперимента
2.5 Выводы
3 Численное моделирование прямых ударов молнии в ВЛ кВ, в том числе с лесными участками
3.1 Характеристика грозопоражаемости ВЛ, проходящих по лесным массивам
3.2 Методика численного расчета грозопоражаемости ВЛ, основан пая на модели ориентировки лидера молнии
3.3 Проведение численных экспериментов на ЭВМ
3.4 Результаты численных экспериментов и их обсуждение
3.5 Выводы
4 Экспериментальное исследование индуктированных перена
пряжений и элекгрической прочности изоляции
4.1 Регистрация индуктированных перенапряжений
4.2 Экспериментальное исследование прочности штыревых изоля 6 торов при воздействии напряжения нестандартной формы
4.3 Выводы
5 Рекомендации по повышению грозоупорности распределитель
ных сетей
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В третьей главе представлена методика расчета грозопоражаемости ВЛ, основанная на модели ориентировки лидера молнии и приведены результаты численных экспериментов. Обсуждены проблемы интерпретации результатов расчета индуктированных перенапряжений. В пятой главе сформулированы рекомендации по повышению грозоупорности ВЛ от 6 до кВ и проведены ее расчеты для предлагаемых вариантов. В приложениях приведены иллюстративные материалы, примеры расчета волновых процессов в линиях, а также акты внедрения результатов работы в энергетических предприятиях. Воздушные линии электропередачи (ВЛ) кВ имеют обычно длину в диапазоне от 3 до км и предназначены для передачи мощности от 1 до 3 МВА на одну цепь. Типовые деревянные и железобетонные опоры обеспечивают высоту подвеса проводов от 8 до метров с длиной пролета от 0 до 0 м. Используемые типы проводов АС-, АС- и АС- имеют комплексные сопротивления от 0, до 0, Ом/км. Токи межфазного короткого замыкания имеют величины в сотни ампер. Линии работают в сети с изолированной или резонансно заземленной нейтралью. В изолирующих подвесках используются преимущественно штыревые изоляторы, основные характеристики которых приведены в таблице 1. Таблица 1. Н диа- метр, и цлина пути утечки, Ьу про- бивное сухо- разряд. Кроме типовых конструкций начинают применяться полимерные штыревые изоляторы ШК- (штыревой из кремнийорганической резины) [2], приведенный на рисунке 1. ЛК / [3] и изолирующие траверсы из электроизоляционного бетона [4] (рисунок 1. За рубежом на ВЛ распределительных сетей от 3 до кВ используют опорные фарфоровые изоляторы различных типов [5]. Рисунок 1. Рисунок 1. Действующие в настоящее время в России нормы не предусматривают какой-либо специальной защиты от грозовых перенапряжений ВЛ напряжением от 6 до кВ, за исключением случаев защиты отдельных точек В Л с ослабленной изоляцией или с повышенными требованиями по надежности. В этих местах предполагается установка трубчатых или вентильных разрядников, а также искровых промежутков при наличии автоматического повторного включения (АПВ). Существующий опыт применения разрядников для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений и теоретические исследования показывает, что технические возможности вентильных и трубчатых разрядников не могут в полной мере удовлетворить предъявляемым к ним требованиям в соответствии с условиями работы на ВЛ при воздействии грозовых разрядов. Искровые воздушные промежутки приводят к увеличению числа отключений ВЛ. При отсутствии тросов основным грозозащитным мероприятием на ВЛ кВ считается АПВ. Среднее значение вероятности успешного АПВ для распределительных сетей составляет Рлпв » 0,5. Помимо недостаточно высокой эффективности АПВ, оно приводит к дополнительному ущербу, связанному с электродинамическими нагрузками на оборудование подстанций и более интенсивным срабатыванием ресурса выключателей. Во многих странах (Финляндия, США, Япония и др. ВЛ с изолированными проводами (ВЛИ), имеющих повышенную надежность работы в нормальном режиме. Но их применение также требует обязательного решения проблемы грозозащиты. Это связано с необходимостью предотвращения пережога проводов из-за горения дуги в месте импульсного пробоя изоляции провода. Для решения этой задачи в США [6] провод оголяется в зоне крепления к изолятору (рисунок 1. Рисунок 1. В ряде стран применяются дугозащитные «роговые разрядники» (рисунок 1. ВЛ [7, 8]. Обе представленные системы грозозащиты ВЛИ препятствуют перегоранию провода, но не уменьшают число отключений ВЛ. В настоящее время в России также освоен выпуск изолированных проводов и планируется массовое их применение на ВЛ от 6 до кВ. В связи с этим установлено нормативное требование обязательного использования на таких В Л каких-либо устройств грозозащиты. В Японии [9, ] и других странах широко применяют нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), которые устанавливаются параллельно каждому изолятору на всех опорах или через несколько опор (рисунок 1. Такая мера способна сократить число грозовых отключений от наведенных перенапряжений до минимума, хотя и требует очень больших затрат. Кроме того, при прямом ударе молнии в ВЛ ОПН подвержены разрушению.