CC BY
42
УДК 621.3
ГРОЗОУПОРНОСТЬ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Г.Я. МИНЗИНА, А.Е. УСАЧЕВ Казанский государственный энергетический университет
В работе выполнен расчет удельного числа отключений ЛЭП. Расчет проводился по двум методикам: традиционной и методике Ларионова. В традиционной методике использовались эмпирические формулы. Методика Ларионова основывалась на электрогеометрическом методе. Вероятность превышения тока молнии заданного значения находилась по графикам распределения. Для расчета числа отключений была разработана и отлажена программа.
Бесперебойное электроснабжение потребителей является основной задачей практической энергетики.
Воздушные линии электропередач из-за своей протяженности часто поражаются ударами молнии. Это может привести к аварийному отключению линии. Возникающие при этом электромагнитные волны со скоростью, близкой к скорости света, распространяются вдоль линии, доходят до подстанции и могут вызвать повреждение изоляции и выход из строя дорогостоящего электрооборудования. При этом экономический ущерб может оказаться существенным.
Целью данной работы явился анализ грозоупорности ВЛ. Под грозоупорностью ЛЭП понимается устойчивость электропередач к отключениям при прямых ударах молнии или при индуктированных перенапряжениях.
В работе был выполнен расчет удельного числа отключений ЛЭП. Расчет проводился по двум методикам: традиционной и методике Ларионова.
В традиционной методике использовались эмпирические формулы. Методика Ларионова основана на электрогеометрическом методе. В основу метода положено представление о том, что при приближении лидерного канала молнии к наземному объекту напряженность электрического поля у его поверхности растет, достигает критического значения и с объекта начинает развиваться встречный канал разряда, что и предопределяет удар молнии в объект. Кратчайшее расстояние между лидером и точкой удара в момент начала развития от нее встречного разряда называется дистанцией поражения Я . Радиус ориентировки связан с током молнии следующим эмпирическим соотношением:
Я = 9,4 • I м 2/3.
На рис. 1 показано построение сечения зоны защиты стержневого молниеотвода.
Если развивающийся лидер достигает поверхности А, то молния поражает вершину молниеотвода. Если он достигает поверхности В, то удар приходится в землю. Объект, расположенный ниже поверхности С, находится в зоне защиты молниеотвода. Зная дистанцию поражения Я и соответствующий ток молнии, можно определить вероятность удара молнии в защищаемый объект (степень защищенности объекта) по формуле [1]
Ра = 1 - Р(1 м > I),
© Г.Я. Минзина, А.Е. Усачев
Проблемы энергетики, 2006, № 11-12
где Р (Iм > I) — вероятность обнаружения токов молнии выше заданного
значения. В методике Ларионова эта вероятность определялась по электрогеометрическому методу, а в традиционной методике использовалась эмпирическая формула
18 Ра =
а
— 4,
90
выведенная на основе опыта эксплуатации ВЛ номинального напряжения 110 кВ.
Рис. 1. Построение сечения зоны защиты стержневого молниеотвода электрогеометричесим
способом
Вероятность превышения тока молнии заданного значения находилась по графикам распределения, которые представлены на рис. 2 и 3.
в.
ей
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0,75
0.7
0.65
0,6
0,55
0,5
Вероятность тока молнии
. * 1 1 * * * 1 \ • 1 1 1 1 1 1 1 1 1
* * * * \ • • 1 \ 1 1 1 1 1 1 1
■ - * * \ • Л • _ 1 1 1 1 1 1 1 л 1
- 1 1 1 л J • 1. 1 1 1 Ч. 1 * 1 . \ 1 1 1 J
V* III 1 1 7 1 1 * \| 1 \ 1 1 \ • 1
... 1 1 1 "••1 1 1 1 1 1 \ 1 1- • V - г - • \ • 1 1
1 1 1 аг••••*• 1 1 1 • \ 1 • • • - - - Лг - 1 \ 1 - — 1
■ - 1 1 1 1 1 1 • 1 \ • 1 1 \ 1
1 1 1 шшшЛтт»» т • • ш А • 1 1 1 1 1 . . . шЛ~ . . . . к . . 1 1 1 |\
1 1 1 1 1 ■ 1 \
10 15 20
Ток мо.тнин (кА)
25
30
Рис. 2. Вероятность появления тока молнии 33 кА (для последующих компонент отрицательных
и положительных молний)
Рис. 3. Вероятность появления тока молнии 24 кА (для последующих компонент
отрицательных молний
Данные графики были построены с помощью формулы плотности распределения вероятностей:
Р(1) =
л/ 2 п • I • о
ехр
ІМ
2
, 116% т т
где о — относительное отклонение, определяемое как о = 1п-----------; 116%, 150% —
150%
токи молнии с вероятностью появления 16% и 50% соответственно.
Результаты расчета представлены в таблице.
Таблица
Число отключений ВЛ 110 кВ Приволжских электрических сетей ОАО «ТАТЭНЕРГО»
1
1
2
2
о
№ Наименование ВЛ Традиционная методика Методика Ларионова
Удельное число отключений поткл Число устойчивых отключений потк. уст Удельное число отключений поткл Число устойчивых отключений потк. уст
1. Киндери-Арск 1,166 0,175 1,69 0,2535
2. Арск-Т.Кырлай 0,604 0,09 0,874 0,1311
3. Т.Кырлай-Н.Кинерь 0,352 0,053 0,509 0,076
4. Т.Ходяшево-.Букаш 1,542 0,2315 2,231 0,335
5. Пестрецы-Совхоз 0,7965 0,1195 1,15 0,1728
6. Заход на ПС Васильево 0,1124 0,017 0,162 0,024
7. Заход на ПС В.Гора 0,0175 0,0026 0,025 0,004
Примечание: допустимое число отключений: ^откл д0п = ^д0п-------------5
1-вАПВ
по условиям работы выключателей: Nоткл. доп = 1 + 8 ; по условиям
надежности электроснабжения потребителей:
- N откл. доп = 0,67 - при отсутствии резервирования;
- N откл. доп = 6,67 - при наличии резервирования.
Для расчета числа отключений была разработана и отлажена программа, которая позволила провести анализ грозоупорности ЛЭП от таких параметров, как средняя высота подвески фазного провода, тип заземлителя, характер местности, число грозовых часов в году, удельное сопротивление грунта. Данная программа используется на лабораторных работах при обучении студентов специальности 071600 «Высоковольтная электроэнергетика и электротехника».
Summary
In this work the number of shutdown OTL (Overhead Transmission Line) was calculated. The calculation was carried out on two methods: traditional and Larionovs method. In traditional method were used empirical formulas. Larionovs method was based
on electric geometry method. The probability of increasing lightning current of given
significance was found on picture of distribution. For calculating of number shutdown was work out and repaired the computer program.
Литература
1. Ларионов В.П. Основы молниезащиты. - М.: Знак, 1999.
