автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Особенности грозопоражаемости в горных районах и их учет при выборе грозозащиты воздушных линий электропередачи

ВВЕДЕНИЕ

1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ГРОЗ И ГР030-ПОРА1АЕМОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ.

1«1« Особенности возникновения, развития и распределения грозовой облачности на территории горного района • • II

1.2. Грозопоражаемость в горных районах

1.3. Избирательная грозопоражаемость . ••

1.4* Выводы

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГР030П0РАЖАЕМ0СТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ И ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ 1Т030П0РАЖАЕМ0СТИ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ КИРГИЗСКОЙ ССР

2.1. Выбор метода исследований.

2.2. Методика массовой регистрации ПУМ на действующих ВЛ •

2.3. Методические принципы построения карты грозопоража-емости для горных районов ••••••••••••••

2.4» Организация и результаты исследований грозопоражаемости ВЛ в Киргизии

2.5. Разработка параметрической типизации и построение фоновой карты грозопоражаемости для ВЛ и территории Киргизской ССР.

2*6* Выводы

3. ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ГРОЗОПОРАЖАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ВЛ

3.1. Влияние геоэлектрической неоднородности земли на избирательную грозопоражаемость

3.2. Грозопоражаемость в ущельях

3.3. Анализ методов оценки влияния геометрических параметров ущелий на степень экранирования

3.4. Оценка распределения напряженности грозового электрического поля по профилям горных ущелий

3*5. Модельные исследования экранирующего действия склонов ущелий на поражаемость ВЛ и поверхности земли • • • •

3.6. Результаты натурных исследований закономерностей ориентировки разрядов молнии в сложных рельефных условиях

3.7. Выводы

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ГР030П0РАЖАЕМ0СТИ

4.1. Выбор метода статистической оценки избирательной пора-жаемости

4.2. Планирование и способ обработки результатов эксперимента

4*3* Реализация полного факторного эксперимента

4.4. Анализ и использование математических моделей избирательной грозопоражаемости ВЛ . ••••••

4*5* Выводы

5. АНАЛИЗ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ ГРОЗОЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

5.1. Анализ опыта эксплуатации грозозащиты горных ВЛ Киргизии

5.2. Сравнение фактической и расчетной грозоупорности горных ВЛ Киргизии.

5.3. Распределение ПУМ между опорами и пролетами бестросовых В Л

5.4. Оценка амплитудных значений токов молнии по данным регистрации наВЛ.

5.5. Разработка рекомендаций по выбору грозозащиты горных

ВЛ с учетом полученных результатов

В последние годы в связи и интенсивным развитием энергетики и других отраслей народного хозяйства горных республик нашей страны увеличивается количество проектируемых и строящихся воздушных линий электропередачи (ВЛ), трассы которых проходят в сложных ороклиматических и геофизических условиях горных районов! При выборе грозозащиты таких линий горные районы традиционно относятся к районам с умеренной и интенсивной грозовой деятельностью и в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок /I/ они выполняются обычно с грозозащитными тросами и искусственными заземлителями опор. Это в свою очередь ведет к заметному удорожанию ВЛ за счет необходимости утяжеления опор и их фундаментов на участках, проходящих в особогололедных районах, и сооружения заземляющих устройств в плохопроводящих горных грунтах. По проектным данным, приведенным в /2/, дополнительные затраты на выполнение грозозащиты ВЛ 500 кВ Токтогульская ГЭС - Андижан, обусловленные указанными выше факторами, составили бы 1050 тыс. рублей. Ддя другой такой же линии - Токтогульская ГЭС-Фрунзе они оказались бы в 1,5-2 раза больше. Об общей тенденции к увеличению стоимости грозозащиты горных ВЛ свидетельствуют и результаты анализа смет ряда линий напряжением 110-220 кВ, проведенного в работе /3/.С другой стороны, в горных районах резко возрастает ущерб, вызванный отключением линии при обрыве троса либо схлестывании его с проводами при больших гололедно-ветровых нагрузках, поскольку время ликвидации подобных аварий в исключительно тяжелых и труднодоступных горных условиях может достигать даже нескольких десятков дней /V» В то же время опыт эксплуатации горных ВЛ свидетельствует о том, что их грозовая аварийность невысока и существенно ниже равнинных /4/» Особенно показательным является опыт эксплуатации имеющихся в горах линий без грозозащитного троса, грозовая аварийность которых также ниже аварийности равнинных ВЛ. Низкая грозовая аварийность горных ВЛ связана в какой-то степени со снижением амплитуд токов молнии в горах* Но основной причиной являются, по-видимому, существенные отличия закономерностей грозопоражаемости в горах по сравнению с равнинными районами.Как показал анализ литературных данных и результатов предварительных исследований в Киргизии, на распределение грозопоражаемости по территории горного района в значительной степени оказывает влияние рельеф местности. Кроме того в горах наиболее ярко проявляется его влияние на избирательную грозопоражаемость.Используемая же при проектировании грозозащиты характеристика среднегодовой продолжительности гроз не позволяет учитывать указанные особенности горных районов, а расчеты числа грозовых отключений ВЛ, выполняемые с ее использованием, дают, как правило, завышенные по сравнению с фактическими данными результаты / V » Опыт показывает, что для правильного выбора грозозащиты горных ВЛ и снижения возможных неоправданных затрат на ее выполнение необходимо уточнение используемых для этого исходных данных. В связи с этим, целью работы является изучение особенностей распределения и характера грозопоражаемости в горных районах и разработка способов их учета при выборе грозозащиты воздушных линий электропередачи. в задачи исследований входило:

12* Результаты работы внедрены при проектировании и сооружении ВЛ 110-220 кВ с фактическим экономическим эффектом 74,6 тыс* рублей в год, гарантированный экономический эффект в 1984 г* составит 94,5 тыс. рублей.

13. Разработанная карта удельной грозопоражаемости ВЛ и территории Киргизской ССР одобрена техническими советами Киргиз-главэнерго и Среднеазиатского отделения института "Энергосетьпро-ект" и принята за основу при проектировании ВЛ Киргизии.

170 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Правила устройства электроустановок. Раздел 1., канализация электроэнергии. -М.: Атомиздат, 1979, с. 52.

2. Ирлин В.Я., Гинчер Л.М. Опыт проектирования высокогорной ВЛ 500 кВ Токтогульская ГЭС п/ст Андижан. -В сб.: Проектирование энергосистем и электрических сетей. -Ташкент, 1973, с. 58-90.

3. Бронштейн Э.И., Колосов И.С., Лифшиц Г.Л. и др. Повышение надежности горных линий электропередачи. -Фрунзе: Киргиз ИНТИ, 1970, -42 с.

4. Лифшиц Г.Л., Мезгин В.А., Шеленберг В.Р. Изоляция и грозозащита горных линий электропередачи. -Фрунзе: КиргизИНТЙ, 1975. -46 с.

5. Бургсдорф В.В. Основные вопросы строительства горных линий электропередачи. -В кн.: Проблемы высокогорной электротехники. Фрунзе, 1961, с. 39-54.

6. Апостолатов Г.А., Жуков Н.Н. К вопросу о соотношении между фронтальными и внутримассовыми грозами на территории Киргизии. -Изв. АН Кирг.ССР. Серия ЕТН, 1962, т.4, вып.2, с. 95-108.

7. Деминев О.В. Грозы в Таджикистане. -Сб. по региональной синоптике, I960, № 5, с. 13-31.

8. Парфенова Г.И. Аэросиноптические условия возникновения фронтальных гроз в Юго-Восточном и Восточном Казахстане. -Тр./ КНИГМИ, 1956, вып.6, с. 15-27.

9. Громов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -558 с.

10. Арабаджи В.И. Гроза и грозовые процессы. -Минск: Изд. Белгосуниверситета, I960. -231 с.1.* Алостолатов Г*А* Изучение грозовой деятельности на территории Киргизии: Автореф. дисс**. канд. техн. наук. -Ташкент, 1962. -18 с.

11. Ализаде А.А., Кулиев Д.А. Результаты исследования грозовой деятельности и параметров молнии на территории Азербайджана (за 1960-1968 гг.). -фуды/АзНИИЭ, 1970, т.19, с.134-141.

12. Стекольников И.О. Изучение молнии в горной местности Грузинской ССР. -Электричество, 1940, № 2, с. 33-38.

13. Ализаде А.А., Багдасаров А.А. Изучение молнии в горной местности Азербайджанской ССР. -Электричество, 1940, № 2, с.39.

14. Ализаде А.А. Исследования молнии в Закаталах. -Электричество, 1946, № 6, с. 78-80.

15. Глейзер М.Д. Грозы в средней Азии. -Электрические станции, 1953, № 5, с. 42-44.

16. Гуния С.У. Грозовые процессы в условиях Закавказья. -Л.: Гидрометеоиздат, I960, -80 с.

17. Тверской П.Н. Метеорология и прогноз грозовых явлений. -Электричество, 1936, № 9, с. 23-27.

18. Архипова Е.П. Карты географического распределения дней с грозой на территории СССР. -И^уды/ГГО, 1957, вып.74, с. 41-60.

19. Алостолатов Г.А. Грозовая деятельность на территории Киргизии. -Изв. АН Кирг.ССР. Серия ЕТН, I960, вып.7, с. 43-76.

20. Мезгин В.А. Грозозащита линий электропередачи переменного тока высокого напряжения в горных районах. -Дисс. канд. техн. наук. -Фрунзе, 1973. -168 с.

21. Бургсдорф В.В. Горные грозы и их особенности. -Электрические станции, 1939, № I, с. 37-43.

22. Балабуев А.Г. Грозы Закавказья. -Труды/Тбилисский геофизический институт, 1939, 1У, с. 39-43.

23. Луговой B.C., Апостолатов Г.А. и др. К выбору расчетных условий при проектировании линий электропередачи в Киргизии. -Изв. АН Кирг.ССР. Серия ЕТН, 1959, вып.1, с. 69-84.

24. Лебедев М.М. Высокогорные электрические системы. -Изв. АН Кирг.ССР. Серия ЕТН. вып.1, с. 29-34.

25. Витовский В.А., Мезгин В.А. Распределение грозовой деятельности и оценка ее интенсивности в горных районах. -Тез. докл./Всесоюзное научно-техническое совещание по проектированию и строительству ЛЭП в условиях высокогорья. Фрунзе, 1976, с.194 -196.

26. Витовский В.А. Исследования удельной грозовой деятельности и поражаемости горных районов Тянь-Шаня. -Труды/1 Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству, 1976, с. 268-275.

27. Витовский В.А* Некоторые вопросы исследований грозовой активности и параметров молнии в Киргизии. -Тез. докл./Научно-техническая конференция энергетиков Киргизии, Фрунзе, 1970,с. 20-21.

28. Домашенко В.Г. Исследование избирательной грозопоражаемости ЛЭП и территорий: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Томск, 1978. -24 с.

29. Вильчур Л.М. Грозопоражаемость в Армянской ССР. -ДАН Арм.ССР, 1948, вып.4, с. 13.

30. Вильчур Л.М. Анализ грозовой аварийности высоковольтных линий электропередачи Армянской ССР. -ДАН Арм.ССР, 1945, т.З, вып.5, с. 57.

31. Лебедев М.М. Естественные условия трасс высокогорных линий электропередачи и связи Армении. -Изв. Арм.ССР, 1942, № 6/ 20, с. 99-104.

32. Вильчур Л.М. О количественном соотношении типов грозовых разрядов в Армянской ССР. -ДАН Арм.ССР, 1948, т.9, вып.5, с. 48-51.

33. Характеристики разрядов молнии и грозозащита линий передач высокого напряжения переменного тока. Итоги науки и техники. Электрические станции, сети и системы, I966-I967. -М.:ВИНИТИ, 1969. -283 с.

34. Ализаде А.А., Гаджиев Г.А. Частота разрядов молнии -основной показатель для оценки грозопоражаемости. -За технический прогресс, 1976, № 7, с. 26-30.

35. Тимофеев Н.Т. Грозовые разряды и их количественная характеристика в некоторых горных районах проектирования трасс ЛЭП Нурекская ГЭС Ташкент. -Труды/ГГО, 1968, вып.225, с. I28-I3I.

36. Кречетов А.А. Грозовая деятельность на территории Прибайкалья: Автореф. дисс. канд. геогр. наук. -Томск, 1973, -14с.

37. Sapor SlanLtfauf. 7b/>opra/>Me of <?аtoundtQ. I/-S&mw£> ass reseats 7h£ras. -Ma peqoMs. роё, Г072, 2D , /). /4J- /45.

38. Колоколов В.П. Некоторые особенности разрядной деятельности гроз в средних широтах. -Труды/ГГО, 1965, вып.177, с. 13 -22.

39. Ализаде А.А., Мусаев Р.К. Поражение молнией высоких объектов. -Электричество, 1981, № 4, с. 50-51.

40. Стекольников И.С., Яворский В.В. Об избирательной пора-ража емости молнией. -Электричество, 1936, № 8, с. 13-19.

41. Ьеталг? g. i/tier die Ursacfe/i dfr //avfv/ip ггол

42. ВёНеешеШделалреиГбмел. SteBfra wn ///?Ш/?аллллр<гВ£>В-tu/?ge/i . dissertation. T-//. /932,43 e Le/vann 6. Sr/at/?галдел Bftissctotz/najB/za/?me/i in //{?c/?s/)a/inтрелейe/z 1/tiss. Ze&Bsctrtft //л^сВл-6e IB/лелал, /Щ J. л /20-132.

43. LB/лалп В. Beitrap gar ?rape qrBBtcfe/г gej-Brdung in. ТгесВгИи/фрлеВяел /л? ///лBBic/ ae/f a//<° Be-seha//ел he it d£s //ntez-psi/ndes. -BMt/if, то, Я JO, /з. s. m-//00.

44. Леманн Г. Защитные мероприятия против грозовых повреждений на линиях электропередачи и условия местной поражаемости ударами молний. -Энергетика за рубежом, 1961, с. 47.

45. Ь9./7££елdo/ff. Ы/г/Вг/м ties ал/ л/елг

46. Btttz. -Phisi/caS gfctsefrift, /932у /оВ. 33, JSQ,

47. Стекольников И.О. Физика молнии и грозозащита. -М.-Л.: Изд. АН СССР, 1943, -230 с.

48. Стекольников И.С. Развитие молнии над неоднородной почвой и вероятность поражения нефтяных озер. -Электричество, 1944, № 8, 9.

49. Стекольников И.С. Вероятность поражения плохопроводящих включений молнией. -1ТФ, I960, с. 156.

50. Афонский Л.И. Поражаемость молнией линий ПО кВ. -Электрические станции, 1969, № 7, с. 90-91.

51. Богоявленский Л*Н* 0 влиянии геофизических факторов на поражаемость местности молнией. -Электричество, 1931, № 5, с* 266-275*

52. Fntsc/? V. fl&tegejardwp ша! S&tzse/jvtz. techn. ztittf/prift, ?09 s.

53. Филипов А.Х. Грозы Восточной Сибири. -Л.: Гидрометеоиз-дат, 1974. -75 с.

54. Мезгин В.А., Тищенко В.Н., Чичинский М.И. Исследование грозопоражаемости ВЛ в горных районах Киргизии. -Тез. докл./Всесоюзное научно-техническое совещание по проектированию и строительству ЛЭП в условиях высокогорья. Фрунзе, 1976, с. I89-I90.

55. Кифер И.И. Испытания ферромагнитных материалов. -М.: Энергия, 1969, -360 с.

56. Подрезов О.А., Першин И.И. Расчетные схемы для оценки ветровых и гололедных нагрузок воздушных линий электропередачи Тянь-Шаня. -В сб.: Изучение и комплексное использование энергетических ресурсов Киргизии. Фрунзе, 1971, с. 144-170.

57. Подрезов О.А. Принципиальные схемы ороклиматической типизации мощных горных систем для исследования гололедно-ветровых нагрузок ВЛ, -В сб.: Горные электропередачи, М,, 1979, с.14 -34.

58. Закс Л. Статистическое оценивание. -М.: Статистика, 1976. -598 с.

59. Мезгин В.А., Чичинский М.И. Об избирательной грозопоражаемости линий электропередачи в горных условиях. -Труды/ФПИ (энергетика), Фрунзе, 1976, вып.96, с. 97-101.

60. Руководящие указания по расчету грозозащиты воздушных линий электропередачи 3-750 кВ (проект). -Л., 1982. -182 с.

61. Мучник В.М. Физика грозы. -Л.:Гидрометеоиздат, 1974, -351 с.

62. Юман М. Молния. -М.: Мир, 1972, -327 с.

63. Пономаренко Г.Н. Атмосферные осадки Киргизии. -Л.: Ги-дрометеоиздат, 1976. -136 с.

64. Геология СССР. Киргизская ССР, геологическое описание.

65. Под редакцией Помозкова К.Д. -М.: Недра, 1972. -314 с.

66. Я. У. The £срШтр fr/jds/rfo/*. -<). АгалШл Т/7Л±. т7, *2839 457-4/7.

67. Александров Г.Н., Иванов В.Л. и др. О способах активного воздействия на ориентировку разрядов длинной искры. -Изв. ВУЗов, Энергетика, 1980, tf 2, с. 18-23.

68. Базелян Э.М., Левитов В.И. и др. Некоторые вопросы мол-нийзащиты в условиях высокогорья. -В сб.: Исследование молний и высоковольтного газового разряда. М., 1975, с. I3I-I46.

69. Огильви Н.А. Методические указания по цроведению ускоренной инженерно-геологической разведки. -М.: НЖГИНГЕО, 1966. -203 с.

70. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. -М.: Наука, 1965. -568 с.

71. Канторович Л,В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. -М-Л.: Физматгиз, 1962, -708 с.

72. Ионкин П.А. Теоретические основы электротехники, ч.2. -М.: Высшая школа, 1965. -283 с.

73. Основич Л.Д., Макельский В.Д. Максимальная напряженность электростатического поля электродов со скругленными кромками. -Изв. ВУЗов, Энергетика, 1977, № II, с, 26-31.

74. Базелян Э.М. Об оценке выдерживаемых напряжений длинных воздушных промежутков. -Электричество, 1977, № 7, с. 22-27.

75. Акматов 0., Чепелева Н.Н. Влияние объемных зарядов на возбуждение восходящих лидеров, -В кн.: Вопросы техники высоких напряжений. М., 1984, с, 73-80.

76. Базелян Э.М., Валамат-Заде Т.Г., Шкилев А.В, Длинная искра при пониженной плотности воздуха. -Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1975, № 6, с. 149-154.

77. Акопян А.А. Исследования защитного действия молниетво-дов. -Труды/ВЭИ, 1940, вьш.Зб, с. 94-158.

78. Базелян Э.М., Садыхова Б.А. Ориентировка длинной искры. -Электричество, 1970, № 10, с. 63-67.

79. Александров Г.Н., Базелян Э.М. и др. Об ориентировке канала длинной искры. -Электричество, 1973, № 3, с. 63-67.

80. Базелян Э.М. Защитные зоны одиночных стержневых молниеотводов. -Электричество, 1967, № 7, с. 64-69.

81. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. -М.: Наука, 1971. -576 с.

82. Федорова С.А., Подрезов О.А. Машинная реализация системы вероятностных кривых Пирсона. В сб.: Применение методовстатистики и математического моделирования в энергетических расчетах. Фрунзе, 1973, с. 246-259.

83. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. -М.: Наука, 1976. -390 с.

84. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. -М.: Мир, 1977. -552 с.

85. Круг Г.К., Сосулин Ю.А., Фатуев В.А. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции. -М.: Наука, 1977. -208 с.

86. Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов. -М.: Наука, 1970. -287 с.

87. Круг Г.К., Папазов С.П. Применение многофакторного регрессионного анализа для решения задачи оптимального проектирования электромагнитных устройств. -В сб.: Проблемы планирования эксперимента. М., 1968, с. 317-323.

88. Чичинский М.И. Математическая модель грозопоражаемости горных линий электропередачи. -М., 1979. -14 с. -Рукопись представлена ЭНИН им.Кржижановского. Деп. в Информэнерго, 1979, № Д/668.

89. Кокрен У. Методы выборочного контроля. -М.: Статистика, 1976, -440 с.

90. Ажермачева В.П. Опыт эксплуатации линий 110-220 кВ энергосистем Казахстана. -В сб.: Техника высоких напряжений и электрическая прочность изоляции. Томск, 1977, с. 73-86.

91. Давидян Д.Б. Анализ устойчивых отключений на высокогорных линиях электропередачи Армении. -Электрические станции, 1975, № 8, с. 79-85.

92. Кадейшвили В., Гоголадзе А., Кашакашвили В. Анализ повреждаемости горных линий электропередачи в условиях Грузинской энергосистемы. -Материалы/II научно-техническое совещание по высокогорным электропередачам. Фрунзе, 1962, с. 10.

93. НО. Дульзон A.A., Куртенков Г.Е., Разин C.A. и др. Исследования погрешностей измерения токов молнии с помощью ферромагнитных регистраторов. -Электричество, 1975, № 12, с. 20-24.

94. Корсунцев А.В., Новикова А.Н. Методические вопросы расчета грозоупорности воздушных линий электропередачи. -В кн.: Грозозащита в районах с высоким удельным сопротивлением грунта. Апатиты, 1981, с. 6-25.

95. Руководящие указания по защите от перенапряжений электрических сетей 3-500 кВ (проект). -Электрические станции, 1964, № 6 и 7.

96. Ализаде А.А., Муслинов М.М., Хыдыров Ф.Л. и др. Параметры тока молнии для расчета грозоупорности воздушных ЛЭП. -Труды/ЭНИН, 1974, вып.28, с. 10-20.