автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Построение расчетных моделей заземлителей в условиях Крайнего Севера

Паринова Ирина Владимировна

ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Специальность: 05.14.02 - «Электростанции и электроэнергетические системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Красноярск 2005

I

\

I

I

Паринова Ирина Владимировна

ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Специальность: 05.14.02 - «Электростанции и электроэнергетические системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени канди дата технических наук

г

Красноярск 2005

'МГ-

Работа выполнена в Норильском индустриальном институте и Красноярском государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Пантелеев Василий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Христинич Роман Мирославович

кандидат технических наук, профессор, заслуженный энергетик России Кунгс Ян Александрович

Ведущее предприятие:

ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»

Защита диссертации состоится 22 декабря 2005 года в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212.098.05 в Красноярском государственном техническом университете по адресу: ул. академика Киренского, 26, Красноярск, 660074, ауд. Д-501.

С диссертацией можно ознакомиться государственного технического университета.

в библиотеке Красноярского

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 660074, г.Красноярск, ул. академика Киренского, 26, КГТУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.098.05; факс (3912) 49-70-76 (для кафедры ТЭС); e-mail: boikoe@fivt.krasn.ru

Автореферат разослан 21 ноября 2005г.

Ученый секретарь //

диссертационного совета /

к.т.н., доцент Бойко Е.А.

1РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА J С.Пи»»б>ур

» в» т Ммх^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение необходимого уровня электробезопасности при эксплуатации электроустановок является одной из главных задач. Заземляющие устройства используются в качестве одной из главных защитных мер, направленных на решение данной задачи.

Проектирование и эксплуатация заземляющих устройств в районах Крайнего Севера представляют собой серьёзную научно-техническую проблему. Это вызвано наличием высокоомных вечномёрзлых грунтов, в результате чего усложняется расчет параметров схемы замещения ввиду мнОгослойности геоэлектрического разреза, разветвленностью электрических сетей, расположением электроустановок в непосредственной близости у промышленных зданий и со, оружений, наличием большого числа металлических коммуникаций, связывающих между собой различные предприятия.

В условиях предприятий Норильского промышленного района заземляющие устройства (ЗУ) подстанций связаны между собой и с железобетонными фундаментами промышленных и бытовых зданий естественными заземли-телями, образуя тем самым разветвленную сложную заземляющую систему (ЗС). С одной стороны, разветвленная заземляющая система способствует снижению полного потенциала на подстанционном заземлителе и напряжений шага и прикосновения на территории подстанции, с другой стороны, возможен вынос потенциала за пределы подстанций. Исследования показали, что неучет токораспределения по элементам заземляющей системы приводит к неправильной оценке условий электробезопасности на территории предприятия.

Картина токораспределения в элементах ЗС, получаемая расчетным путем, наиболее точно соответствует реальной при максимальном учете всех возможных путей растекания тока в момент однофазных замыканий. С этой целью составляемая схема замещения ЗС строится на базе ситуационных планов промышленных комплексов.

Расчетные соотношения, позволяющие определять электрические характеристики отдельных элементов ЗС, включают параметры геоэлектрическо-> го разреза. Необходимость учета изменения параметров геоэлектрического раз-

реза в пределах зоны распространения поля является одной из основных трудностей при расчете ЗУ.

Характерной особенностью грунтов в районах Крайнего Севера являет' ся значительное непостоянство удельного сопротивления по простиранию и по глубине при сложных границах разделов между отдельными слоями с постоянными электрическими параметрами. Другой существенной особенностью строения геоэлектрического разреза в условиях развития многолетних пород является наличие негоризонтальных границ раздела мерзлых и талых пород.

Возникает вопрос о достоверности исходной информации о геоэлектрическом разрезе в условиях Крайнего Севера, оценке ее погрешности и соответственно адекватности расчетной модели грунта реальной структуре при проектировании заземляющих устройств. Создание крупных заземляющих устройств

требует значительных затрат, которые могут оказаться нецелесообразными как в техническом, так и в экономическом плане.

В связи с этим актуальна задача построения расчетных моделей заземли-телей как элементов сложных заземляющих систем в условиях Крайнего Севера. Эта задача имеет важное социальное и технико-экономическое значение, определяемое повышением уровня электробезопасности и снижением затрат на сооружение дополнительных заземляющих устройств.

Цель работы: разработка методологии построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем в условиях Крайнего Севера.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ современного состояния теории и практики построения расчетных моделей заземляющих устройств в условиях Крайнего Севера.

2. Анализ повреждаемости высоковольтных электрических сетей и оборудования главных понизительных подстанций (11Ш) Норильского промышленного района и прогнозирование возникновения аварийных ситуаций.

3. Анализ погрешностей исходной геоэлектрической информации по грунтовым структурам с учетом особенностей Норильского промышленного района.

4. Разработка статистического метода получения расчетных моделей грунтов для определения электрических характеристик естественных и искусственных заземлителей.

5. Определение расчетных параметров элементов заземляющей сети методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики.

Объект исследования: заземляющие сети карьеров в условиях Крайнего Севера на примере рудника открытых горных работ «Кайерканский», карьера «Медвежий ручей» и карьера «Угольный разрез» Рудоуправления «Норильск-1» ЗФ ОАО «ГМК»Норильский никель».

Предмет исследования: расчетные модели заземлителей как элементов сложных заземляющих сетей в условиях Крайнего Севера.

Методика исследований. Для решения поставленных задач в работе ис- <

пользованы теории заземлений, электромагнитного поля, методы математической статистики, численного интегрирования, основные положения нечеткой логики и фаззи-управления.

В экспериментальных исследованиях применялись методы измерений параметров заземляющей системы, в основе которых лежит использование автономных приборов, статистические методы обработки результатов эксперимента, метод Тагга.

Научная новизна работы: разработана методология построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных ЗС в условиях Крайнего Севера, которая включает в себя:

- анализ и прогнозирование повреждаемости высоковольтных электрических сетей с целью вероятностной оценки возникновения электроопасных ситуаций и более обоснованного нормирования уровня электробезопасности;

- расчет и построение эквивалентных грунтовых структур для заземлите-лей различной конфигурации на базе физической сущности видоизмененного метода пробного электрода и статистических данных;

- определение расчетных параметров элементов заземляющей сети методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики.

Практическая ценность работы:

1. Полученные выражения позволяют учитывать вероятность возникновения аварийной ситуации в высоковольтных сетях, что дает возможность более обоснованно нормировать уровень электробезопасности, а также прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать соответствующие технические решения.

2. Разработанный статистический метод получения расчетных моделей грунтов для определения электрических характеристик естественных и искусственных заземлителей позволяет учитывать все многообразие геоэлектрических разрезов на исследуемой территории.

3. Разработанная методика определения расчетных параметров элементов сложной заземляющей сети методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики позволяет исключить влияние недостоверности информации о геоэлектрических разрезах грунтов.

Автор защищает:

1. Методику анализа и прогнозирования повреждаемости высоковольтных электрических сетей 110 кВ и оборудования 11111 с целью вероятностной оценки возникновения электроопасной ситуации и более обоснованного нормирования уровня электробезопасности.

2. Методику статистического получения расчетной модели грунта для оценки электрических параметров естественных и искусственных заземлителей карьеров Крайнего Севера в реальных многолетнемерзлых грунтах на базе физической сущности видоизмененного метода пробного электрода и статистических данных.

3. Методику определения расчетных параметров элементов сложной ЗС методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Первой Российской конференции по заземляющим устройствам (г.Новосибирск, 2002 г.); региональной научно-технической конференции «Достижения науки и техники - развитию Норильского промышленного района» (г.Норильск, 2003 г.); научно-технической кон-ференци «Социальное и экономическое развитие Норильского промышленного района» (г.Норильск, 2004 г.); научно-технической конференции (г.Норильск, 2005 г.).

Реализация полученных результатов. Работа выполнялась в рамках хоздоговорных НИР: «Проведение исследований и разработка методических указаний по использованию электрических сетей 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью для электроснабжения потребителей вне карьеров и на отвалах», № государственной регистрации 01.200101520, инвентарный № 02.2.001101159; «Проведение исследований и разработка методических указаний по экспери-

ментальной оценке уровня электробезопасности на территориях подстанций 110/6 кВ и ограничению выноса потенциалов на заземляющие сети карьеров», № государственной регистрации 01.200101520; «Теоретические основы сберегающего управления режимами систем электроснабжения», № государственной регистрации 0120.0405588.

Публикации. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 7 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата. Результаты научно-исследовательских работ изложены в 3 отчетах по НИР, в которых автор являлся соисполнителем.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 83 наименований и 2 приложений. Основной текст работы изложен на 123 страницах, проиллюстрирован 35 рисунками и 22 таблицами; приложения представлены программами и протоколами экспериментов на 11 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулирована цель работы и ее основные задачи. Показаны научная новизна и практическая ценность выполненных исследований, изложена структура работы.

В первой главе произведен анализ современного состояния проблемы построения расчетных моделей ЗУ в районах Крайнего Севера.

Значительный вклад в теорию заземлений внесли отечественные ученые: В.В.Бургсдорф, А.ИЛкобс, Б.Г.Меньшов, Н.Н.Максименко, Ю.В.Целебров-ский, Г.Г.Асеев, М.А.Авербух и др., работы которых позволили учитывать реальные геоэлектрические разрезы при расчете электрических параметров за-землителей. Расчеты электрических параметров естественных и искусственных заземлителей как элементов сложных ЗС с учетом неоднородной структуры грунтов получаются весьма сложными и часто представляются лишь в общем виде. Наличие большого количества неоднородных геоэлектрических структур, охватываемых сложными ЗС, затрудняет выбор расчетной модели грунта. Таким образом, получение «точных» алгоритмов расчета, учитывающих всю сложность геоэлектрического разреза при расчете параметров естественных и искусственных заземлителей сложных заземляющих систем, не приведет к оправданным результатам.

Одним из путей, исключающих перечисленные трудности, является разработка другого направления в теории заземления, в основу которого положена идея об эквивалентном сопротивлении грунта, получаемом путем приведения многослойного геоэлектрического разреза к однородному. При этом условие эквивалентности принимается по сопротивлению растеканию или по потенциалу на заземлителе. При расчете электрических характеристик элементов сложных заземляющих систем практически не удается непосредственно использовать условия эквивалентности, на которых базируются вышеперечисленные методики, потому что аналитические выражения, получаемые в данном случае, не решаются в явной форме.

Из приведенного анализа следует, что существующая методология построения расчетных моделей естественных и искусственных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем не позволяет учесть специфические особенности сложных ЗС в условиях Крайнего Севера.

Многообразие геометрических и конструктивных форм искусственных и естественных заземлителей, имеющих место в НПР, делает задачу расчета их электрических характеристик, которыми они представляются в схемах замещения ЗС, в неоднородных структурах многофакторной.

Выполнение надежных и экономичных искусственных заземляющих устройств электроустановок, сооружаемых и эксплуатируемых в районах многолетней мерзлоты, и определение геоэлектрических характеристик естественных заземлителей диктует необходимость учета особенностей грунтовых структур и построения более точных расчетных методов.

С учетом вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи научного исследования.

Во второй главе на основе методов математической статистики произведен анализ и прогноз повреждаемости в высоковольтных электрических сетях Норильского промышленного района.

Возникновение электроопасной ситуации в сложных ЗС энергокомплексов носит вероятностный характер и зависит от многих факторов. Одной из причин возникновения потенциалов на ЗС являются повреждаемости в сетях 110 кВ и оборудования 11111, анализ которых позволяет выработать необходимые практические рекомендации и прогнозировать электроопасную ситуацию. С этой целью произведен анализ повреждаемости высоковольтных сетей НПР на основании данных четырех лет (апрель 2000 - декабрь 2003 гг.), предоставленных предприятием «Высоковольтные сети» ПО «Норильскэнерго».

Из перечня всех повреждений были выделены только те, которые в какой-то мере связаны с защитой от замыкания на землю или с защитой работающей на сигнал при появлении замыкания на землю. Наибольшее количество срабатывания защит от замыкания на землю приходится на период весенних паводков во время снеготаяния (май - июнь). Увеличение количества срабатываний происходит и в зимний период. Предварительно такое обстоятельство можно объяснить увеличением воздействия на работоспособное состояние оборудования высоковольтных сетей климатических условий региона.

Научный подход к анализу и прогнозу аварийности целесообразно осуществлять на основе методов математической статистики. Исследование показателей аварийности сводится к рассмотрению случайного процесса с дискретным временем. Анализ изменения показателей аварийности во времени и прогнозирование их возможных значений на будущее производятся посредством интерполяции и экстраполяции математического ожидания рассматриваемого случайного процесса. Это математическое ожидание обозначается my(t) и носит название тренда.

При анализе временных рядов нашли применение методы, основанные на отыскании простой аналитической функции, наилучшим образом описывающей тренд в регрессионной модели. В практике часто используются 10-15 про-

стых функций, из которых осуществляется отбор. Операции выбора вида функции предшествует сглаживание исходного временного ряда, а затем сглаженный ряд анализируется визуально с целью определения приблизительного вида соответствующего ему тренда из числа простых функций.

Если для описания тренда используется линейная функция относительно I, т.е. у(0 = а0+ а,г, то оценки а0к а; вычисляют из условия

5>,-;Р,)2= шт, (1)

где у,- значения искомой функции в точках наблюдения Г, (1=0,1.......п).

Вместо значений у, в условии (1) рекомендуется использовать их сглаженные значения у,, полученные по формулам

У,=^(У,-1 +У,+Уи-1);

Уо = ^(5уо + 2у,-у2); о

6

(2)

Практика анализа временных рядов показала, что в ряде задач четко проявляется наличие в тренде гармонической составляющей с вполне определенной частотой, которую не следует относить к случайной составляющей регрессионной модели.

В данной работе приближенное аналитическое представление тренда получено на основе системы тригонометрических функций, ортогональной на множестве точек наблюдения, к которой добавлена еще одна функция

.. п А 2tda 2 ffA . 2nkt\ . Into ü),(í) = f — +> cos----> > sm--sin—(3)

2 £í " + 1 n + n + lj n + l w

Введение функции (3) обусловлено тем, что ограничиться исключительно тригонометрическими функциями при анализе аварийности не представляется возможным, поскольку начальное уо и конечное уп наблюдаемые значения в общем случае не совпадают между собой. Без соблюдения этого условия использование тригонометрических функций неэффективно. Добавление функции (3) позволяет избежать этого затруднения.

В результате аналитическое приближение тренда записывается следующим образом:

ту(0 = а0 + Z,[ «t cos2^ + sin——^ 1 + /лэ,(/), (4)

trA п +1 п + \)

где коэффициенты ак ,Д, // определяются по формулам

1 Л 2 Л 2Ш

n + lto п + 1£о и + 1

П

А м = ■ (5)

В случае, если предварительно было произведено сглаживание исходного временного ряда, в формулах (5) необходимо у, заменить на соответствующие сглаженные значения }1.

На рис. 1 показаны графики исходных данных по общему количеству срабатывания защит от замыкания на землю, результаты сглаживания, линейный и гармонический тренды.

' 2 3 4 5 S 7 е 9 10 11121314(5«17 1в1820212'23г4 25 3527 2в2вл313гй34 3536 373а3в40414г 43 44 4ь

Рис. I. Общее количество срабатываний защит от замыкания на землю

Аналитические выражения для приближения сглаженных временных рядов принимают следующий вид:

у(1) = 37,452 -0,097375/; (6)

и, (/) = 38,163 - 0,134/ - 8,149cos~ - 3,34cos АМ~ - 0,872 cos— + 1,104sin+ ' 45 45 45 45 ^

+ 3,443sin—^ - 2,127sin

45 45

Чтобы иметь уверенность в том, что полученная оценка тренда не находится в явном противоречии с данными наблюдения, необходимо выполнить проверку' на статистическую значимость. Статистическая значимость в целом оценки тренда определяется по критерию Фишера.

В практических расчетах широкое употребление получил 5%-ный уровень значимости (а = 0,05), иногда ограничиваются 10%-ным уровнем. Для более уверенных заключений применяют 1%-ный уровень значимости. Проверка на значимость гармонических трендов показала 5%-ный уровень значимости, т.е. можно утверждать, что с высокой вероятностью полученные оценки трендов не находятся в явном противоречии со статистическими данными на периоде наблюдения.

Задача прогноза аварийности заключается в оценке возможных значений показателей аварийности за пределами периода наблюдения, т.е. при tl, /„ Методы прогнозирования основаны на использовании результатов проведенного анализа статистической информации на периоде наблюдения. При этом полагают, что найденные на стадии анализа тенденции изменения параметров будут

сохраняться в течение какого-то промежутка времени. Справедливость такого допущения основана на свойстве инертности больших технических систем.

Для прогнозирования используется аналитическое приближение, найденное на стадии анализа для оценки тренда аварийности. В случае получения удовлетворительного уровня значимости уравнение регрессии может использоваться для прогноза показателей аварийности. Но это всего лишь точечная оценка будущего значения. Для повышения достоверности прогноза необходимо по заданной доверительной вероятности д построить соответствующий доверительный интервал для величины т (г). Резулыаты прогнозирования наглядно представлены на рис.2.

2004 год

Рис.2 Прогноз общего количества срабатываний зашит от замыкания на землю

на 2004 гол

На графиках, представленных на рис.2, видно, что в хрех точках фактические значения количества срабатывания защит выходят за границы довершель-ных интервалов. Это можно объяснить большим разбросом значений показателей аварийности и указывает на необходимость учета возможного возрастания количества электроопасных ситуаций и принятия соответствующих упреждающих технических и организационных мероприятий

Хорошо видно, что на условно прогнозируемом интервале с увеличением времени возрастает расхождение между трендом прогноза и реальным трендом, что в принципе закономерно при такой глубине прогнозирования.

Таким образом, произведенный анализ и прогнозирование показателей аварийности в высоковольтных сетях Норильского промышленного района показывают эффективность использования методов регрессионного анализа и математической статистики для выявления тенденций изменения показателей аварийности.

Полученные аналитические выражения позволяют учитывать вероятность возникновения аварийной ситуации в высоковольтных сетях, что дает возможность более обоснованно нормировать уровень электробезопасносги, а также прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать соответствующие технические решения. Большой разброс по месяцам числа срабатываний защит от аварийных режимов объясняется воздействием на оборудование

высоковольтных се гей и ТТТП климатических условий Крайнего Севера: повышенной циклонической деятельностью, значительными колебаниями ампера-туры. Особенности климата обуславливают мерзлое состояние грунта и сезонное изменение его параметров, что влияет на характеристики элементов заземляющей сети и ее защитные свойства.

В третьей главе произведен анализ погрешнее I ей исходной информации по грунтовым структурам с учетом особенностей НПР и разработан метод получения расчетных моделей грунтов для определения электрических характеристик естественных и искусственных заземлителей на базе физической сущности видоизмененного метода пробного электрода и статистических данных.

Характерной особенностью грунтов в районах Крайнего Севера является значительное непостоянство удельного сопротивления по простиранию и по глубине при сложных границах разделов между отдельными слоями с постоянными электрическими параметрами. Другой существенной особенносшо строения геоэлектрического разреза в условиях развития многолетних пород является наличие негоризонтальных границ раздела мерзлых и талых пород.

В связи с этим возникает вопрос о достоверности исходной информации о геоэлекгрическом разрезе в условиях Крайнего Севера, оценке ее погрешности и соответственно адекватности расчетной модели грунта реальной структуре при проектировании заземляющих устройств.

Суммарная погрешнос!ь вертикального электрического зондирования при наиболее благоприятных условиях составляет порядка 60%. Кроме этого в погрешность исходной информации о фунтах входит неравномерность р по простиранию на площадке сооружения заземлителя. Количественно оценить этот вид погрешности не представляется возможным. Для иллюстрации этого факта приведем пример расчета сопротивления растеканию вертикального электрода в зависимости от точки снятия кривой ВЭЗ (табл. 1).

Как следует из данных табл.1, различие в определении Яз в зависимости от выбора точки снятия кривой ВЭЗ по отношению к обобщенному разрезу превысило 2000%. Причем с увеличением длины электрода погрешность возрастает и в конкретном примере отрицательная. В действительности неучет изменения р гто простиранию может вносить погрешность любого знака.

Итак, анализ точности исходной информации о геоэлектрическом разрезе многолетних мерзлых грунтов показывает, что при принятой методике пред-проектных изысканий площадки сооружения ЗУ во многих случаях оценить погрешность параметров ¡рунтовой структуры невозможно. Построенные обобщенные расчетные модели являются лишь точечной структурой и даже в первом приближении не соответствуют действительности.

В связи с этим и из соображений здравого смысла нет резона применять методы расчетов параметров ЗУ, построенные на использовании сложных детерминированных моделей структур грунтов. Алгоритмы, в основе которых лежат сложные структуры грунтов, кроме сложностей расчетов, приводят к по1сре физического смысла самой сути проблемы.

Таблица 1

I Гомер ВОЗ Значения Из. Ом 11огрешность. %

I*, К-2 Кз б! 8,

Длина электрода, м

5 10 15 20

1 213 201 164 70.5 -167 -52.2 -14 -87

2 152 14 8.4 5.9 -994 -2085 -2126 -2137

3 288 242 207 182 -97.5 -26.4 9 7 -27.4

4 432 38 13.5 8.5 -31.7 -705 -1285 -1453

5 619 491 406 336 8 1 37.7 54 60.7

6 157 105 84 70 -262 -191 -123 -88.5

7 384 310 258 213 -48 1.3 37.9 39.4

8 619 491 406 336 8 1 37 7 54 60.7

9 1215 857 20.4 106 53.2 63 6 -816 -1145

10 89 16 9.3 6.4 -539 -1812 -1910 -1963

Обобщенный

разрез 569 306 187 132

Средняя погрешность, % -206 -462.6 -612 -668.5

Примечания- 1 Диаметр электрода <1о = 0.1 м.

2. Относительная погрешность определялась но формуле

где /?„ К/, - соответственно сопротивление рас ¡еканию вертикального электрода в отдельной структуре и в обобщенном разрезе, параметры которого определялись как средние арифметические значения.

Так как на практике ЗУ отдельных электроустановок с помощью естественных заземлителей и специально проложенных связей объединены в сложную заземляющую сеть, охватывающую большие территории, то выбор расчетных ^

моделей грунтов возможен только на базе обобщенных геоэлектрических разрезов, в особенности, если к проблеме сооружения ЗУ подходить комплексно и в первую очередь учитывать влияние естественных заземлителей. »

Анализ погрешностей исходной геоэлектрической информации о грунтах показывает, что наиболее достоверный путь получения информации о грунтах лежит через эксперимент и статистическую обработку последнего, т.е построение статистической модели грунта.

С этой целью предлагается использовать видоизмененный метод пробного этектрода. Этот метод прост в реализации и позволяет получить достоверные данные об эквивалентном удельном сопротивлении грунта на территории отдельной подстанции или в месте сооружения заземляющего устройства. Сущность этого метода сводится к следующему-

- измеряется сопротивление растеканию (Я3) заземляющей сетки, контура, сооружаемых на территории подстанций для выравнивания потенциалов, без присоединения естественных заземлителей и линий связи, а затем с учетом присоединения;

- по измеренным значениям Яз определяется в обратном порядке эквивалентное удельное сопротивление грунта по формулам:

для сеточного заземлителя

V? ь

комбинированного заземлителя

Рэ =-

Л,

0,44 1 .

+ — +п,1,+пк1к

(9)

л/Я +/

2.15

где 5 - площадь заземлителя;

С = 20(33.6 + /(278+л/5); (10)

Пк,1к~ соответственно количество и длина железобетонных стоек, присоединенных к заземлителю;

пз,1з~ соответственно количество и длина вертикальных заземлителей; / - глубина погружения наиболее заглубленных вертикальных элементов (/ = l3+t при 13+1>1ь 1=1к при 13+1 < 4);

/—глубиназаложения горизонтальных элементов заземлителя; I/ - длина проводников сетки.

Кроме этого могут быть использованы отдельные вертикальные и горизонтальные заземлители. Причем способ их погружения в грунт должен строго соответствовать предполагаемому способу сооружения ЗУ. Вертикальный заземлитель с поверхности земли:

(И)

1п——

а

горизонтальный заземлитель, погруженный на глубину V.

Я, _ ,

Р,=—Ш при условии //г >5, (12)

1п- ''

Ы

где I, Ы, Ь - соответственно длина, диаметр и ширина заземлителя.

Основным условием использования этого метода следует считать накопление статистического материала и на основании этого принимать расчетные модели грунтов для вновь сооружаемых заземлителей.

Учитывая большие геометрические размеры естественных протяженных заземлителей, выбор точных моделей грунтовых структур в принципе невозможен, поэтому целесообразнее принимать некие модели грунтов. Причем в этом случае нет необходимости оценивать погрешность исходной информации, так

как расчет параметров заземлителей носит оценочный характер и его цель указать наиболее опасные места появления недопустимых значений напряжений прикосновений, которые в дальнейшем следует проверить практическими измерениями.

Таким образом, наиболее приемлемым методом получения информации о грунтах следует считать применение статистических методов и создание карт расчетных моделей грунтов с оптимальной моделью заземлителя.

Предлагаемый к использованию видоизмененный метод пробного электрода позволяет получить достоверные данные о параметрах грунта на территориях подстанций и в местах сооружения ЗУ. Эта информация используется в качестве исходных данных для определения параметров ЗУ методом экспертных оценок с применением нечеткой логики.

В четвертой главе разработана методика определения расчетных параметров элементов заземляющей сети методом экспертных оценок с применением нечеткой логики.

Нечеткая логика актуальна при решении задач большой сложности и высокой точности, когда необходимо из нечетких предпосылок получить логические выводы. В нашем случае предполагается по имеющейся информации о конструктивном исполнении естественного или искусственного заземлителя и места его расположения принимать электрические параметры, с которыми данный элемент включается в общую схему замещения. Это следует из принципов принятия решений методом экспертных оценок с применением нечеткой логики.

В нашем случае метод экспертных оценок с применением нечеткой логики используется для определения электрических параметров заземляющей сети. В качестве экспертных оценок в данном случае используются рекомендации ведущих специалистов НПР, владеющих знаниями и опытом в исследуемой области, предыдущие публикации исследователей и ученых по данной проблеме, а также накопленная статистическая информация и экспериментальные данные о заземляющей системе промрайона.

С этой целью сопоставляются все наиболее значимые факторы, влияющие на выбор заземлителя (максимальные токи коротких замыканий, параметры грунта, наличие связи с естественными и искусственными заземлителями в данной точке ЗС, картина растекания токов и т.д.) со статистическими данными, накопленными за предыдущие годы проектирования и эксплуатации ЗС, а также со знаниями наиболее авторитетных специалистов (экспертов) в данной области. Такой подход к расчету параметров ЗУ позволит избежать громоздких и трудоемких вычислений, которые к тому же не имеют практической значимости, поскольку погрешности составляют тысячи процентов и полученные результаты не соответствуют действительности.

Одним из основных этапов принятия решения методом экспертных оценок является сбор и систематизация статистической информации об объекте. В данном случае в качестве объектов «естественный заземлитель» выбраны наиболее часто встречающиеся на территории НПР естественные заземлители: фундаменты и эстакады, а в качестве объекта «искусственный заземлитель» -металлические заземляющие сетки и стальные полосовые заземлители. Был

произведен сбор и анализ информации об этих типах ЗУ, в результате которого были выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на сопротивление растеканию заземлителей.

Эти факторы описывались с помощью лингвистических переменных и задавались соответствующие функции принадлежности (ФП). Далее на основе обработки статистических данных и опроса экспертов формулировались логические правила нахождения искомого параметра через заданные лингвистические переменные.

В соответствии с концепцией Сугено заключение каждого /-го правила формулируется не в лингвистических переменных, а вычисляется как средневзвешенная величина:

я

(13)

У-' '

гДе Мл" ~ значение ФП всей посылки у-го правила, соответствующее значениям

Тем самым исключается необходимость обычной дефаззификации, а четкое значение результирующего управляющего воздействия, соответствующее фиксированным значениям х' входных переменных х„ записывается в виде алгебраической функции заключений каждого правила:

* » » *

у =с0+с,у1 +с2у2 +...+стут , (14)

где с0,си ..., ст - постоянные коэффициенты, устанавливаемые экспертами и вычисляемые методом баллов.

Покажем на примере, как находится сопротивление растеканию фундамента площадью Бф = 800 м2, сооруженного в грунте с эквивалентным удельным сопротивлением рэ=3250 Ом-м.

Проанализировав статистическую информацию о фундаментах, можно сделать вывод, что наиболее значимыми факторами, влияющими на сопротивление растеканию фундамента, являются его площадь и тип грунта, в котором этот фундамент сооружен.

Опишем площади фундаментов и параметры грунтов с помощью лингвистических переменных. Введем лингвистическую переменную «площадь фундамента» и опишем ее пятью лингвистическими термами: «очень маленькая» (ОМ), «маленькая» (М), «средняя» (С), «большая» (Б) и «очень большая» (ОБ), а также зададим соответствующие ФП (рис.3).

Также введем лингвистическую переменную «тип грунта» и опишем ее шестью лингвистическими термами: «талый» (Т), «очень низкоомный» (ОН), «низкоомный» (Н), «средний» (С), «высокоомный» (В) и «очень высокоомный» (ОВ), а так же зададим соответствующие ФП (рис.4).

î

Рис.3. ФП, характеризующие 5 значений лингвистической переменной «площадь фундамента»

Рис.4. ФП, характеризующие 6 значений лингвистической переменной

«•ran грунта»

Далее на основе обработки статистических данных и опроса экспертов сформулируем логические правила нахождения искомого параметра через заданные лингвистические переменные:

- площадь фундамента:

Rn: Если Зф = ОМ, то Яф = 83 Ом, R)2: Если Бф = М, то Яф- 70 Ом, R13: Если Бф = С, то Яф = 48 Ом, У Ri4: Если Бф = Б, то Яф = 43,5 Ом, R]5: Если = ОБ, тоЯф = 14 0м.

- эквивалентное удельное сопротивление грунта: R2i: Если р3 - Т, то Яф = 3 Ом,

R22: Если рэ = ОН, то Яф = 7,5 Ом, R23: Еслирэ = Н, тюЯф = 28 Ом, I R24: Если рэ = С, то Яф — 44 Ом, R25: Если рэ = В, то Яф - 103,5 Ом, R26: Если р3 = ОВ, то Яф = 119 Ом. )

В соответствии с рис.3 для фиксированного значения площади фундамента Яф = 800 м2 в результате процедуры фаззификации по известным пяти ФП посылок определены следующие значения:

Ä«i6*W33,/ftc(B*>=0,666.J (15)

В соответствии с формулой (13) и правилами Ru - Ru значение сопротивления фундамента Яф1 будет равно

70 0,333 + 48 0,666

Rm =-----= 55,3 Ом. (16)

0,333 + 0,666 ^ ;

В соответствии с рис.4 для фиксированного значения эквивалентного удельного сопротивления грунта />,=3250 Омм в результате процедуры фаззификации по известным шести ФП посылок определены следующие значения: до т (e*)=/jp ode*)=fJP Oi<s*>=0,\

ppdv*y42S,tipÜ*)=0,15. J (17)

В соответствии с формулой (13) и правилами R21 - R2e значение сопротивления фундамента Яф2 будет равно

44-0.25 + 103,5-0,75 *2 0,25 + 0,75 к '

Четкое результирующее значение Яф, соответствующее фиксированным значениям входных переменных и р„ вычисляется как алгебраическая функция по формуле (14):

Яф = ci Яф1 +с2 Яф2 = 0,7-55,3 + 0,3-88,65 = 66,305 Ом. (19)

Такой подход к расчету параметров фундамента позволяет избежать громоздких я трудоемких вычислений и использования недостоверной геоэлектрической информации о структуре грунта.

Таким образом, можно построить расчетные модели для всех типов естественных и искусственных заземлителей.

Сопоставим расчетные и измеренные значения сопротивления растеканию заземляющей сети на примере 11111-5. Эксперименты проводились в соответствии с программой, утвержденной главными специалистами предприятий. Сопротивление растеканию заземлителя, измеренное с помощью приборов М-416, МС-08 и Ф 4103-М1, определялось с помощью первого метода Тагга . Результаты приведены в табл.2.

Как следует из приведенных данных, погрешность в определении Яз в зависимости от выбора расстояния между заземлителем и вспомогательными измерительными электродами (токовым и потенциальным), а так же от выбора направления съема потенциальных кривых, составляет от -97,3% до 455,5%. Максимальная погрешность получается при вычислении сопротивления растеканию по ранее принятой методике, причем при измерениях по схеме 2 измеренное значение оказалось значительно выше рассчитанного, что привело к получению большой положительной погрешности. При вычислении сопротивления растеканию по предложенной методике (методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики) измеренные значения в обоих случаях ниже

расчетных, погрешность отрицательная, что свидетельствует о некотором запасе по уровню электробезопасности.

Таблица 2

Место Измеренное значение Теоретическое значение Отклонение,

измерения сопротивления сопротивления растеканию, <5, %

растеканию, Ящ, Ом ЛЗР, Ом

ГПП-5 2,07 -83,6

Схема 1 0,34 (рассчитанное по ранее

(гэт = 50м) принятой методике) 455,5

Схема 2 12,7 -97,3

(г?,- = 28м) 11.5 (рассчитанное по предло-

женной методике) -9,45

с _ ¡И А

Примечание- Отклонения определялись по формуле ° — ~

ЗР

Сопоставим расчетные и измеренные значения потенциалов на элементах заземляющей сети ГПП-5. Результаты приведены в табл.3.

_____Таблица 3

Измеренные значения потенциалов, В Значения потенциалов, рассчитанные по ранее принятой методике, В Значения потенциалов, рассчитанные по предложенной методике, В

7,6 - 8,15 1,924-12,28 7,237^9,208

Как следует из данных, приведенных в табл.2 и табл.3, значения потенциалов на элементах заземляющей сети ГПП-5 и сопротивления растеканию, рассчитанные методом экспертных оценок с применением нечеткой логики, гораздо ближе к экспериментальным, чем значения, рассчитанные по ранее принятой методике, что доказывает эффективность разработанной методики определения расчетных параметров заземлителей в условиях Крайнего Севера.

В приложениях приведены следующие материалы: программы экспериментальных исследований, протоколы экспериментов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате проведенного анализа статистических данных об аварийности в высоковольтных сетях Норильского промышленного района, связанной с замыканиями на землю:

- выявлены тенденции и выполнен прогноз развития показателей аварийности на основе методов регрессионного анализа и математической статистики, тем самым показана высокая эффективность этих методов;

- получены аналитические выражения, учитывающие вероятность возникновения аварийной ситуации в высоковольтных сетях и позволяющие более обоснованно нормировать уровень электробезопасности, прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать технические решения предупреждающего характера.

2. В результате анализа погрешностей исходной геоэлектрической информации о грунтовых структурах Норильского промышленного района показана необходимость разработки методологического похода к построению расчетных моделей грунтов, основанного на экспериментальных исследованиях и их статистической обработке.

3. Разработан статистический метод построения расчетных моделей грунтов для определения электрических характеристик естественных и искусственных заземлителей, учитывающий все многообразие геоэлектрических разрезов на исследуемой территории.

4. Разработана методика определения расчетных параметров элементов сложной заземляющей сети, основанная на методе экспертных оценок и нечеткой логике, исключающая использование недостоверной информации о геоэлектрических разрезах грунтов в расчетных моделях.

5. Сопоставлением расчетных и экспериментальных данных о сопротивлениях растеканию и потенциалах на элементах сложных заземляющих систем доказана высокая эффективность разработанной методики определения расчетных параметров заземлителей в условиях Крайнего Севера.

Выполненные теоретические разработки по созданию методологии построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем в условиях Крайнего Севера и их экспериментальная оценка позволяют считать, что цель работы достигнута.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Паякрушина И.В. Расчет токораспределения по элементам сложной заземляющей сети / М.А.Авербух, Н.В.Доценко, В.В.Забусов, И.В.Панкрушина // Технологии образования и науки (достижения, обмен опытом, перспективы): Доклады научно-методической конференции, посвященной 40-летию Норильского индустриального института. 20-21 декабря 2001г. / НИИ. - Норильск, 2001.-С. 214-218.

2. Панкрушина И.В. Построение схем замещения сложных заземляющих систем в сетях с изолированной нейтралью / М.А.Авербух, Н.В.Доценко, В.В.Забусов, И.В.Панкрушина // Первая Российская конференция по заземляющим устройствам. - Новосибирск, 2002. - С. 63-69.

3. Панкрушина И.В. Расчет распределения токов однофазного замыкания по элементам сложной заземляющей сети / М.А.Авербух, Н.В.Доценко,

B.В.Забусов, И.В.Панкрушина //Промышленная энергетика. - 2002. - №11. -

C. 41-44.

4. Панкрушина И.В. Анализ ганрешностей исходной информации по грунтовым структурам с учетом особенностей Норильского промышленного района / М.А.Авербух, И.В.Панкрушина // Достижения науки и техники - развитию Норильского промышленного района: Сборник докладов региональной научно-технической конференции / НИИ. - Норильск, 2003. - С. 58-65.

5. Панкрушина И.В. Использование компьютерных нейронных сетей для оценки условий электробезопасности на территориях северных промкомплексов / М.А. Авербух, И.В.Панкрушина // Электронные средства и системы управле-

ния: Материалы всероссийской научно-практической конференции. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2003.

6. Панкрушина И.В. Анализ погрешностей при определении параметров грунта для расчета заземляющих устройств в районах Крайнего Севера / М.А.Авербух, В.В.Забусов, И.В.Панкрушина, В.И.Пантелеев // Электрические станции. - 2004. - №7. - С. 32-36.

7. Панкрушина И.В. Анализ повреждаемости в высоковольтных сетях Норильского промышленного района / М.А.Авербух, И.В.Панкрушина // Электроэнергетика, автоматизация производства, технологические машины: Сборник научных трудов / НИИ. - Норильск, 2005. - С. 13-17.

Паринова Ирина Владимировна Построение расчетных моделей заземлителей в условиях Крайнего Севера Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать.8.11.2005. Заказ № 56 Формат 60x84 1 /16. Усл.печ.л. 1 Тираж 100 экз.

Отдел ТСОиП ГОУВПО «Норильский индустриальный институт»

»

1

«231ÔÎ

РЫБ Русский фонд

2006-4 24803

Введение.4 '

1. Анализ современного состояния теории и практики построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей сложных заземляющих сетей в условиях Крайнего Севера.

1.1. Общая характеристика заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера.

1.2. Сущность проблемы. Постановка задач научного исследования.

2. Анализ повреждаемости высоковольтных электрических сетей.

2.1. Исходные положения.

2.2. Анализ повреждаемости в сетях 110 кВ и оборудования 11111.

2.3. Прогноз аварийности в сетях 110 кВ и оборудования 11111.

Выводы.'.

3. Построение расчетных моделей грунтов.

3.1. Исходные положения.

3.2. Анализ погрешностей исходной информации по грунтовым структурам с учетом особенностей НПР.

3.3. Методика расчета статистической модели грунта для определения параметров заземлителей различной конфигурации.

Выводы.

4. Определение расчетных параметров элементов заземляющей сети методом экспертных оценок.

4.1. Исходные положения.

4.2. Определение параметров естественных заземлителей.

4.2.1. Определение сопротивления растеканию фундаментов.

4.2.2. Определение сопротивления растеканию эстакад.

4.2.3. Определение сопротивления растеканию трубопроводов.

4.3. Определение параметров искусственных заземлителей.

4.3.1. Определение сопротивления растеканию заземляющих металлических сеток.

4.3.2. Определение сопрбтивления растеканию стальной полосы.

4.4. Экспериментальная оценка эффективности построения расчетных моделей заземлителей методом экспертных оценок с применением нечеткой логики.

4.4.1. Классификация заземляющей сети ГШ 1-5.

4.4.2. Расчет естественных заземлителей 11111-5.

4.4.3. Расчет искусственных заземлителей Г1И1-5.

4.4.4. Расчет линий связи 11111-5.

4.4.5. Построение схемы замещения заземляющей сети 11Ш-5.

4.4.6. Расчет токов однофазного замыкания в сетях напряжением 35 кВ.

4.4.7. Анализ потенциалов на элементах заземляющей сети ПТП-5.

4.4.8. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных.

Выводы.

Актуальность работы. Обеспечение необходимого уровня электробезопасности при эксплуатации электроустановок является одной из главных задач. Заземляющие устройства являются одной из защитных мер, направленных на решение данной задачи.

Проектирование и эксплуатация заземляющих устройств в районах Крайнего Севера представляют собой серьёзную научно-техническую проблему. Это вызвано, прежде всего, наличием высокоомных вечномёрзлых грунтов, в результате чего усложняется расчет параметров схемы замещения ввиду многослойности геоэлектрического разреза, разветвленностью электрических сетей, расположением электроустановок в непосредственной близости у промышленных зданий и сооружений, наличием большого числа металлических коммуникаций, связывающих между собой различные предприятия.

В условиях предприятий Норильского промышленного района заземляющие устройства (ЗУ) подстанций связаны между собой и с железобетонными фундаментами промышленных и бытовых зданий естественными заземлителями, образуя тем самым разветвленную сложную заземляющую систему (ЗС). С одной стороны, разветвленная заземляющая система способствует снижению полного потенциала на подстанционном заземлителе и напряжений шага и прикосновения на территории подстанции, с другой стороны, возможен вынос потенциала за пределы подстанций. Исследования показали, что неучет токораспределения по элементам заземляющей системы приводит к неправильной оценке условий электробезопасности на территории предприятия.

Картина токораспределения в элементах ЗС, получаемая расчетным путем, наиболее точно соответствует реальной при максимальном учете всех возможных путей растекания тока в момент однофазных замыканий. С этой целью составляемая схема замещения ЗС строится на базе ситуационных планов промышленных комплексов.

Расчетные соотношения, позволяющие определять электрические характеристики отдельных ' элементов ЗС, включают параметры геоэлектрического разреза. Необходимость учета изменения параметров геоэлектрического разреза в пределах зоны распространения поля является одной из основных трудностей при расчете ЗУ.

Характерной особенностью грунтов в районах Крайнего Севера является значительное непостоянство удельного сопротивления по простиранию и по глубине при сложных границах разделов между отдельными слоями с постоянными электрическими параметрами. Другой существенной особенностью строения геоэлектрического разреза в условиях развития многолетних пород является наличие негоризонтальных границ раздела мерзлых и талых пород.

В связи с этим возникает вопрос о достоверности исходной информации о геоэлектрическом разрезе в условиях Крайнего Севера, оценке ее погрешности и, соответственно, адекватности расчетной модели грунта реальной структуре при проектировании заземляющих устройств. Создание крупных заземляющих устройств требует значительных затрат, которые могут оказаться нецелесообразными как в техническом, так и в экономическом плане.

Целью работы является разработка методологии построения' расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных заземляющих сетей в условиях Крайнего Севера.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

Выводы

1. Предложенная методика построения расчетных моделей естественных и искусственных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем в условиях Крайнего севера, основанная на использовании метода экспертных оценок и нечеткой логики, позволяет исключить из расчетных моделей использование недостоверной информации о геоэлектрических разрезах грунтов.

2. На основе собранной и систематизированной научной и статистической информации о естественных и искусственных заземлителях методом экспертных оценок с использованием нечеткой логики получены расчетные модели заземляющих устройств, позволяющие по имеющейся информации о конструктивном исполнении естественного или искусственного заземлите-ля и районе его расположения принимать электрические параметры, с которыми данный элемент включается в общую схему замещения, не вводя в расчеты сложные детерминированные модели структур грунтов.

3. Экспериментальная оценка эффективности построения расчетных моделей естественных и искусственных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем, произведенная на примере ГШ 1-5, показала, что значения сопротивления растеканию и потенциалов на заземляющей сети, рассчитанные предложенным методом, гораздо ближе к значениям, полученным экспериментальным путем, чем значения, рассчитанные по ранее принятой методике. Применение метода экспертных оценок с использованием нечеткой логики для построения расчетных моделей заземлителей позволяет избежать громоздких и трудоемких вычислений и получить результаты, более близкие к полученным экспериментальным путем. Это доказывает эффективность предложенной методики.

Заключение »

Совокупность изложенных в диссертации положений связана с решением задачи разработки методологии построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных заземляющих сетей в условиях Крайнего Севера. Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. В результате проведенного анализа статистических данных об аварийности в высоковольтных сетях Норильского промышленного района, связанной с замыканиями на землю: выявлены тенденции и выполнен прогноз развития показателей аварийности на основе методов регрессионного анализа и математической статистики, тем самым показана высокая эффективность этих методов; получены аналитические выражения, учитывающие вероятность возникновения аварийной ситуации в высоковольтных сетях и позволяющие более обоснованно нормировать уровень электробезопасности, прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать технические решения предупреждающего характера.

2. В результате анализа погрешностей исходной геоэлектрической информации о грунтовых структурах Норильского промышленного района показана необходимость разработки методологического похода к построению расчетных моделей грунтов, основанного на экспериментальных исследованиях и их статистической обработке.

3. Разработан статистический метод построения расчетных моделей грунтов для определения электрических характеристик естественных и искусственных заземлителей, учитывающий все многообразие геоэлектрических разрезов на исследуемой территории.

4. Разработана методика определения расчетных параметров элементов сложной заземляющей сети, основанная на методе экспертных оценок и нечеткой логике, исключающая использование недостоверной информации о геоэлектрических разрезах грунтов в расчетных моделях. 5. Сопоставлением расчетных и экспериментальных данных о сопротивлениях растеканию и потенциалах на элементах сложных заземляющих систем доказана высокая эффективность разработанной методики определения расчетных параметров заземлителей в условиях Крайнего Севера.

Выполненные теоретические разработки по созданию методологии построения расчетных моделей искусственных и естественных заземлителей как элементов сложных заземляющих систем в условиях Крайнего Севера и их экспериментальная оценка позволяют считать, что цель работы достигнута.

1. Авербух, М.А. Оценка защитного действия заземляющих сетей северных промышленных комплексов / М.А.Авербух // Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук; Красноярский государственный технический университет. -Красноярск, 2003. -201 с.

2. Маркович, Ю.В. Особенности удельной проводимости многолетне-мерзлых грунтов в Норильском районе / Ю.В.Маркович // Материалы научно-технического совещания. Норильск, 1979.

3. Бойков, С.А. Об учете бокового влияния талых пород при электроразведке методом ВЭЗ в условиях развития многолетнемерзлых пород / С.А.Бойков // Мерзлотные исследования. М.: МГУ, 1970, вып. 10.

4. Якупов, B.C. Электропроводность и геоэлектрический разрез мерзлых грунтов / В.СЯкупов // Труды Северо-Восточного комплексного научно-исследовательского института. — М.: Наука, 1968. — 96с.

5. Асеев, Г.Г. Особенности расчета заземляющих систем промышленных комплексов в районах Крайнего Севера / Г.Г.Асеев // Промышленная энергетика. 1982. - № 8. - С. 39-43.

6. Альтшулер, Э.Б. Предпроектные изыскания для расчетов заземлите-лей в условиях многолетней мерзлоты / Э.Б.Альтшулер // Электрические станции. 1978. - № 10. - С. 51-57.

7. Оллендорф, Ф. Токи в земле / Ф.Оллендорф. М.: ГНТИ, 1932.-215 с.

8. Dwight, Н.В. Calculations of resistances to ground / H.B. Dwight // Electr. Engeng.- 1936.- № 12.- p. 16-22.

9. Воробьев, В.И. Применение метода электростатической аналогии к расчету сложных заземлителей / В.И. Воробьев // Электричество. 1934. -№ 14. - С. 67-70.

10. Вайнер, A.JI. Заземления / A.JI. Вайнер // ОНТИ Украинской ССР, 1938.- 47 с.

11. Hallen, Е. Astronomie and Fisik / Е. Hallen, F. Archif. V21a. - 1929. -№ 22.-p. 12-17.

12. Rudenberg, R. Fundamental considerations on ground convents / R.Rudenberg // Ebetr. Engeng. 1954. - № 1, r3. - p. 5-12.

13. Бургсдорф, B.B. Расчет заземлений в неоднородных грунтах / В.В. Бургсдорф // Электричество.- 1954. № 1. -С. 15-25.

14. Эбин, JI.E. Применение метода наведенных потенциалов при расчете сложных заземлителей в неоднородных грунтах / JI.E. Эбин, А.И. Якобе // Электричество. 1964. - № 9. - С. 1-6.

15. Бургсдорф, В.В. Расчет сложных заземлителей в неоднородных грунтах / В.В.Бургсдорф, О.В. Волкова // Электричество. 1964. - № 9. -С. 7-11.

16. Максименко, H.H. Заземляющие устройства в многолетнемерзлых грунтах / H.H. Максименко // ЮПИ. Красноярск, 1974. - 503 с.

17. Максименко, H.H. Электробезопасность и грозозащита электроустановок в районах Крайнего Севера / H.H. Максименко. Краснодар: Сов. Кубань, 2002.-336с.

18. Исследование условий электробезопасности газоконденсатных месторождений Крайнего Севера: Отчет о НИР / Норильский инд. ин-т; Рук. Э.Б. Альтшулер. № гр.76012729; Инв. № Б 663706. - Норильск, 1977. - 120 с.

19. Исследование условий электробезопасности газоконденсатного комплекса Мессояха-Соленинское: Отчет о НИР (промежуточный) / Норильский инд. ин-т; Рук, Э.Б. Альтшулер. № гр.79071260; Инв. № Б 835160. -Норильск, - 135 с.

20. Якобе, А.И. Перспективы развития теории заземляющих устройств электроустановок / А.И.Якобс // Развитие электроэнергетики: Сб. науч. тр. -Вроцлав, Польша, 1977. 10 с.

21. Якобе, А.И. Приведение многослойной структуры земли к эквивалентной двухслойной при расчете сложных заземлителей / А.И. Якобе // Электричество. 1970. - № 8. - С. 19-23.

22. Тиняков, H.A. Метод приведения многослойной электрической структуры грунтов к эквивалентной однородной / H.A. Тиняков, В.И. Глушко // Известия ВУЗов СССР. Энергетика. 1975. - № 6. - С. 12-14.

23. Целебровский, Ю.В. Алгоритм и программа расчета эквивалентного удельного сопротивления грунта по данным ВЭЗ // Научный семинар: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1975. - 48 с.

24. Ослон, А.Б. Расчет заземляющих сеток в многослойном грунте / А.Б. Ослон, А.Г.Делянов // Электричество. 1971. - № 5. - С. 17-21.

25. Асеев, Г.Г. Исследования растекания токов в сложной заземляющей сети горнодобывающих предприятий в районах Крайнего Севера / Г.Г. Асеев // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук; Институт горного дела им. A.A. Скочинского. М., 1972. - 145 с.

26. Бариев, Н.В. Исследования влияния естественного заземления на эффективность защитного действия карьерного заземляющего комплекса / Н.В.Бариев // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук; МГИ.- 1970. 136 с.

27. Карелин, В.И. Обеспечение безопасности установок шахт и карьеров в условиях многолетней мерзлоты / В.И. Карелин // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук; МГИ. М., 1969. - 142 с.

28. Шевцов, Ю.В. Исследования удельных сопротивлений многолетне-мерзлых грунтов и электро-термодинамических характеристик заземлителей газпромыслов Крайнего Севера / Ю.В. Шевцов // Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук; МИНХ и ГТ1. М., 1977. - 148с.

29. Sverak, J. G. Simplified analysis of electrical gradient above a ground grid Pt 1: How good is the present IEEE method? // Ibid. 1984. - Vol. PAS-100, № 1. - p. 7-25.

30. Thapar, B. Current for design of grounding system / B. Thapar, S. Ma-dan // IEEE Trans. 1984. - Vol. PAS-103, № 9. - p. 2633-2637.

31. Меньшов, Б.Г. Исследование условий электробезопасности на газо-пропромыслах Крайнего Севера / Б.Г. Меньшов, Э.Б. Альтшулер, М.А. Авербух // Газовая промышленность.- 1978. № 3. - С. 57-60.

32. Асеев, Г.Г. Вынос потенциалов с промышленных подстанций напряжением 110 220 кВ: Учебное пособие / Г.Г. Асеев. - Норильск: ЮГУ, , 1980. - 95 с.

33. Максименко, H.H. Расчет и эксплуатационный контроль параметров заземляющих устройств в районах Крайнего Севера: Учебное пособие; H.H. Максименко, A.A. Попов / Завод-втуз при НГМК. Норильск, 1987. - 87 с.

34. Панкрушина, И.В. Расчет распределения токов однофазного замыкания по элементам сложной заземляющей сети / М.А. Авербух, Н.В. Доценко, В.В. Забусов, И.В. Панкрушина // Промышленная энергетика. 2002. -№ 11.-С. 41-44.

35. Панкрушина, И.В. Анализ повреждаемости в высоковольтных сетях Норильского промышленного района / М.А.Авербух, И.В.Панкрушина // Электроэнергетика, автоматизация производства, технологические машины: Сб.науч.тр. — Норильск, 2005. С. 13 - 17.

36. Сводки аварийных отключений предприятйя «Высоковольтные сети» ПО «Норильскэнерго». Норильск, 2000 - 2004гг.

37. Колемаев, В.А. Теория вероятности и математическая статистика / В.А.Колемаев, О.В.Староверов, В.Б.Турундаевский. М: Высшая школа, 1991.

38. Ивченко, Г.И. Математическая статистика / Г.И.Ивченко, Ю.И.Медведев. М.: Высшая школа, 1984.

39. Бочаров, П.П. Математическая статистика / П.П.Бочаров, А.В. Пе-чинкин. М.: Изд-во РУДН, 1994.

40. Кильдишев, Г.С. Анализ временных рядов и прогнозирование / Г.С.Кильдишев, А.А.Френкель. М.: Статистика, 1973.

41. Волков, Е.А. Численные методы / Е.А.Волков. М.: Наука, 1987.

42. Теория прогнозирования и принятия решений / под ред. С.А. Саркисяна. М.: Высшая школа, 1977.

43. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С.Бахвалов. М.: Наука, 1975, т.1.

44. Морошкин, Ю.В. Анализ и прогнозирование аварийности в электроэнергетических системах на основе статистических методов / Ю.В .Морошкин, В.А.Скопинцев // Электрические станции. 1997, - № 12.

45. Ланцош, К. Практические методы прикладного анализа / К.Ланцош. М.ФМ, 1961.

46. Румшицкий, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л.З.Румшицкий. М.: Наука, 1971.

47. Скопинцев, В.А. Циклы аварийности в электроэнергетических системах / В. А. Скопинцев // Электрические станции. 1997, №7.

48. Панкрушина, И.В. Анализ погрешностей при определении параметров грунта для расчета заземляющих устройств в районах Крайнего Севера / М.А.Авербух, В.В.Забусов, И.В .Панкрушина, В.И.Пантелеев // Электрические станции. 2004. - № 7. - С. 32-36.

49. Меньшов, Б.Г. Расчет параметров заземлителей в сложных структурах многолетнемерзлых грунтов / Б.Г. Меньшов, Э.Б.Альтшулер, А.Г.Шинаев. Красноярск, КГУ. - 1982.

50. Альтшулер, Э.Б. Предпроектные изыскания для расчетов заземлителей в условиях многолетней мерзлоты / Альтшулер Э.Б., Шевцов Ю.В. // Электрические станции. 1979, № 10.

51. Альтшулер, Э.Б. Некоторые вопросы обеспечения условий электробезопасности в электроустановках Крайнего севера / Э.Б.Альтшулер // Промышленная энергетика. 1980, № 2.

52. Бобачев, А.А. Зондирование методом сопротивлений / А.А.Бобачев. М.: МГУ. - 1999.

53. Zadeh, L.A. Fuzzy Sets / L.A.Zadeh // Information and Control. 8 (1965), Academy Press, New York.

54. Zadeh, L.A. The Concept of Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning / L.A.Zadeh // Informat. Science. - 8 (1975).

55. Zadeh, L.A. Fuzzy Logic and Aproximate Reasoning / L.A.Zadeh // Synthese. 30 (1975).

56. Mamdani, E.H. Prescriptive methods for deriving control policy in a fuzzi logic controller / E.H. Mamdani, N. Baaklini / Electron. Lett. 11 (1975).

57. Zimmermann, H.-J. Fuzzy Set Theory and its Applications / H.-J. Zimmermann // Klüver, Boston. - 1991.

58. Preuss, H.-P. Fuzzy Control — heuristische Regelung mittels unscharfer Logik/ H.-P. Preuss //Automatisierungstechnische Praxis. 34 (1992) 4,5.

59. Preuss, H.-P. Fuzzy Control-werkzeugunterstuetzte Funktionsbaustein -Realisierung fuer Automatisierungsgeraete und Prozessleitung-systeme / H.-P. Preuss und Mitautoren // Automatisierungstechnische Praxis. 34 (1992) 8.

60. Kiendl, H. Fuzzy Control / H.Kiendl und Mitautoren // Automatisierungstechnik. 41 (1993)1-4,6,8,10-12.

61. Нечеткие множества в моделях управления й искусственного интеллекта / Под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука. - 1986.

62. Алиев, P.A. Управление произ-водством при нечеткой исходной информации / Р.А.Алиев, А.З.Церковный, Г.А.Мамедова // М.: Энергоатом-издат. 1991.

63. Ульянов, С.В. Нечеткие модели интеллектуальных промышленных систем управления: теоретические и прикладные аспекты // Изв. РАН. Техническая кибернетика. —1991. — № 3.

64. Isermann, R. Zur Anwendung der Fuzzy-Logik in der Regelungstechnik / RJsermann // Automatisierungstechnische Praxis. 38 (1996) 11.

65. Lutz, H. Taschenbuch der Regelungstechnik. — 2., ueberarb. und erw. Aufl / H. Lutz, W. Wendt // Thun. Frankfurt am Main. - 1998.

66. Орлов, А.И. Допустимые средние в некоторых задачах экспертных оценок и агрегирования показателей качества / А.И.Орлов // Всб."Многомерный статистический анализ в социально-экономических исследованиях". М.: Наука.-1974. - С. 388-393.

67. Орлов, А.И. Устойчивость в социально-экономических моделях /

68. A.И.Орлов. М.: Наука. - 1979, 296 с.

69. Орлов, А.И. Статистика объектов нгечисловой природы в экспертных оценках / А.И.Орлов // Тезисы докладов III Всесоюзной научной школы "Прогнозирование научно-технического прогресса", "ч.1. — Минск. 1979. -С.160-161.

70. Анализ нечисловой информации в социологических исследованиях / под ред. В.Г.Андреенкова, А.И.Орлова, Ю.Н.Толстовой.- М.: Наука. 1985, 220 с.

71. Орлов, А.И. Нечисловая статистика / А.И.Орлов // Наука и технология в России. 1994, № 3 (5). - С. 5-6.

72. Евланов, Л.Г. Экспертные оценки в управлении / Л.Г.Евланов,

73. B.А.Кутузов. М.: Экономика. - 1978, 133 с.

74. Леоненков, A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А.В.Леоненков //Санкт — Птербург. «БХВ — Петербург». -2005.-719с.

75. Найфельд, М.Р. Заземление и защитные меры безопасности. — 3-е изд. перераб. и доп. / М.Р.Найфельд. М., Энергия. - 1965. — 384 с.

76. Когородский, В.И. Заземление нейтрали в промышленных установках 6 35 кВ / В.И.Когородский // Тяжпромэлектропроект. - М. — 1981.

77. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики: Учебник для студентов вузов/ Под ред. В.А. Веникова — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. Школа. - 1981. — 288с.

78. Целебровский, Ю.В. и др. Измерения параметров заземляющих систем. Обзор / Ю.В.Целебровский // М. Информэнерго. - 1978. - 76с.

79. Согласовано: Заместитель главного инженера «Норильскэнерго»-филиала ОАО «ГМК «Норильский никель» по электрической части Кочуров В.А.2А>7 ¿Г 2005 г.1. Утверждаю:

80. Заместитель главного энергетика ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» /—>2005 г.1. ПРОГРАММА

81. Экспериментальных исследований выноса потенциалов на заземляющие сети карьеров КУР и КМР, РУНО-1 при однофазных коротких замыканиях в сетях 110 кВ на ГПП-5, ГПП-6 и ГПП-49

82. Цель проведения экспериментальных исследований:

83. Определение токораспределения токов ОКЗ по элементам заземляющей сети при введении измерительных токов в нейтрали трансформаторов ГПП-6, ГПП-49.

84. Измерение полных потенциалов и напряжений до прикосновения на территориях подстанций.

85. Измерение выноса потенциалов за территории подстанций и напряжений до прикосновения на коммуникациях за пределами территорий подстанций.

86. Измерение частотного спектра наводимых напряжений и токов на элементах заземляющих сетей.

87. Определение входных сопротивлений (сопротивлений растеканию) отдельных элементов заземляющей сети и в целом заземляющей сети относительно различных точек возможных замыканий на землю в сетях 110 кВ (ГПП-6, ГПП-49) и в сетях 6 кВ (ГПП-5).

88. Снятие потенциальны диаграмм и кривых распределения потенциалов на территориях подстанций и за их пределами.

89. Место проведения экспериментов:

90. Эксперименты по проведению измерений токораспределения по элементам заземляющей сети проводятся на элементах связи между заземлением подстанций ГПП-5, ГПП-6 и ГПП-49 и отходящими коммуникациями.

91. Опыты по проведению измерений полных потенциалов и напряжений до прикосновения проводятся на территориях подстанций ГПП-5, ГПП-6 и ГПП-49.

92. Определение сопротивлений растеканию и снятие потенциальных диаграмм отдельных искусственных заземлителей производится на заземлителях опор воздушных линий отдельно стоящих фундаментов и т.д.1. Подготовительные работы:

93. Утвердить план и программу проведения экспериментов, обеспечивающих безопасность и организацию измерений.

94. Подготовить оборудование и приборы, предназначенные для проведения программы экспериментов.

95. Порядок проведения экспериментов на территориях 11111-6,11111- 49 иза их пределами:

96. Собрать схему измерений токораспределения по элементам заземляющей сети на 11Ш-6, 11111-49 согласно рис.1. С этой целью включить ЗОН-110 допускающим электромонтером ОВБ УВВС.

97. Подключить генератор измерительного тока к источнику питания напряжением 380 В.

98. Отключить ЗОН-110 на 11111-6,11111-49 допускающим электромонтером ОВБ УВВС.

99. Произвести имитацию однофазного короткого замыкания измерительным током, пропускаемого в нормально работающую сеть через разземленную нейтраль трансформатора.

100. Измерить полный потенциал на заземляющей сети относительно точки ввода имитационного тока с помощью вольтметра У2.

101. Измерить токораспределение по элементам заземляющей сети подстанций с помощью приборов с использованием пояса Роговского.

102. Провести снятие потенциальных кривых относительно точки ввода имитационного тока в нескольких направлениях.

103. Измерить потенциалы на прилегающих отдельных элементах заземляющих сетях подстанций.

104. Произвести измерение выноса потенциалов за пределы территорий подстанций и напряжений до прикосновения с помощью переносных автономных приборов (табл.1).

105. Произвести измерение параметров отдельных искусственных за-землитбелей автономными приборами с использованием различных схем измерения.

106. Включить ЗОН-110 на 11111-6, 11111-49 допускающим электромонтером ОВБ УВВС.

107. Отключить генератор измерительного тока от нейтрали трансформаторов ГПП-6, ГПП-49.

108. Отключить ЗОН-110 нейтралей трансформаторов ГПП-6, ГПП-49 допускающим электромонтером ОВБ УВВС, восстановить прежнею схему работы подстанций.

109. Измерить с помощью селективного вольтметра частотный спектр помех, на водимых на элементах заземляющей сети.

110. Снять потенциальные кривые на территориях подстанций в нескольких направлениях с помощью автономных приборов.

111. Измерить сопротивление потенциального электрода, имитирующего стоп ног человека, для оценки напряжений прикосновения на территория подстанций и за их пределами.

112. Измерить сопротивления растеканию вспомогательных электродов для оценки погрешности измерений.

113. Методом пробного электрода измерить параметры грунтов вокруг измерительных электродов.

114. Порядок проведения экспериментов на территории ГШ 1-5 и за ее пре

115. Произвести измерение параметров отдельных искусственных за-землитбелей автономными приборами с использованием различных схем измерения.

116. Измерить с помощью селективного вольтметра частотный спектр помех, на водимых на элементах заземляющей сети

117. Снять потенциальные кривые на территории подстанции в нескольких направлениях с помощью автономных приборов.

118. Измерить сопротивление потенциального электрода, имитирующего стоп ног человека, для оценки напряжений прикосновения на территории подстанции и за ее пределами.

119. Измерить сопротивления растеканию вспомогательных электродов для оценки погрешности измерений.

120. Методом пробного электрода измерить параметры грунтов вокруг измерительных электродов.1. Примечание

121. Использование различных методов измерений применено для повышения надежности и достоверности результатов экспериментов.

122. Ответственный исполнитель темы № 082 318делами.

123. Кт.н., доцент Авербух М. А.