Расчет числа грозовых отключений воздушной линии 110 кВ

  • Сергей Леонидович Шишигин
  • Дмитрий Сергеевич Шишигин
  • Иван Николаевич Смирнов
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2023-9-22-30
Ключевые слова: воздушная линия, молния, обратное перекрытие изоляции, грозовое отключение, рабочее напряжение, удар молнии в опору, удар молнии в трос

Аннотация

Число грозовых отключений является основным показателем грозоупорности воздушной линии (ВЛ), определение которого на этапе проектирования проводится путем моделирования волновых процессов и импульсных перенапряжений ВЛ при ударах молнии. Обратное перекрытие изоляции, переходящее в короткое замыкание на промышленной частоте, является основной причиной отключения ВЛ 110 кВ. Статья посвящена уточнению расчета числа грозовых отключений, где вероятность обратного перекрытия изоляции рассчитывается по кривой опасных токов, а при расчете импульсных перенапряжений ВЛ используется теория заземлителей. Решена задача выбора рабочего напряжения проводов в момент удара молнии и предложено его уточненное значение. Рассмотрена проблема расположения расчетных точек удара молнии. Показано, что методика стандартов IEEE и СИГРЭ, где рассматривается удар молнии только в вершину опоры, а влияние троса учитывается поправочным коэффициентом, недостаточно точна. В российском нормативном документе РД 153-34.3-35.125-99 рассматривается удар молнии в две точки – опору и трос в середине пролета, однако распределение ударов определяется некорректно. Предложен новый вариант распределения ударов молнии в опору и трос на расстоянии четверти пролета. Выполнены расчеты числа грозовых отключений ВЛ 110 кВ. Показана возможность проектирования ВЛ с заданным числом грозовых отключений в районах с высокомным грунтом на основе комплекса средств грозозащиты, включая второй трос под проводами ВЛ и заземлители-противовесы.

Биографии авторов

Сергей Леонидович Шишигин

доктор техн. наук, доцент, профессор кафедры управляющих и вычислительных систем, Вологодский государственный университет, Вологда, Россия

Дмитрий Сергеевич Шишигин

кандидат техн. наук, доцент кафедры управляющих и вычислительных систем, Вологодский государственный университет, Вологда, Россия

Иван Николаевич Смирнов

аспирант кафедры управляющих и вычислительных систем, Вологодский государственный университет, Вологда, Россия.

Литература

1. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб.: ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999, 353 с.
2. Правила устройства электроустановок. М.: Проспект, 2022, 832 с.
3. Гайворонский А.С. Актуальные проблемы молниезащиты ВЛ 110–500 кВ. – Новости электротехники, 2019, № 1(115), с.18–23.
4. Масин Г. и др. Создание системы автоматизированного проектирования молниезащиты ПС и ВЛ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № S2 (25), с. 30–37.
5. Martinez J.A., Castro-Aranda F. Lightning Performance Analysis of Overhead Transmission Lines Using the EMTP. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2005, vol. 20 (3), pp. 2200–2210, DOI:10.1109/TPWRD.2005.848454.
6. Gatta F.M. et al. An ATP-EMTP Monte Carlo Procedure for Backflashover Rate Evaluation. – International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2012, DOI: 10.1109/ICLP.2012.6344362.
7. Gomes R.M., Silveira F.H., Visacro S. Influence of the Distribution of Lightning Strikes Along the Span of Transmission Lines on Their Backflashover Rate: The Span Factor. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2022, vol. 37, No. 3, pp. 1403–1411, DOI:10.1109/TPWRD.2021.3086406.
8. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет грозовых перенапряжений воздушных линий с импульсной короной в цепных схемах. – Известия Российской академии наук. Энергетика, 2022, № 1, с. 47–56.
9. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет заземлителей с учетом ионизации и частотных свойств грунта. – Известия Российской академии наук. Энергетика, 2022, № 6, с. 46–63.
10. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Вероятность обратного перекрытия изоляции опоры воздушной линии с учетом ионизации и частотных характеристик грунта. – Электричество, 2023, № 2, с. 27–36.
11. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. М.: Энергия, 1976, 488 с.
12. Базуткин В.В. и др. Перенапряжения в электрических системах и защита от них. СПб.: Энергоиздат, 1995, 320 с.
13. IEEE 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p.
14. CIGRE Brochure 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines. WG 33-01, October, 1991, 61 p.
15. Almeida F.S., Silveira F.H., Visacro S. A New Approach for Considering the Effect of the Power-Frequency Voltage on the Calculated Lightning Performance of Transmission Lines. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2023, vol. 38 (3), pp: 2141–2148, DOI:10.1109/TPWRD.2023.3235056.
16. Программа «ЗУМ» [Электрон. ресурс], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (дата обращения 01.02.23).
#
1. RD 153-34.3-35.125-99. Rukovodstvo po zashchite elektricheskih setey 6–1150 kV ot grozovyh i vnutrennih perenapryazheniy (Guidelines for the Protection of Electrical Networks 6–1150 kV from Lightning and Internal Overvoltages). SPb.: PEIPK Mintopenergo RF, 1999, 353 p.
2. Pravila ustroystva elektroustanovok (Electrical Installation Rules). М.: Prospekt, 2022, 832 p.
3. Gayvoronskiy A.S. Novosti elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2019, No. 1(115), pp.18–23.
4. Маsin G. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electrical Power. Transmission and Distribution), 2022, No. S2 (25), pp. 30–37.
5. Martinez J.A., Castro-Aranda F. Lightning Performance Analysis of Overhead Transmission Lines Using the EMTP. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2005, vol. 20 (3), pp. 2200–2210, DOI:10.1109/TPWRD.2005.848454.
6. Gatta F.M. et al. An ATP-EMTP Monte Carlo Procedure for Backflashover Rate Evaluation. – International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2012, DOI: 10.1109/ICLP.2012.6344362.
7. Gomes R.M., Silveira F.H., Visacro S. Influence of the Distribution of Lightning Strikes Along the Span of Transmission Lines on Their Backflashover Rate: The Span Factor. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2022, vol. 37, No. 3, pp. 1403–1411, DOI:10.1109/TPWRD.2021.3086406.
8. Shishigin S.L, Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2022, No. 1, pp. 47–56.
9. Shishigin S.L, Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2022, No. 6, pp. 46–63.
10. Shishigin S.L, Shishigin D.S., Smirnov I.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 2, pp. 27–36.
11. Tekhnika vysokih napryazheniy (High Voltage Technology) / Ed. by D.V. Razevig. М.: Energiya, 1976, 488 p.
12. Bazutkin V.V. et al. Perenapryazheniya v elektricheskih sistemah i zashchita ot nih (Overvoltage in electrical systems and protection against them). SPb.: Energoizdat, 1995, 320 p.
13. IEEE 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p.
14. CIGRE Brochure 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines. WG 33-01, October, 1991, 61 p.
15. Almeida F.S., Silveira F.H., Visacro S. A New Approach for Considering the Effect of the Power-Frequency Voltage on the Calculated Lightning Performance of Transmission Lines. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2023, vol. 38 (3), pp: 2141–2148, DOI:10.1109/TPWRD.2023.3235056.
16. Programma «ZUM» (The ZYM program) [Electron. resource], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (Date of appeal 01.02.23)
Опубликован
2023-07-17
Выпуск
№ 9 (2023): Выпуск № 9
Раздел
Статьи