Расчет термической устойчивости грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи

11 дек. 2009 г. | 11.12.09

Наткнулся в интернете ещё на один материал по воздушным линиям. Для интереса можно ознакомиться. Это "Расчет термической устойчивости грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи". Авторы: Богданова О.И., Барабанов Ю.А.

Из статьи: "На воздушных линиях электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ грозозащитные тросы (ГТ) заземлены на каждой опоре, на линиях 220 кВ и выше - грозозащитные тросы заземлены глухо на каждой опоре только на подходах к подстанциям (ПС). На основных участках ВЛ – грозозащитные тросы заземляются в анкерном пролете следующим образом: на одной анкерной опоре – глухо; на второй анкерной опоре и на всех промежуточных - через искровые промежутки. На таких ВЛ перекрытие изоляции фазных проводов на опору приводит к протеканию тока короткого замыкания (КЗ) через ГТ, если он входит в контур протекания тока.

Воздушные линии электропередачи, на которых предусмотрена плавка гололеда на тросе, и ВЛ, которые используют ГТ для организации каналов ВЧ связи, имеют изолированное крепление троса - заземление троса через искровые промежутки по всей длине. В этом случае, короткие замыкания, вызванные грозовыми перекрытиями изоляционных подвесок проводов, в большинстве случаев не сопровождаются протеканием тока короткого замыкания по ГТ, т.к. вероятность образования контура включающего в себя ГТ невелика - пробой изоляции фазных проводов и изоляционных промежутков ГТ в нескольких местах на ВЛ одновременно маловероятен.

В данной работе анализируются ВЛ (участки ВЛ) напряжением 110 кВ и выше, имеющие грозозащитные тросы с глухим заземлением на опорах. В рассматриваемом случае при перекрытии изоляции фазных проводов на опору и возникновении однофазных и двухфазных КЗ на землю часть тока КЗ замыкается на землю по контуру, включающему ГТ и заземления смежных опор, что может приводить к нарушению термической устойчивости ГТ.

Задача выбора ГТ с учетом его термической устойчивости традиционно возникает при проектировании ВЛ, а также модернизации сетей, приводящей к росту токов КЗ, в связи с чем необходима ревизия принятых решений для ранее введенных в эксплуатацию ВЛ. В последнее время практикуется сооружение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), выполненных в виде оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос (ОКГТ), которые обычно заземляются на каждой опоре. В этом случае потеря термической устойчивости ОКГТ приводит к дополнительному ущербу от нарушения канала связи. Попытка использования ОКГТ увеличенного сечения с повышенной термической устойчивостью по всей длине ВЛ может приводить к неоправданному повышению стоимости проекта в силу значительной зависимости стоимости ОКГТ от его сечения, а также к увеличению механических нагрузок на опоры и дополнительных затрат по их укреплению. Поэтому целесообразно выявить отдельные участки ВЛ с высоким уровнем термического воздействия токов на ОКГТ, что позволяет на остальных участках использовать оптический кабель с меньшим сечением (соответственно с меньшим диаметром). Кроме того, для участков с высоким термическим воздействием тока КЗ на стадии проектирования могут быть рассмотрены дополнительные меры снижения такого воздействия, например, подвеска дополнительного сталеалюминевого провода, параллельно с ОКГТ, изменение сопротивления заземления опор и т.д. В отдельных случаях может быть принято решение по использованию подвесного неметаллического оптического кабеля на этих участках или другое проектное решение с уходом под землю трасы ВОЛС.

Используемая до настоящего времени методика расчета термического воздействия токов на ГТ [1] была разработана с ориентацией на ручные расчеты, в силу чего включает ряд упрощений, снижающих точность получаемых результатов. При проектировании ОКГТ это может приводить к неоправданному увеличению сечения оптического кабеля на отдельных участках ВЛ, а часто и по всей длине линии. Для ограничения объема расчетов методика [1] рекомендует проводить оценку термической устойчивости ГТ при КЗ по концам ВЛ вблизи РУ, а также в местах смены числа или типов ГТ, что характерно для подходов ВЛ к РУ. При проектировании ОКГТ для выявления участков ВЛ с повышенным термическим воздействием необходим расчет при перемещении точки КЗ по ряду опор на заданных участках по длине ВЛ, а в пределе - по всей длине линии, что резко увеличивает объем расчетов. В некоторых случаях трасса, по которой проходит ОКГТ, не совпадает с трассой обычного ГТ, например, при исключении для ОКГТ заходов на отпайку ВЛ к промежуточным подстанциям, когда ОКГТ проходит по «перекидке» между опорами смежных ВЛ. В этом случае использование существующей методики затруднено.

Из сказанного следует целесообразность уточнения методики расчета термической устойчивости ГТ с целью расширения возможности ее применения для случая ОКГТ, повышения точности получаемых результатов и разработки на ее основе программного обеспечения (ПО) для проведения автоматизированных многовариантных расчетов на персональном компьютере.

Методика расчета термической устойчивости

Степень термического воздействия Втер тока КЗ на ГТ, так же как и на другие проводники, по ГОСТ [2] определяется двумя анализируемыми ниже факторами: уровнем токов в ГТ iкt и временем их прохождения tоткл, зависящим от функционирования установленных на ВЛ устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А):



На рис. 1 приведено распределение токов при КЗ фазного провода на опору. Ток Iк является утроенным током нулевой последовательности в точке КЗ.



Рис. 1. Распределение токов при пробое на опору

Ток троса Iт (слева – Iт.л. и справа – Iт.п.) от точки КЗ включает следующие составляющие: индуктивную Iинд,ф.-т. обусловленную индуктивной связью между фазными проводами и тросом; индуктивную Iинд,з.-т. обусловленную индуктивной связью между током земли и тросом; наложенную Iналож , определяемую растеканием тока Iк от точки КЗ по контурам, включающим ГТ и смежные опоры:

Iт = Iинд,ф.-т. + Iинд,з.-т. + Iналож (2) .
Составляющая Iинд,з.-т., как это принято и в [1], далее не учитывается.

С учетом того, что в [1] изложена подробная методика расчета тока ГТ, ниже отмечены только основные отличия уточненной методики, явившейся основой для разработки программного обеспечения (ПО). В основном уточнения методики направлены на повышение точности расчетов преимущественно за счет использования возможностей современной вычислительной техники.

В расчеты индуктивной составляющей Iинд,ф.-т. внесены следующие уточнения:

- поскольку Iинд,ф.-т. определяется в основном токами нулевой последовательности, то кроме традиционно учитываемого влияния токов собственной ВЛ, на которой имеется КЗ, учтено влияние токов смежных ВЛ, имеющих взаимоиндукцию по токам нулевой последовательности с рассматриваемой (двухцепная ВЛ, коридоры сближенных ВЛ);

- для стальных тросов, несмотря на то, что они имеют значительное активное сопротивление, также как и для сталеалюминевых ГТ, учтена индуктивная составляющая тока, что достаточно просто выполняется программно и устраняет соответствующую погрешность расчета.

Наложенная составляющая Iналож обусловлена растеканием тока Iк от точки КЗ по контурам, включающим ГТ. На рис. 2 приведена схема замещения для расчета входного сопротивления Zвх контура слева от точки к.з для случая возникновения КЗ на n-ой опоре по отношению к заходу на РУ.



где:

Ri – сопротивление заземления i-ой опоры

Zi– сопротивление троса на i-м расчетном пролете (между опорами, имеющими заземление ГТ)

Rру – сопротивление заземления РУ

ZЭ – эквивалентное входное сопротивление для тока ГТ смежных ВЛ

Рис. 2. Фрагмент схемы замещения для расчета входного сопротивления

При использовании усредненных параметров для пролета, как это рекомендовано в [1], и, следовательно, равенстве сопротивлений Ri , Zi значение Zвх может быть определено по известным выражениям для расчета сопротивления цепочечной схемы при бесконечном или конечном числе опор n. Однако, в реальных условиях расчетные длины пролетов, а, следовательно, и сопротивления Zi, могут существенно отличаться, возможны различия и в значениях сопротивлений заземления опор Ri . При наличии данных по индивидуальным параметрам пролетов (поопорная ведомость ВЛ) целесообразно проводить расчет входных сопротивлений путем непосредственного сворачивания схемы (Рис. 2), состоящей из ряда последовательно и параллельно включенных сопротивлений.

При учете реальных длин пролетов в графике тока ГТ появляются пики (Рис. 3, получено по разработанному программному обеспечению) за счет несогласованности изменения Zвх справа и слева от точки КЗ при перемещении точки на смежную опору. Например, при шестикратном отличии длин ближайших от точки КЗ пролетов слева и справа ток в тросе может возрастать до 20% по сравнению с расчетом по усредненным параметрам. Непосредственный расчет входных сопротивлений путем сворачивания сопротивлений, кроме повышения точности, позволяет проводить расчеты практически для произвольных, нетиповых вариантов подвески ГТ, что характерно в случае использования ОКГТ, например, при отсутствии захода ГТ на РУ, наличии отпаек на ВЛ и т.д.

Поскольку наложенная составляющая тока ГТ от точки КЗ будет замыкаться не только через сопротивление заземления РУ, но и входные сопротивления для тока ГТ смежных ВЛ, отходящих от тех же шин, что и рассматриваемая, то в схему замещения (Рис. 2) входит Zэ – эквивалентное входное сопротивление для тока ГТ смежных ВЛ. Несмотря на то, что сопротивление заземления РУ существенно меньше Zэ целесообразен его учет при проведении расчетов. В качестве примера по разработанному программному обеспечению проведены расчеты тока в ГТ при КЗ на ближайшей к РУ опоре, принято Rру = 0.5 Ом. Дополнительный учет влияния двух ВЛ, отходящих от тех же шин, что и поврежденная, приводит к увеличению тока в ГТ поврежденной ВЛ на 2,5%, а четырех ВЛ – на 3,96%."

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ СТАТЬИ

- $ Поддержать проект -

Ещё можно купить полезную книгу!




Ещё можно изучить на сайте:
Рекомендуется:

0 комментариев:

Отправить комментарий


Воспользуйтесь поиском, что бы найти нужный материал.

Архив










Яндекс.Метрика