Оптимизация схем замещения систем подход ВЛ подстанция

Оптимизация схем замещения систем «подход ВЛ – подстанция» для целей анализа надежности грозозащиты подстанций 1

Влияние детализации параметров линии на расчет деформации волн из-за проникновения поля в грунт ρ=5000 Ом·м 2

Деформация волны при пробеге 120 км Схема опыта Затухание сигнала в волновых каналах 1 - канал «все провода – земля» ; 2 -4 – междупроводные каналы; пунктир – расчет без учета потерь в проводах Волна, уходящая в линию, и отражение от заземленного конца эксперимент расчет 3

Пример совпадения результатов расчетов по трем различным алгоритмам Z-узел в волновом методе ВМ – волновой метод; ЧМ – частотный метод; АТР – стандартный комплекс программ 4

Зависимость заряда от напряжения Динамические емкость потенциальный коэффициент коронирующего провода Зависимость напряжения от заряда 5

Влияние параллельных проводов на деформацию грозовых волн в коронирующей линии Исходные уравнения многопроводной коронирующей линии А А Б Пример двухпроводной линии Решение для приращений напряжений на проводах в виде двух мод, бегущих с разными скоростями с- скорость света в вакууме 6

Численное моделирование распространения волн в многопроводной коронирующей линии А Б ММ –эталонный модальный метод (только для однородной линии) ВМ – волновой метод для линии с любыми неоднородностями по длине АТР – нет (расчет по стандартному пакету программ с нужной точностью практически не осуществим) 7

Схема замещения участка коронирующей многопроводной линии с тросами, заземленными на опорах Б 8

Изменение формы фронта волны в зависимости от числа проводов, тросов и сопротивлений заземлений опор Число проводов - var Заземление тросов - var 9

Затраты машинного времени при расчете распространения волны по линии длиной 1500 м время распространения волны по линии - 5 мкс; максимальное время расчета волн в конце – 10 мкс; общее время расчета волнового процесса – 5+10=15 мкс Время счета (в секундах) Условия счета 2 провода 3 провода 4 провода 5 проводов Z-узлы - через 30 м; Y-узлы - через 30 м шаг по длине – 3 м; шаг по времени – 10 нс; общее число шагов по линии – 500; число искажающих узлов - 100 0. 079 0. 125 0. 203 0. 281 шаг по длине – 1. 5 м; шаг по времени – 5 нс; общее число шагов по линии – 1000; число искажающих узлов - 100 0. 172 0. 250 0. 375 0. 546 0. 282 0. 391 0. 625 0. 875 шаг по длине – 1 м; шаг по времени – 3. 33 нс; общее число шагов по линии – 1500; число искажающих узлов - 100 Z-узлы - через 10 м; Y-узлы - через 10 м шаг по длине – 1 м; шаг по времени – 3. 33 нс; общее число шагов по линии – 1500; число искажающих узлов - 300 1. 15 1. 46 2. 23 3. 12 10

К вопросу моделирования спусков отрезками горизонтальных однородных линий 11

Исследуемая часть подстанции 330 к. В 12

Развитие грозовых перенапряжений на ошиновке подстанции Без защитных аппаратов С моделью ОПН 13

Для расчетов процессов при пробегах волн в десятки километров (регистрация грозовой деятельности, определение мест удара молнии), когда часть волны, превышающая коронный порог, полностью затухает необходим подробный учет потерь в земле в полной многопроводной постановке задачи с учетом распространения части энергии импульсов в междупроводных каналах. При расчете волновых процессов на подходах ВЛ к подстанциям (пробег волн не более 1 -2 км) можно отказаться от многопроводной постановки задачи. Прямые эксперименты на действующих подстанциях подтверждают, что допущение о замене в расчетах сложных схем замещения входных сопротивлений оборудования в микросекундной области простейшими входными емкостями приемлемо. Короткие отрезки ошиновки подстанций допустимо эквивалентировать участками однородных линий. При этом желательно вводить учет потерь в слоистом грунте. Погонные параметры этих отрезков можно определять по формулам бесконечно длинных линий, а влиянием концевых эффектов в первом приближении можно пренебречь. Необходим учет влияния локальных сопротивлений заземлений защитных аппаратов на подстанциях на амплитуды перенапряжения (в первые микросекунды процесса) на самих ЗА и на силовом оборудовании. Итог При расчете волновых процессов на подходах ВЛ к подстанциям можно ограничиться двумя проводниками: пораженный молнией провод и ближайший грозозащитный трос, а в расчетах волновых процессов на подстанциях удовлетворительное совпадение с экспериментами дают достаточно простые однопроводные схемы замещения, что дает возможность использования объединенных схем подход 14 - подстанция в массовых расчетах

Влияние многослойного грунта на сопротивления линии и форму волн - квадратная матрица сопротивлений, вызванных изменением геометрии поля, проникающего в грунт Один слой Два слоя n слоев 17

Распространение грозовой волны после перекрытия линейной изоляции на опоре, ближайшей к месту удара молнии Схема замещения опоры 18

Варианты реальных опор 110 -300 к. В 19