Главная » 2014 » Август » 23 » Скачать Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности. Малышева, бесплатно
7:25 AM
Скачать Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности. Малышева, бесплатно
Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности
Диссертация
Автор: Малышева, Елена Павловна
Название: Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности
Справка: Малышева, Елена Павловна. Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности : диссертация кандидата технических наук : 05.14.02 Новосибирск, 2006 163 c. : 61 06-5/2081
Объем: 163 стр.
Информация: Новосибирск, 2006
Содержание:
Введение
1 Грозоупорность воздушных линий электропередачи 10 кВ
11 Объект исследований
12 Общая характеристика грозовых воздействий
13 Индуктированные перенапряжения
14 Обзор исследований коэффициента перехода импульсного пере- 32 крытия в силовую дугу
15 Влияние коэффициента перехода импульсного перекрытия в ду- 37 говое замыкание на показатель грозоупорности ВЛ средних и высших классов напряжения (по материалам РУ НИИПТ)
16 Постановка задач исследования
2 Экспериментальные исследования перехода импульсного перекрытия в силовую дугу для ВЛ от 6 до 10 кВ
21 Описание экспериментальной установки
22 Методика испытаний и измерений
23 Результаты экспериментальных исследований
24 Обсуждение результатов эксперимента
25 Выводы
3 Численное моделирование прямых ударов молнии в ВЛ 10 кВ, в том числе с лесными участками
31 Характеристика грозопоражаемости ВЛ, проходящих по лесным 79 массивам
32 Методика численного расчета грозопоражаемости В Л, основан- 84 ная на модели ориентировки лидера молнии
33 Проведение численных экспериментов на ЭВМ
34 Результаты численных экспериментов и их обсуждение
35 Выводы
4 Экспериментальное исследование индуктированных перенапряжений и электрической прочности изоляции
41 Регистрация индуктированных перенапряжений
42 Экспериментальное исследование прочности штыревых изоля- 116 торов при воздействии напряжения нестандартной формы
43 Выводы
5 Рекомендации по повышению грозоупорности распределитель- 121 ных сетей
Введение:
Перерывы электроснабжения потребителей происходят, в основном, при отказах распределительных сетей до 76 - 88 %. Из общего числа отключений и повреждений воздушных линий (BJT) около половины связаны с атмосферными перенапряжениями. Поэтому повышение грозоупорности распределительных сетей является актуальной задачей. Ее решением занимались многие научные коллективы и специалисты: Д. В. Разевиг, А. С. Майкопар, Э.М. Базелян, H.H. Тиходеев, А.Н. Новикова, Г.В. Подпоркин, Ф.Х. Халилов, A.A. Дульзон, Ф.А. Гиндуллин, М.В. Костенко, К.П. Кадомская, И.А. Ефремов и др. Некоторыми итогами проведенных ими исследований можно считать выпуск руководящих документов по молниезащите BJT, зданий и сооружений.
Грозоупорность BJI, под которой понимается удельное число отключений на 100 км длины и 100 грозовых часов, определяется двумя группами перенапряжений, связанными с прямыми ударами молнии (ПУМ) в BJI и индуктированными перенапряжениями (ИПН). Переход к дуговой форме разряда одновременно на двух, трех изоляторах приводит к межфазному короткому замыканию и отключению BJ1, что непосредственно влияет на грозоупорность BJ1. С другой стороны, повреждения изоляторов, траверс, опор и проводов также в большинстве случаев определяется фактом горения силовой дуги при межфазных замыканиях или длительном воздействием перемежающейся дуги емкостного тока при однофазном замыкании. Повреждения элементов BJ1 требуют их выявления и замены или ремонта, что резко увеличивает длительность перерывов в энергоснабжении. Таким образом, для корректной оценки грозоупорности BJ1 10 кВ требуется, возможно, более полная информация о процессе перекрытия и последующего перехода импульсного перекрытия в дугу.
Следует отметить, что за исключением отдельных косвенно-оценочного характера работ (работы А. С. Майкопара и М. Darveniza 60- х годов прошлого века) проблема установления силовой дуги практически не исследовалась. Это связано со сложностью экспериментальных исследований и испытаний. В них необходимо согласовывать воздействие импульсного напряжения с амплитудой более 100 кВ с сопровождающим импульсным током до 0,5 - 2 кА при имитации индуктированных и порядка 30 кА - для прямых ударов молнии и переменного напряжения от 6 до 20 кВ и тока (до сотен ампер). При этом требуется вариация сочетаний величин напряжений и токов, фазовых моментов перекрытия, типов наиболее распространенных в настоящее время линейных изоляторов, а также конструктивных особенностей опор (деревянные, железобетонные), приводящих к изменению дугогасящих свойств.
Следовательно, имеющиеся данные позволяют лишь приближенно оценить величину коэффициента перехода импульсного перекрытия в дугу. Кроме того, остаются неясными перспективы снижения этого коэффициента, а, следовательно, и повышения грозоупорности и надежности работы ВЛ в целом.
В связи с изложенным тема диссертации является актуальной.
Работа выполнялась в соответствии с научными направлениями исследовательского комитета В2 (22) СИГРЭ «Воздушные линии электропередачи», с отраслевой научно-технической программой 04 "Электротехническое оборудование подстанций и электрических сетей" РАО «ЕЭС России» и сводной программой НИОКР ОЭС «Сибирьэнерго», раздел 5 <1 «Электроэнергетика».
Цель работы состояла в разработке мероприятий, направленных на повышение грозоупорности В Л от 6 до 10 кВ, как наиболее распространенных в распределительных сетях и узлах нагрузки.
Идея работы. Для достижения поставленной цели автор использовал две возможности. Для снижения числа отключений, связанных с ПУМ практически единственной возможностью является использование экранирующего эффекта леса (лесополос). Для исключения перекрытий изоляции при воздействии индуктированных перенапряжений наиболее кардинальной мерой является * усиление изоляции. При этом достигается двойной эффект: при усилении изоляции снижается вероятность перекрытия и снижается вероятность перехода импульсного перекрытия линейных изоляторов при грозовых воздействиях в силовую дугу промышленной частоты.
Методы исследования заключаются в анализе опыта эксплуатации BJI от 6 до 10 кВ, физическом и математическом моделировании процессов грозового отключения BJI, проведении лабораторных испытаний и полевых регистраций, обработки результатов с применением методов математической статистики и теории вероятностей, интегрального исчисления, теоретических основ электротехники и физики газоразрядных процессов. Использованы методы компьютерного моделирования с применением программы «LIGHTNING».
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и ^ рекомендаций подтверждаются: корректным выбором исходных посылок, вытекающих из опыта эксплуатации и физической картины явлений; удовлетворительным совпадением результатов теоретических исследований с результатами экспериментов. Испытания и измерения проводились на аттестованном оборудовании высоковольтного испытательного комплекса СибНИИЭ в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.2 -97, стандартов МЭК и других нормативных документов. Оценки чувствительности и погрешностей измерений были выполнены с запасом по отношению к возможным ошибкам, ф Научная новизна работы характеризуется следующими новыми научными положениями: о Численными экспериментами с применением модели, учитывающей индуктированные перенапряжения, установлено, что в общем числе грозовых отключений типовых BJI от 6 до 10 кВ с железобетонными и металлическими опорами до 70 % составляют отключения, связанные с воздействиями индуктированных перенапряжений, о Показано, что вероятность перехода импульсного перекрытия межфазной изоляции больше в случае, когда межфазное замыкание происходит на • соседних опорах по сравнению с замыканием на одной опоре. о В экспериментах при напряжении 6,3 кВ с изоляторами ШС-10А, ШФ-10В,
ШФ-20В, ШК-10, получено, что коэффициент перехода импульсного перекрытия в дугу не зависит от материала изоляторов (фарфор, стекло и кремнийорганическая резина) и материала проводов (медь, сталь и алюминий). о Впервые зарегистрирован импульс индуктированного перенапряжения в контактной сети железной дороги при ударе молнии на расстоянии 1 км от линии. Форма импульса строго симметрична в виде «колокола» с длительностью фронта около 10 мкс и длительностью на полувысоте около 25 мкс. Для прямых ударов молнии была зарегистрирована форма биэкспоненциального импульса с фронтом не более 12,5 мкс и длительностью на полувысоте около 65 мкс.
Практическая ценность работы. Предложенные в работе мероприятия позволяют практически исключить перекрытия изоляции от индуктированных перенапряжений и, тем самым, повысить грозоупорность ВЛ от 6 до 10 кВ почти вдвое.
Реализация работы. Разработанные в диссертации научные положения (численные расчеты грозоупорности В Л 10 кВ, рекомендации по усилению изоляции, рекомендации по использованию коэффициентов перехода 4 импульсного перекрытия в дугу) используются в Горно-Алтайском предприятии электрических сетей ОАО «Алтайэнерго», в службе электроснабжения и электрификации Западно-Сибирской железной дороги и ЗАО ВНПО «РОСЛЭП». Годовой экономический эффект составляет 238 тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены:
• на международной конференции «ИЗОЛЯЦИЯ- 99» (15-18 июня, 1999, Санкт-петербургский государственный технический университет); * • на пятой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (19-21 декабря, 1999, Томск, ТПУ);
• на шестой международной конференции «Современные техника и технология» (февраль 2000, Томск, ТПУ);
• на научных семинарах СибНИИЭ и конференциях молодых ученых НГТУ.
На защиту выносятся:
Математическая модель нисходящего лидера молнии и встречных разрядов с введенным блоком моделирования лесной просеки.
Результаты численных экспериментов по указанной модели: о удельное число грозовых отключений увеличивается при увеличении ширины просеки от 0 до 30 м примерно в 8 - 10, а в открытой зоне - в 20 раз; о законы распределения амплитуд токов молнии для ударов в линию и ударов в землю незначительно отличаются от исходного логарифмически - нормального распределения, но средний ток для ударов в землю ( 27 кА) несколько меньше, а для ударов в линию ( 35 кА) несколько больше, чем для исходного распределения; о в общем числе грозовых отключений типовых В Л от 6 до 10 кВ с железобетонными и металлическими опорами до 70 % составляют отключения, связанные с воздействиями индуктированных перенапряжений.
Различие коэффициента перехода импульсного перекрытия в силовую дугу в зависимости от характера тока межфазного замыкания для случаев перекрытия изоляции двух фаз на одной и разных опорах.
Новые опытные данные по коэффициентам перехода импульсного перекрытия в дугу, по форме реальных грозовых перенапряжений и прочности типовых изоляторов В Л от 6 до 10 кВ при форме волны, приближенной к индуктированным перенапряжениям.
Публикации. По основным результатам выполненных научных исследований опубликовано 7 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и трех приложений. Изложена на 163 страницах машинописного текста, содержащего 76 рисунков и 10 таблиц, а также список использованных литературы из 50 наименований.
