Вероятность обратного перекрытия изоляции опоры воздушной линии с учетом ионизации и частотных характеристик грунта
Ключевые слова:
воздушная линия, молния, обратное перекрытие изоляции, кривая опасных токов, высокоомный грунт, ионизация грунта, частотные характеристики грунта, грозозащитный трос под проводами, заземлитель-противовес
Аннотация
Обратные перекрытия изоляции при ударе молнии в опору или грозозащитный трос воздушной линии электропередачи вызывают волны перенапряжений, опасные для изоляции электрооборудования электрических подстанций. Импульсное перекрытие изоляции переходит в дугу короткого замыкания, приводящую к отключению линии. Расчеты перенапряжений в одноцепной линии 110 кВ выполнены методами теории заземлителей, вероятность обратного перекрытия – на основе кривой опасных токов. Вероятность обратного перекрытия изоляции опоры воздушной линии с тросом в районах с высокоомным грунтом определяется импульсным сопротивлением заземлителя. В статье показано, что учет ионизации и частотных характеристик грунта приводит к существенному снижению вероятности обратного перекрытия. Размещение второго троса под проводами воздушной линии снижает индуктивность тросов, что усиливает растекание тока через заземлители соседних опор. Это приводит к уменьшению напряжения опоры и увеличению наведенного напряжения проводов, что снижает напряжение изоляции и вероятность обратного перекрытия. Определены условия и показаны причины эффективности заземлителей-противовесов для воздушной линии электропередачи в районах с высокоомным грунтом.
Литература
1. Богач И.И., Лопатин В.В. Грозоупорность линий электропередачи высокого напряжения. Проблемы и пути решения в АО "Тюменьэнерго". – Энергетик, 2019, № 4, с. 17–21.
2. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб.: Изд. ПЭИПК, 1999, 227 с.
3. Корсунцев А.В., Покровская К.И. Методика расчета сопротивлений заземления железобетонных фундаментов. – Электрические станции, 1968, № 11, с.63–68.
4. Правила устройства электроустановок. М.: Проспект, 2022, 832 с.
5. Рябкова Е.Я. Заземления в установках высокого напряжения. М.: Энергия, 1978, 224 с.
6. Гайворонский А.С., Мазикин Н.В. Анализ грозоупорности ВЛ 35 кВ, эксплуатируемых с грозозащитными тросами. – V Российская конференция по молниезащите: сборник докладов. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016, с. 92–98.
7. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. М.: Энергия, 1976, 488 с.
8. Базуткин В.В. и др. Перенапряжения в электрических системах и защита от них. СПб.: Энергоиздат, 1995, 320 с.
9. Куклин Д.В., Ефимов Б.В. Расчет кривых опасных параметров при высоких сопротивлениях заземлений опор линий электропередачи. – Электричество, 2016, № 6, с. 16–21.
10. Alipio R., Visacro S. Modeling the Frequency Dependence of Electrical Parameters of Soil. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2014, vol. 56, No. 5, pp. 1163–1171, DOI:10.1109/TEMC.2014.2313977.
11. CIGRE Brochure 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems. WG C4.33, Oct. 2019.
12. Шишигин С.Л, Черепанов А.В., Шишигин Д.С. Моделирование заземлителя в грунте с частотно-зависимой удельной проводимостью. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 3, с. 91–101.
13. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет заземлителей с учетом ионизации и частотных свойств грунта. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 6, с. 46–63.
14. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С. Расчет заземлителей. Вологда: ВоГУ, 2020, 219 с.
15. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет грозовых перенапряжений воздушных линий с импульсной короной в цепных схемах. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 1, с. 47–56.
16. Rakov V.A. et al. Lightning Parameters for Engineering Applications. CIGRE Technical Brochure 549. 2013, 117 p.
17. Аркадьев В.К. Вычисление электрического сопротивления и магнитной проницаемости металлических проводов и тросов в переменном поле. – Вестник электротехники, 1930, № 5, с. 77–79.
#
1. Bogach I.I., Lopatin V.V. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2019, No. 4, pp. 17–21.
2. 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.: Izd. PEIPK, 1999, 227 p.
3. Korsuntsev A.V., Pokrovskaya K.I. Elektricheskiye stantsii – in Russ. (Power Plants), 1968, No. 11, pp. 63–68.
4. Pravila ustroystva elektroustanovok (Electrical Installation Rules). М.: Prospekt, 2022, 832 p.
5. Ryabkova E.Ya. Zazemleniya v ustanovkah vysokogo napryazheniya (Grounding in High Voltage Installations). М.: Energiya, 1978, 224 p.
6. Gayvoronskiy A.S., Mazikin N.V. V Rossiyskaya konferentsiya po molniezashchite: sbornik dokladov – in Russ. (V Russian Lightning Protection Conference: Collection of Reports). СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016, pp. 92–98.
7. Tekhnika vysokih napryazheniy (High Voltage Technology) / Ed. by D.V. Razevig. М.: Energiya, 1976, 488 p.
8. 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.
9. Kuklin D.V., Efimov B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 6, pp. 16–21.
10. Alipio R., Visacro S. Modeling the Frequency Dependence of Electrical Parameters of Soil. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2014, vol. 56, No. 5, pp. 1163–1171, DOI:10.1109/TEMC.2014.2313977.
11. CIGRE Brochure 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems. WG C4.33, Oct. 2019.
12. Shishigin S.L, Cherepanov A.V., Shishigin D.S. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of SpBGPU. Natural and Engineering Sciences), 2018, vol. 24, No. 3, pp. 91–101.
13. 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.
14. Shishigin S.L, Shishigin D.S. Raschet zazemliteley (Calcu-lation of Earthing Devices). Vologda: VoGU, 2020, 219 p.
15. 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.
16. Rakov V.A. et al. Lightning Parameters for Engineering Applications. CIGRE Technical Brochure 549. 2013, 117 p.
17. Arkad'ev V.K. Vestnik elektrotekhniki – in Russ. (Bulletin of Electrical Engineering), 1930, No. 5, pp. 77–79.
2. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб.: Изд. ПЭИПК, 1999, 227 с.
3. Корсунцев А.В., Покровская К.И. Методика расчета сопротивлений заземления железобетонных фундаментов. – Электрические станции, 1968, № 11, с.63–68.
4. Правила устройства электроустановок. М.: Проспект, 2022, 832 с.
5. Рябкова Е.Я. Заземления в установках высокого напряжения. М.: Энергия, 1978, 224 с.
6. Гайворонский А.С., Мазикин Н.В. Анализ грозоупорности ВЛ 35 кВ, эксплуатируемых с грозозащитными тросами. – V Российская конференция по молниезащите: сборник докладов. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016, с. 92–98.
7. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. М.: Энергия, 1976, 488 с.
8. Базуткин В.В. и др. Перенапряжения в электрических системах и защита от них. СПб.: Энергоиздат, 1995, 320 с.
9. Куклин Д.В., Ефимов Б.В. Расчет кривых опасных параметров при высоких сопротивлениях заземлений опор линий электропередачи. – Электричество, 2016, № 6, с. 16–21.
10. Alipio R., Visacro S. Modeling the Frequency Dependence of Electrical Parameters of Soil. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2014, vol. 56, No. 5, pp. 1163–1171, DOI:10.1109/TEMC.2014.2313977.
11. CIGRE Brochure 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems. WG C4.33, Oct. 2019.
12. Шишигин С.Л, Черепанов А.В., Шишигин Д.С. Моделирование заземлителя в грунте с частотно-зависимой удельной проводимостью. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 3, с. 91–101.
13. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет заземлителей с учетом ионизации и частотных свойств грунта. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 6, с. 46–63.
14. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С. Расчет заземлителей. Вологда: ВоГУ, 2020, 219 с.
15. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет грозовых перенапряжений воздушных линий с импульсной короной в цепных схемах. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 1, с. 47–56.
16. Rakov V.A. et al. Lightning Parameters for Engineering Applications. CIGRE Technical Brochure 549. 2013, 117 p.
17. Аркадьев В.К. Вычисление электрического сопротивления и магнитной проницаемости металлических проводов и тросов в переменном поле. – Вестник электротехники, 1930, № 5, с. 77–79.
#
1. Bogach I.I., Lopatin V.V. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2019, No. 4, pp. 17–21.
2. 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.: Izd. PEIPK, 1999, 227 p.
3. Korsuntsev A.V., Pokrovskaya K.I. Elektricheskiye stantsii – in Russ. (Power Plants), 1968, No. 11, pp. 63–68.
4. Pravila ustroystva elektroustanovok (Electrical Installation Rules). М.: Prospekt, 2022, 832 p.
5. Ryabkova E.Ya. Zazemleniya v ustanovkah vysokogo napryazheniya (Grounding in High Voltage Installations). М.: Energiya, 1978, 224 p.
6. Gayvoronskiy A.S., Mazikin N.V. V Rossiyskaya konferentsiya po molniezashchite: sbornik dokladov – in Russ. (V Russian Lightning Protection Conference: Collection of Reports). СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016, pp. 92–98.
7. Tekhnika vysokih napryazheniy (High Voltage Technology) / Ed. by D.V. Razevig. М.: Energiya, 1976, 488 p.
8. 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.
9. Kuklin D.V., Efimov B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 6, pp. 16–21.
10. Alipio R., Visacro S. Modeling the Frequency Dependence of Electrical Parameters of Soil. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2014, vol. 56, No. 5, pp. 1163–1171, DOI:10.1109/TEMC.2014.2313977.
11. CIGRE Brochure 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems. WG C4.33, Oct. 2019.
12. Shishigin S.L, Cherepanov A.V., Shishigin D.S. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of SpBGPU. Natural and Engineering Sciences), 2018, vol. 24, No. 3, pp. 91–101.
13. 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.
14. Shishigin S.L, Shishigin D.S. Raschet zazemliteley (Calcu-lation of Earthing Devices). Vologda: VoGU, 2020, 219 p.
15. 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.
16. Rakov V.A. et al. Lightning Parameters for Engineering Applications. CIGRE Technical Brochure 549. 2013, 117 p.
17. Arkad'ev V.K. Vestnik elektrotekhniki – in Russ. (Bulletin of Electrical Engineering), 1930, No. 5, pp. 77–79.
