Методика выбора ОПН для защиты оборудования сетей 110 - 750 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений

• Автор: Дмитриев, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ГРОЗОВЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НА ОБОРУДОВАНИИ ПС И

ЗАЩИТА ОТ НИХ

1.1. Описание расчетной модели

1.1.1. Модель открытого распределительного устройства

1.1.2. Модель присоединенных к ОРУ воздушных линий

1.1.3. Моделирование импульса тока молнии

1.1.4. Статистический метод, используемый для анализа грозовых перенапряжений на оборудовании

1.2. Расчет грозовых перенапряжений на подстанции

1.2.1. Расчет допустимых расстояний от оборудования до защитных аппаратов в зависимости от их типа

1.2.2. Расчет необходимой длины тросового подхода ВЛ

1.2.3. Каскадные схемы защиты оборудования и их эффективность
1.2.4. Учет обратных перекрытий на присоединенных ВЛ
1.2.5. Оценка числа лет безаварийной работы оборудования подстанции при грозовых перенапряжениях
1.3. Анализ нормативных документов и предложения по их корректировке
1.3.1. Анализ требований ПУЭ в части фозозащиты подстанций
1.3.2. Предложения по корректировке ПУЭ
1.4. Расчет импульсных токов и выделяющихся энергий при грозовых
перенапряжениях
1.4.1. Расчет амплитуды импульсного тока в ОПН в режиме ограничения грозовых перенапряжений
1.4.2. Расчет выделяющихся в ОПН энергий в режиме ограничения грозовых перенапряжений
2. КОММУТАЦИОННЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ кВ
Щ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПН
2.1. Ограничение коммутационных перенапряжений в сетях кВ
2.2. Расчет импульсных токов и выделяющихся энергий при
коммутационных перенапряжениях
2.3. Методические подходы к расчету коммутационных перенапряжений
2.3.1. Методика расчета коммутационных перенапряжений
2.3.2. Ток или энергия
2.3.3. Выбор ОПН на основе расчетов коммутационных перенапряжений
2.3.4. Пример расчета коммутационных перенапряжений
3. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НА НЕЙТРАЛИ СИЛОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ кВ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ОПНН
3.1. Уравнения и схемы замещения трансформатора
3.2. Напряжение на разземленной нейтрали
3.3. Защита изоляции нейтрали с помощью ОПНН
3.4. Внутренние перенапряжения на изоляции нейтрали
3.4.1. Поперечная несимметрия
3.4.2. Продольная несимметрия
3.5. Расчеты процессов в программном комплексе ЕМТР
Ф 3.6. Выбор основных характеристик ОПНН
3.7. Обобщение полученных результатов
4. ВНУТРЕННИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В БЛОЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕ И
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПН
4.1. Расчеты внутренних перенапряжений в блочной передаче кВ
4.1.1. Установившийся режим работы холостого блока АТВЛ при его включении одной фазой на сеть 0 кВ
4.1.2. Переходный процесс отключения холостого блока АТВЛ с
учетом разброса в работе фаз выключателя 0 кВ
4.1.3. Переходный процесс отключения холостого блока I с учетом намагничивания и реальных параметров системы
4.1.4. Токовые и энергетические нагрузки на ОПН
в блочной передаче кВ и выбор характеристик ОПН
4.2. Расчеты внутренних перенапряжений в блочной передаче 0 кВ
5. ЗАЩИТА ВЛ кВ ОТ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПН
5.1. Основные типы подвесных ОПН и способ их присоединения к ВЛ
5.2. Исследования условий работы ОПН при различных сопротивлениях заземления опор, различном числе и местах установки ОПН на опорах с использованием упрощенной модели ВЛ
5.2.1. Упрощенная расчетная модель
5.2.2. Расчет перенапряжений на изоляции ВЛ в упрощенной модели
5.2.3. Упрощенный расчет токов в подвесных ОПН
5.2.4. Упрощенная оценка выделяющейся в подвесных ОПН энергии
5.3. Исследования условий работы ОПН с использованием полной расчетной модели В Л
5.3.1. Полная расчетная ЕМТР модель
5.3.2. Расчет перенапряжений в полной схеме
5.3.3. Расчет грозоупорности ВЛ в полной схеме
5.3.4. Расчет токов подвесных ОПН в полной схеме
5.3.5. Расчет в полной схеме выделяющейся в ОПН энергий
5.4. Выбор основных параметров подвесных ОПН
5.4.1. Выбор вольтамперной характеристики ОПН
5.4.2. Выбор ОПН по токовым и энергетическим воздействиям
5.5. Статистический подход к расчету грозоупорности ВЛ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников


В программном комплексе ЕМТР учтено влияние импульсной короны только на фронт распространяющихся от места удара молнии в ВЛ грозовых волн напряжения отрицательной полярности, а искажения хвостовой части импульса не учтены. НО Г Л ехраО ехр, где а и Ь определяются скоростями нарастания и спада тока молнии, у корректирующий фактор амплитуды тока молнии. Натурные осциллограммы токов молнии 1 свидетельствуют о наличии нулевой начальной производной, в то время как двухэкспоненциальный импульс имеет производную отличную от нуля в начальный момент времени. У0 1М,Х0, 1. Сопротивление канала молнии составляет по различным оценкам величину 0И 0 Ом 1,. Удар молнии в фазный провод ВЛ приводит к возникновению грозовой волны, которая, распространяясь в обе стороны от места удара молнии в линию, набегает на ОРУ. Наибольшую опасность для оборудования ОРУ представляют набегающие грозовые волны напряжения с большой крутизной фронта и большой амплитудой. Согласно 1,2 амплитуда набегающих волн ограничена импульсной прочностью изоляции ВЛ, а крутизна фронта действием импульсной короны на проводах. Учитывая действие импульсной короны, удаленные на несколько километров от входа ПС удары молнии в присоединенные ВЛ уже не способны вызвать на изоляции оборудования опасные грозовые перенапряжения и, поэтому, наибольшую опасность для оборудования ПС представляют грозовые волны, вызванные близкими к ПС ударами молнии, т. Для снижения числа ударов молнии в фазные провода на подходах к ПС на присоединенных линиях устанавливаются грозозащитные молниезащитные тросы 1,3. Удары молнии в тросовую защиту в ряде случаев могут приводить к обратным перекрытиям с тела опоры на фазные провода. В таких случаях на фазных проводах образуются волны высокой крутизны фронта, которые могут вызывать на изоляции оборудования ПС опасные грозовые перенапряжения. Выбирается я линия из присоединенных к ОРУ воздушных линий. Задается расчетный случай удар молнии в трос, в опору, в фазный провод. Задается расстояние д от места удара молнии в линию до входа ПС. Для выбранного случая в подробной ЕМТРмодели ПС многократно повторяется расчет грозовых перенапряжений на оборудовании ОРУ. В каждом из расчетов параметры импульса тока молнии форма импульса описывается выражением 1. Фиксируется число грозовых перенапряжений на конкретном оборудовании ОРУ например, на силовом трансформаторе с максимальным значением, превышающим допустимое значение амплитуды грозовых перенапряжений для этого оборудования. ГщЛ при ударах в трос. ВЛ уже не вызывают опасных грозовых перенапряжений на оборудовании ОРУ. Числовые значения . Определяется и сравнивается с рекомендациями 1 показатель М п 1лет защищенности оборудования ОРУ например, силового трансформатора от грозовых перенапряжений. Тч 0
1. Расчеты грозовых перенапряжений с использованием статистического метода проводились для большого числа ОРУ кВ и здесь проиллюстрированы на примере ОРУ 0 кВ подстанции Луч, которая является типовой в своем классе. Схема ОРУ 0 кВ приведена на рис. В ОРУ установлено 4 комплекта защитных аппаратов у автотрансформаторов АТ1,2,3 и на ВЛ Луч Нижегородская. Составленная с учетом указанных выше допущений расчетная ЕМТР схема ОРУ 0 кВ подстанции приведена на рис. ОРУ 0 кВ и указаны в метрах на схеме рис. АТ, измерительных трансформаторов напряжения электромагнитного ТН и емкостного типа НДЕ, воздушных выключателей ВВ, измерительных трансформаторов тока ТТ, линейных разъединителей ЛР приняты усредненными для оборудования 0 кВ по данным 1. Известно, что прорывы отрицательных молний на фазный провод ВЛ 0 кВ наиболее вероятны при положительной полярности напряжения на проводе ,. В схеме рис. В 8 кВ. Далее при расчетах грозовых перенапряжений в ОРУ совместно с присоединенной ВЛ в ряде случаев учет рабочего напряжения будет произведен см. В общем случае проведение расчетов в схеме рис. Расчеты проведены для значений остающегося напряжения на защитном аппарате импульс 8 мкс амплитудой кА 0 кВ, кВ отмечено на рис. В. Значение в кВ является близким к защитному уровню разрядников РВМГ0 и РВМК0, а значения кВ и 0 кВ перекрывают диапазон остающихся напряжений современных ОПН 0 кВ 1,. Рис. Схема ОРУ 0 кВ НС Луч МЭС Центра. Рис. ВЛ 0 кВКострома Луч.