Повышение надежности защиты от перенапряжений систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов

Танаев, Алексей Кимович

Электротехнические комплексы и системы

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение надежности защиты от перенапряжений систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов

кандидата технических наук: Танаев, Алексей Кимович
город: Самара
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.09.03
цена: 450 рублей

Автореферат диссертации по теме "Повышение надежности защиты от перенапряжений систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов"

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В РАЙОНАХ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ГРУНТОВ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре "Автоматизированные электроэнергетические системы".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гольдштейн Валерий Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Рассказов Федор Николаевич

кандидат технических наук, доцент Сенько Владислав Владимирович

Ведущее предприятие: Петербургский энергетический институт повышения квалификации, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 25 декабря 2006 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, Молодогвардейская ул., д. 244, Главный корпус, ауд. 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы по дайной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04,

тел.: (846) 278-44-96, факс (846) 278-44-00, e-mail: aees@sstu.edu.ru.

Автореферат разослааг^^оября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.217.04, / у

кандидат технических наук, доцент Е.Л. Кротков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время развитие нефтяной промышленности (НП) в районах Сибири и Крайнего Севера требует создания условий для надежного функционирования систем электроснабжения (СЭС) объектов добычи и транспортировки нефти. Для этого необходимо обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) электрооборудования СЭС при воздействии перенапряжений.

Основными характерными физическими особенностями районов Сибири и Крайнего Севера являются относительно высокий уровень интенсивности грозовой деятельности, экстремальные погодные условия и высокие удельные сопротивления грунтов (ВУСГ), имеющих многослойную структуру с вечной мерзлотой.

Особую значимость в этих условиях приобретает решение задач обеспечения надежности защиты от перенапряжений и ЭМС силовых и измерительных трансформаторов, коммутационных аппаратов, реакторов, компенсирующих устройств, автоматики, релейной защиты, связи и систем заземления.

Эксплуатация электрооборудования СЭС в районах с ВУСГ способствует интенсивной выработке его технологических ресурсов. Об этом свидетельствует то, что эксплутационные затраты на ремонт и техническое обслуживание электрооборудования превышают установленные нормативы более, чем на 15% и имеют устойчивую тенденцию к увеличению. Ограниченное финансирование на ремонт и техническое обслуживание приводит к неизбежному интенсивному износу электрооборудования, что является дополнительным существенным фактором снижения надежности СЭС. Анализ показывает, что доля нарушений ЭМС из-за перенапряжений, которая определяется названной спецификой электромагнитных процессов в общем потоке отказов электрооборудования СЭС в районах Сибири и Крайнего Севера превышает 30%, и статистика этих нарушений в районах с ВУСГ, по сравнению с Европейской частью России, имеет устойчивую тенденцию к увеличению.

С учетом широкого развития промышленного освоения северных районов России это определяет актуальность диссертационной работы.

Рассмотренные выше положения были сформулированы на основе проведенного обзора и анализа основных теоретических результатов и сопутствующих технических решений по актуальным проблемам работы электрооборудования в районах с ВУСГ, изложенных в работах таких известных ученых и исследователей, как: Костенко М.В., Бургсдорф В.В., Халилов Ф.Х., Якобе А.И., Гринберг Г.А., Ефимов Б.В., Зоммерфельд А., Колечицкий Е.С., Перельман Л.С, И.О. \Vasley, Ь.М.\Уес1ероЫ, МШ.^Ъе и многих других исследователей.

На основе подробного анализа проблем повышения надежности и обеспечения ЭМС электрооборудования СЭС НП в районах с ВУСГ, можно констатировать, что ряд теоретических и технических задач в этом направлении исчерпывающих решений не имеет. Это легло в основу определения цели и задач диссертации.

Целью диссертации является разработка научных методов повышения надежности защит от перенапряжений электрооборудования систем электроснабжения нефтяной промышленности путем обеспечения электромагнитной совместимости

электрооборудования в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов.

Для достижения поставленной цели в работе формулируются и решаются следующие научно-технические задачи:

• Исследование распространения волн атмосферных перенапряжений при электромагнитных взаимодействиях коронирующей воздушной линии (ВЛ) с землей, имеющей слои вечной мерзлоты.

• Разработка методики анализа волновых электромагнитных процессов и грозозащиты подстанций с протяженными заземлителями.

• Исследование электромагнитных процессов в заземлителях электроустановок в условиях ВУСГ.

• Разработка технических решений, рекомендаций и мероприятий по защите от перенапряжений электрооборудования СЭС НП в условиях ВУСГ с помощью нетрадиционных устройств, таких, как подвесные ограничители перенапряжений (ПОПН), нестандартные схемы тросовой защиты и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Математическая модель электромагнитных волновых процессов в условиях ВУСГ с многослойной структурой для определения деформации волн атмосферных перенапряжений в коронирующей ВЛ.

• Методика и алгоритмы анализа электромагнитных волновых процессов для подстанций, имеющих протяженные заземлители.

• Результаты исследования характеристик заземлителей электроустановок в условиях ВУСГ.

• Способы повышения надежности грозозащиты СЭС НП в районах с ВУСГ с помощью ПОПН, нестандартных схем тросовой защиты и др.

Объектом исследования является система электроснабжения и функционально связанные с ней заземляющие устройства, протяженные заземлители и устройства защиты от перенапряжений.

Основные методы научных исследований: использованы методы матемагаче-ского анализа, теории вероятностей, физического и математического моделирования электромагнитных помех в схемах грозозащиты СЭС. Научная новизна.

• Уточненная модель и методика для определения деформации волн атмосферных перенапряжений в воздушных линиях электропередачи с учетом влияний короны и высокого удельного сопротивления грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой.

• Математическая модель и методика анализа электромагнитных волновых процессов для подстатшй систем электроснабжения, имеющих протяженные заземлители в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой.

• Математическая модель и метод определения уточненных характеристик заземлителей электрооборудования в системах электроешбжения с учетом высокого удельного сопротивления грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой.

• Научное обоснование технических решений по повышению надежности грозозащиты электрооборудования СЭС в районах с высоким удельным

сопротивлением грунта с многослойной структурой и вечной мерзлотой, заключающихся в использовании ПОПН и нестандартных схем тросовой грозозащиты.

Практическая ценность.

• Предложено алгоритмическое и программное обеспечение анализа надежности грозозащиты подстанций для составления схем замещения, расчетов напряжений в узлах, сравнительной оценки показателей надежности грозозащиты с учетом процессов в ВУСГ.

• Предложены технические решения для повышения надежности СЭС в районах с ВУСГ на основе подвесных ограничителей перенапряжения (ПОПН), нестандартные схемы тросовой защиты, каскадная схема грозозащиты и др.

• Результаты исследований предложены и используются в ОАО «НК Роснефть», ЗАО «Самарский Электропроект» и ОАО «Волжская Межрегиональная Распределительная Компания» для использования при проектировании и эксплуатации электрооборудования СЭС в районах с ВУСГ.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на ХШ-ой межвуз. конф. "Математическое моделирование и краевые задачи" (Самара, 2003 г.), на Всероссийской науч.-техн. конф. ТГУ (Тольятти, 2004 г.), на X и Х1-ой Международной научн.-техн. конференции "Радиотехника, электротехника и энергетика" МЭИ(ТУ) (Москва, 2004 и 2005 г.г.), на У-ой Международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (Мариуполь, 2005 г.), на П-ой Всероссийской конф. по заземляющим устройствам (Новосибирск, 2005 г).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации в виде рекомендаций по применению новых средств защиты от перенапряжений, мероприятий, математического и программного обеспечения переданы для использования в практике проектирования систем электроснабжения ОАО «Проект-электро» (г. Самара) и ОАО «Самарский Электропроект» (г. Самара).

Разработанные методы моделирования и расчета волновых переходных процессов в схемах подстанций и систем электроснабжения используются в учебном процессе Самарского государственного технического университета на кафедре "Автоматизированные электроэнергетические системы", Петербургского энергетического института повышения квалификации, Самарской государственной академии путей сообщения.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 9 печатных работах, опубликованных автором лично и в соавторстве.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержит 191 стр. основного текста, списка использованной литературы из 125 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные задачи исследований. Показана научная новизна и

практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту, сведения об апробации и внедрении результатов работы.

С учетом нынешнего состояния, отраслевых особенностей нефтяной отрасли и производства, расположенного и развивающегося, в значительной мере, в районах с ВУСГ, и на основе технологической иерархически-структурной классификации электроустановок СЭС НП, рассматриваются принципы, положения и специфика построения СЭС НП и их защиты от перенапряжений в районах с ВУСГ.

Проведен анализ существующих методов и средств обеспечения надежности СЭС НП при воздействиях в виде перенапряжений, на основе которого сформулирована необходимость представленного в работе развития уточненных методов анализа сложных электромагнитных процессов с учетом специфики названных задач и условий. В основном, при решении задач грозозащиты линий и подстанций СЭС НП, они опираются на физическое и математическое моделирование, поскольку экспериментальные исследования переходных процессов при грозовых разрядах на реальных линиях и подстанциях чрезвычайно затруднены.

Констатируется также необходимость нетрадиционных методов, средств и схем защиты от перенапряжений, поскольку в названных условиях их известные аналоги становятся малоэффективными и многозатратными.

В первой главе описаны физические процессы, характерные для летнего (грозового) сезона в районах с ВУСГ. Они, по существу, определяются наличием вечной мерзлоты в многослойной структуре грунтов и оказывают влияние на надежность защиты электроустановок от перенапряжений. Здесь следует назвать:

- условия, способствующие грозообразованию - повышенная солнечная активность, резкий контраст температур над поверхностью земли и по времени суток;

- оттаивание грунта на глубину максимально до 1м;

- уменьшение удельного сопротивления грунта ргр для верхних слоев до значений 100 Ом-м и менее при прежних значениях для нижних.

Для учета условий ВУСГ при методической оценке надежности грозозащиты линий электропередачи сетей внешнего электроснабжения НП рассматриваются вопросы развития уточненных методов анализа электромагнитных процессов при грозовых разрядах на реальных линиях. Они основаны на современных представлениях об анализе волновых процессов в многопроводных коронирующих ВЛ, проходящих над землей с многослойной структурой и вечной мерзлотой.

Ключевым моментом в оценках надежности грозозащиты линий и подстанций является определение деформации волн перенапряжений в многопроводных линиях под действием импульсной короны и поверхностного эффекта в земле и проводах, конструктивные особенности линии на подходе к подстанции и различие в величинах сопротивлений заземления опор линии на подходе к подстанции.

Систему дифференциальных уравнений многопроводной линии с учетом частотно-зависимых сопротивлений земли и проводов и нелинейных характеристик короны на проводах представим в следующем условном виде:

-±и{р,х)=[гс(Р)+м(р)]1{р,х), (1)

-—¡{1,х) = —д(1,х}, ы(?, х)= Ад((,х), ох 01

где I, q, и - матрицы-столбцы токов, зарядов и напряжений; и, I -их операционные изображения; 2с(р) - квадратная матрица погонных сопротивлений соответствующей линии без потерь; &2{р) — 2^ + 2^ + 2^ - квадратная матрица поправок, учитывающих потери в земле, проводах и тросах.; А=Ас-АА - квадратная матрица потенциальных коэффициентов с учетом поправок на корону.

Приближенно, без значительных погрешностей, можно считать, что и многослойная структура, и величины проводимости слоев грунта практически не влияют на процессы коронирования. Поэтому, для построения физико-математической модели, целесообразно использовать подход, предложенный М.В. Костенко, Б.В. Ефимовым и др., который заключается в разделении линии на отдельные участки, в которых последовательными 2 — звеньями учитываются частотно-зависимые параметры в продольных сопротивлениях линии, а поперечными У — звеньями - нелинейные динамические емкости, учитывающие импульсную корону.

Совместное решение операторных уравнений (1) и нелинейных уравнений в частных производных (2) производится приближенно с разделением линии на участки. В каждом из них есть отрезок идеальной многопроводной линии без потерь и блоки - модели, раздельно учитывающие все влияющие факторы (рис. 1).

и-1*-

т Ъ-

-1*4-

-е—

I Л/1 } (¡> ф—е~б-

I I

Земля ¿5—б-в-е-

-1х.

6—

\г ф—э~о—

■И

А-О-в—Л

■< I—¿—е—е-А— о о А—в—в——е—е-е—6—о о <Ь &

е—в—ф ф—о—&■—ф ф о -е-у ф—э—в—I >

л—о-

—ф

Г ¡Л'

Рис. 1. Структурная схема модели участка многопроводной ЛЭП; блоки М - модели точки удара молнии, П- подстанции, У - короны, Х— земли и проводов, Т— заземленного троса, (у, {т - расстояния между соответствующими блоками.

Расчет искажения и затухания волны заключается в вычислении многократного преломления и отражения волн, набегающих со скоростью света с по идеализированной линии (без потерь) с параметрами 2С н у с на У и 2 - узлы (рис. 1). В У-узлы включены схемы, воспроизводящие нелинейные динамические характеристики импульсной короны на пораженном молнией проводе АА (и*)- -Су на участке ¿У, где и*~ и / г/,,,. - отношение мгновенного значения напряжения к напряжению начала короны на проводе. Эти характеристики учитываются в работе по методике, предложенной М.В. Костенко, Б.В. Ефимовым, Н.И. Гумеровой и др.

В Z-узлы включены индуктивности и сопротивления, отражающие, с достаточной дня практики точностью, вещественную и мнимую частотные характеристики матриц сопротивлений проводов и земли AZ (р)- í2 на участке €z • Их определение, которое является фактическим учетом многослойной структуры земли с вечной мерзлотой, произведено в работе в виде уточненного и приближенного решения задачи электромагнитного поля.

Общее решение волнового уравнения BJI, вытекающего из системы уравнений Максвелла для провода над двухслойной землей (принято для упрощения изложения) с толщиной d верхнего слоя, с учетом известного допущения Карсо-на о том, что в земле поперечные составляющие Ez и Еу, может быть записано для электрической напряженности Ех в двух слоях земли в следующем виде:

оо со

EIx=-\M'J{X)emz cosXydX-\m'¡(Л)е~2cosÁydÁ для Q>Z>-d, О о

e'J = -¡M¡¡(Á)erlí!Z cos ЛydX для > Z > -co,

4i =yj¿2+ jWlTi +6){Po£o ~Mi£i) = >/¿2 ~mj Пи = -J^2 + j°>M и У и + <° (Poco-Mii^u) = \}¿2 -mjf ,

Составляющие вектора H в соответствии с допущением Карсона о том, что в земле поперечные составляющие Е: « Ех и Еу « Е„ определены в работе из

уравнения Максвелла rot Е- -//— Н.

Магнитное поле в воздухе может быть принято в виде:

н'у = /Ф(А)eosÁye'^dÁ, H'z = JФ(Д)sin Áye'^dÁ. . o o

Для определения составляющих Ex, Ну, Нг в разных средах в работе из условий на границах сред M¡(X), M¡ (Я), M¡¡(Á), Ф(Л), найдены произвольные функции Я:

мкЯ) = ^BLle^-^n, + 7//), M'j(X) = -

2 т

ТСС! 2 Л%1

Х\ = 07/ + nnfyshrijd + (77/7// + TJ/Л) chrj¡d,

Хг = ('7/ - Л и ^11X1,(1 + (лм;, - т]} Л) скг}^,

откуда после преобразований можно записать операторное выражение для учета влияния двухслойной земли для каждого элемента матрицы продольных сопротивлений ВЛ в условиях ВУСГ, выведенное с учетом допущений Карсона.

оо

гъп= — \—- "" ал, (3)

ш 1ж о Л + А(Л)

где А(Л) = ——:--—— ,Т]1П = —

1 + 7]и1С1Ьт],(1 Т]П

В выражении для учета влияния многослойной земли А(Л) = щ гк где

{Пи I Лп \ J

В работе получены также аналогичные выражения для решения поставленной задачи в точной постановке, без допущений Карсона. Проведенный анализ показал, что представленные выше более простые решения могут быть использованы в задачах анализа перенапряжений в СЭС НП с учетом влияния земли с ВУСГ с несущественными погрешностями по сравнению с более точными решениями. Этот учет производится путем включения в схемы 2 -узлов простых эквивалентных схем, состоящих то активно - индуктивных звеньев, параметры которых подбираются из условия минимума расхождений их частотных характеристик продольных сопротивлений, определенных выше. На рис.2 представлены последовательные этапы упрощения модели 2 — узла: а — исходная схема, где обозначениями А2 с соответствующими индексами представлена модель продольных сопротивлений троса и фазных проводов 1 и т.д.; в канале возврата по земле включено среднее взаимное сопротивление между проводами 2ср, которое приближенно можно принять одинаковым для всех возможных вариантов (2,П=2П= ...= Zф); б - преобразованная схема, в которой влияние земли проводов и тросов учитывается эквивалентным частотно-зависимым сопротивлением 2Э, вычисляемым с помощью выражения (3); в — схема из т К-Ь цепочек, частотно-эквивалентная /\Zrr-Zcj'

Т--СП------ Т'-----------• Т--=-■

1-----СЭ------- /---------— 1»—-°---

земля

гср

г,

земчя |-1_

земля

а б в

Рис.2. Последовательные приближения расчетных схем Ъ - узла.

На основе полученного решения, для учета влияния сопротивления многослойной земли с ВУСГ с использованием приближешгых моделей (рис. 2), а также моделей импульсной короны по методике М.В. Костенко, Б.В. Ефимова, Н.И. Гумеровой и др., произведено компьютерное моделирование деформации стандартных волн атмосферных перенапряжений (1/40 мкс) при их пробеге по BJI-110 кВ (грозотрос С-50, провода АС-150, опоры железобетонные высотой 17 м) над двухслойной землей с р,-100 Омм, />2-1000 Омм. Были исследованы совместно и раздельно влияния земли, импульсной короны и заземленного грозозащитного троса. Результаты представлены на рис. 3, где индексы 2 и 3 (4,5) соответствуют длинам пробега 2,5 и 5 км

о 0.5 I 1.5 2 2.5 3 3.5

Рис.3. Деформация волн 1/40 мкс в ЛЭП - ИОкВ с учетом влияния земли (3), импульсной короны ТО. тросов (Т). 1- начальная волна; а) 2,3 - 3; 4,5 - 3, Т; б) 2,3 -3, К. Толщина первого слоя 0,5 м.

<00 тя 600 500 т 300 200 100

/ is;

- и i г i ■У

-f 7

% ✓

о 0.5 1 1,5 2 i 3.5 t-mr

Рис. 4. Исследование деформации волн 1/40 мкс ВЛ-1 ЮкВ (2,4, 5 для пробега 2,5км., 3,6, 7 для 5км) 1 - исходная волна; а) при изменении толщины верхнего слоя 2,3 - 0,5м., 4,6 - 0,3м., 5,7 - 0 м.; б) при изменении удельного сопротивления верхнего слоя (толщиной 0,5м): 2,3 -100 Ом'м, 4,6 - 500 Ом-м, 5,7 -1000 Ом'м,.

По результатам расчетов деформации волн атмосферных перенапряжений по линиям СЭС НП установлено, что для искаженных волк может быть

использована общепринятая в анализе грозозащиты линейная аппроксимация фронта волны для широкого диапазона ее пробега по линии. Это позволяет предложить простую интерполяционную методику для определения как длины фронта волны, приходящей на подстанцию, так, при необходимости, уменьшения амплитуды (затухания).

Она заключается в том, что, с помощью представленных выше способов, определяются искаженные волны перенапряжений с учетом всех влиянии для фиксированных расстояний пробега от точки удара молнии с постоянным шагом 0,25 4- 0,5 км. Как правило, расчеты достаточно сделать для 5 -г 10 точек. Далее производится линеаризация фронтов волн и находятся их эквивалентные смещения по сравнению с исходной волной. После этого результат искажения для любой длины пробега можно определить с помощью интерполяции.

Во второй главе для оценки работоспособности и надежности СЭС рассматриваются переходные процессы, как на подходе к ней воздушной линии, так и на самой подстанции, включая процессы в заземляющих устройствах, которые в условиях ВУСГ значительно усложняются.

Приводится алгоритм исследования надежности схем грозозащиты подстанций, изложены методы расчета напряжений в узлах подстанций. Так, расчет напряжения в узле с емкостью £/,(?) в дискретные моменты времени с шагом А1 производится по методам эквивалентной волны и подкасательной, предложенным в графической форме М.В. Костенко. Формульная реализация, где каждое следующее значение Vс(С + Л?) определяется по £/..(/) и суммам преломленных волн

и^ (/ + Л?), приходящих в этот узел, имеет вид:

0,5

^/+1=^(0+—

2'акхикх (')■+ акхикх(.( + Д0 1 1

-ило

о,5+гэс/м

= 0,^(0+ вг[Еэ(< + ДГ) + £э(0 ], где ах =1-1 /(0,5+/ А/), а2 = 0,5 /(0,5 + 2ЭС / Л?), 2Э - эквивалентное сопротивление и ветвей, сходящихся в данном узле.

Кроме того, дается подробный вывод расчетных выражений для напряжений при наличии в узлах сопротивлений, моделей защитных аппаратов (ЗА), включаемых на землю, а также последовательных элементов схемы с учетом взаимосвязи между проводами линий, сходящихся в узлы и др.

Определение напряжения на ЗА (рис. 5) ОПН во всех режимах и вентильном разряднике в момент его срабатывания и после пробоя искрового промежутка (рис. 5 в) использует метод подкасательной, оно может быть найдено, исходя из правила эквивалентной волны, зависимости ир = /(¡р), путем исключения тока в

выражении для эквивалентной волны. Тогда для каждого участка аппроксимации можно записать выражение для определения напряжения на разряднике в любой момент времени:

ирг<0 = Яо/ I оскхикх{1) + Еы,

к-1

где Кы = Я, /(2Э + Л,-) ; Еы = Е£э !{2Э + Л,-).

ШЕ = 2и,

У.

(£>Е = 2и,

и,

т С

и)£ = 2С/,

2Е

ф С

Рис. 5. Схемы замещения защитных аппаратов: ОПН в режиме ожидания и вентильного разрядника до пробоя искрового промежутка (а, б); в режиме ограничения перенапряжений без учета (в) и с учетом (г) емкости

Вероятное годовое число случаев возникновения опасных грозовых перенапряжений Р^ будет суммой двух слагаемых: Д - при прорывах молнии и /?2,

- при обратных перекрытиях, (= р +р ). Следовательно, показатель надежности грозозащиты подстанции М, характеризующий эффективность грозозащиты подстанции от волн, набегающих с линий, будет равен:

М=1/Рх=1Щ+Р2).

Величины и М могут быть определены в соответствии с методикой оценки надежности различных схем грозозащиты. Наряду с понятием "кривая опасных волн" используется более общее понятие "объем опасных волн" -трехмерная область в координатах: амплитуда - крутизна фронта - точка удара молнии, внутри которой расположены все возможные опасные сочетания этих параметров. Интегрирование внутри этой области соответствующих плотностей вероятности дает вероятное число появления опасных воздействий на исследуемое оборудование, значительно менее отличающееся от данных опыта эксплуатации по сравнению с ранее разработанными методиками.

Общая вероятность превышения допустимого уровня перенапряжений на подстанции при прорыве молнии в зоне защищенного подхода по данной методике определяется выражением:

Рпр = Я Р(ивЖгф)1°(иГТф) Шв<*Гф'

(5) оп

где р(ив), р(Тф) - плотности закона распределения амплитуды волны и длин

фронта; 10(1/в,Тф) - функция зависимости критической длины пробега от параметров волны ив и Тф. Интегрирование ведется по площади Б всех возможных сечений ив и Тф выше кривой опасных волн. При определении 10(Цв,Тф) необходимо учитывать срез волны из-за перекрытий на гирляндах линии.

В третьей главе приведена разработка предлагаемой методики исследования надежности схем грозозащиты с учетом заземляющего контура и выносного контура заземления в районах с высоким ргр , необходимость которой вызвана тем, что традиционная методика не учитывает волнового процесса в элементах заземления.

На основе изучения современного состояния вопроса по исследованию надёжности схем грозозащиты подстанций проведен анализ заземляющих устройств СЭС в целом, выявлены основные факторы, влияющие на величину импульсного сопротивления системы заземления оборудования, его роль в составе средств и мероприятий грозозащиты, приведены математические модели.

Методики исследования схем грозозащиты подстанции от волн, набегающих с воздушных линий, используют традиционную электрическую эквивалентную схему замещения, в которой входные емкости оборудования и защитные аппараты соединены с заземляющими устройствами, сопротивление растеканию которых значительно меньше сопротивлений других элементов схем замещения и обычно принимается равным нулю. То есть при всей полноте учета факторов, влияющих на переходной процесс, в большинстве своём, они не учитывают волновой процесс в сложном заземляющем устройстве подстанций в условиях грунтов с высоким удельным сопротивлением.

Проблема учета заземляющего устройства подстанций в условиях грунтов с высоким ргр в значительной мере определяется тем, что выполнить требование ПУЭ к сопротивлению растекания заземляющего контура подстанции при наличии ВУСГ оказывается практически невозможным даже при значительном перерасходе металла. Поэтому, в условиях фунтов с высоким удельным сопротивлением, заземляющее устройство подстанции состоит из основного заземли-теля (обычно выравнивающей сетки), сооружаемого на территории самой подстанции, выносного заземлителя и одного - трех шлейфов (проводников, соединяющих основной и выносной заземлители). Незначительное влияние много-слойности структуры грунта, значительные погрешности в определении величины удельного сопротивления грунта ргр, малая вероятность появления токов,

при которых может возникнуть процесс искрообразования, позволяют принять в дальнейшем грунт однородным и не зависящим от величины и формы тока.

Выносной заземлитель, как правило, сооружают на дне рек, озер, заливов морей, где удельное сопротивление грунта значительно ниже, чем в местах расположения площадки подстанции. В зависимости от взаимного расположения основного и выносного заземлителей, длина шлейфов может составлять десятки - тысячи метров. Наличие выносного заземлителя позволяет снизить величины сопротивления растеканию заземляющего устройства до величин, удовлетворяющих требованиям 11УЭ.

В силу того, что с проводников сетки, соединяющих корпуса и опорные конструкции аппаратов, подлежащие заземлению, при больших р^ стекание тока незначительно, выравнивающую сетку уже нельзя считать плоскостью нулевого уровня. В элементах сетки, шлейфе следует ожидать, при проникновении в них грозовой волны, развитие переходного процесса, носящего волновой характер. Волновой характер процесса проявляется в том, что по элементам сетки и по шлейфу могут распространяться волны с конечной скоростью, определяемой параметрами грунта с электрической сгр и магнитной \1гр постоянными.

Последнее приводит к тому, что в определенные моменты времени, до наступления установившегося режима, потенциалы отдельных точек сетки заземляющего устройства будут разными, а, следовательно, будет иметь место перепад напряжения Д£/м.00- - разность между точками присоединения к заземлителю корпусов оборудования и защитного аппарата, например, вентильного разрядника. В работе показано, что напряжение на оборудовании, защищенном ЗА. будет зависеть от его характеристик и от перепада Л(Л„_„д. При значительных ргр следует ожидать повышения перепада напряжения Аиш.„6, повышения напряжения на изоляции оборудования подстанции, и, следовательно, снижения надежности схем грозозащиты, выполненных без учета развивающегося волнового процесса в заземляющем устройстве (ЗУ) подстанции. С учетом бурного развития нефтедобычи в районах с ВУСГ в ближайшие годы следует ожидать увеличения количества таких подстанций.

Проанализированы существующие модели и методы решения переходного процесса в заземлителях, изложены результаты разработки схем замещения заземлителей, а также выведены условия применимости метода бегущих волн для расчета переходного процесса в заземлителе, проведена сравнительная оценка расчета напряжений в отдельных точках заземлителя по предложенному методу и по уравнениям длинных линий.

Установлено, что сосредоточенные заземлители, величина сопротивления растеканию которых составляет менее 0,5 Ом, могут быть замещены постоянными сосредоточенными сопротивлениями или двухполюсниками, содержащими Я, Ь, С, величина последних может быть найдена с помощью метода синтеза цепей по временным характеристикам заземлителей.

Протяженные заземлители можно замещать схемой, содержащей один участок с распределенными параметрами с волновым сопротивлением , сопротивлениями К\,Я2- При этом, длина заземлителя, при которой погрешность воспроизведения режима не превышает наперед заданную для установившегося

режима - 8, а для волнового процесса <%, в зависимости от удельного сопротивления грунта может быть определена из выведенной в главе системы:

Ргр

^О'З [ргр НЬпред / л/л^Ъ")]"1 <2^/(1-^).

В случае, когда можно пренебречь волновым процессом в заземлителе, протяженный заземлитель можно замещать схемой, синтезированной по его временным характеристикам.

Сравнительная оценка расчетов напряжений вдоль заземлителя и напряжения в конце заземлителя по формулам длинных линий и по методу бегущих волн показала, что начиная с ргр 2: 1000 Ом-м, с погрешностью не более 10%,

можно применить схему с разбиением заземлителя на один участок с распределенными параметрами и включенными в узловые точки сопротивлений /? = 2У?з в широком диапазоне длин заземлителей, а также целесообразность применения метода бегущих волн, ввиду простоты реализации на ПЭВМ и хорошего согласования с методом расчета напряжений в узлах подстанции.

В четвертой главе, на основании разработанных ранее схем замещения заземлителей, с помощью метода бегущих волн проведен анализ простейших схем грозозащиты подстанций в условиях ВУСГ и проведена экспериментальная проверка основных положений, которая дала удовлетворительное совпадение с расчетом. Все это позволило исследовать наиболее важные факторы, влияющие на процесс развития перенапряжений в схеме с учетом заземляющего контура.

Приведены результаты исследования путей повышения надежности грозозащиты подстанций и отдельных электроустановок в районах с высоким удельным сопротивлением грунта. На основании исследований, проведенных ранее, была принята окончательная упрощенная схема замещения подстанции, проведены многовариантные расчеты показателей надежности грозозащиты подстанции и анализ этих расчетов.

Учет ЗУ в простейших схемах грозозащиты подстанций приводит, при прочих одинаковых условиях, как и в традиционной схеме, к повышению напряжения на оборудовании подстанции до 50 % в зависимости от количества проводов шлейфа. В предельных случаях, когда проводник, соединяющий разрядник и емкость оборудования, и провода шлейфа находятся в воздухе, показатель надежности грозозащиты подстанции снижается в 1,65 раза.

Не установлено влияние частотно-зависимых параметров элементов заземляющего устройства, поэтому в дальнейшем расчеты можно вести либо по параметрам схемы, рассчитанным на эквивалентной частоте, равной /экв = 1/(4гф ),

с учетом глубины уровня нулевого потенциала «о = 4001 ^рГр! /экв либо по

параметрам, определенным по формулам электростатики (/г0 —> 0, /экв —» 0).

В последнем случае показатель надежности грозозащиты оказывается предельным и заниженным на 10-15 % по сравнению с первым случаем, а, следовательно, схема грозозащиты - выбранной с некоторым запасом.

Отмечается значительная зависимость относительного показателя надежности

грозозащиты М зу от удельного сопротивления фунта. Так, показатели фозоупор-ности Мзу простейших схем, рассчитанных при значении удельных сопротивлений фунта ргр =500 Ом-м и рГр=10 ООО Ом-м, отличаются вдвое.

Скорость распространения волн в заземляющих магистралях и шлейфе начинает оказывать заметное влияние на процесс развития перенапряжений в схемах фозозащиты при значениях менее 100 м/мкс.

Длина шлейфа практически не влияет на надежность схем фозозащиты подстанции. Отмечено некоторое увеличение показателя надежности фозозащиты (на 2-3 %) при длинах шлейфа менее 10 м и снижение его (до 6 %) при длинах шлейфа от 20 м до 40 м, когда время срабатывания разрядника соизмеримо с временем двойного пробега волны по заземляющим магистралям и шлейфу. При больших временах пробега, длина шлейфа уже не оказывает влияния на волновой процесс. Поэтому, при незначительных мощностях ( hi й 10-15 метров) верхнего слоя фунта оказывается целесообразным применение глубинных заземлителей в качестве выносного, а при значительных мощностях верхнего слоя - устройство шлейфа большой длины, если это не противоречит стоимостным показателям и параметрам заземлителя при частоте стекающего тока 50 Гц. С учетом изменения величин показателя надежности фозозащиты от длины шлейфа, приведенных выше и составляющих один порядок с пофешностью вводимых некоторых величин, можно принять, что длина шлейфа не оказывает влияния на волновой процесс в схемах фозозащиты с учетом ЗУ ПС.

Учет взаимовлияния между ошиновкой подстанции и проводниками заземляющей сетки, расположенной в фунте, не приводит к заметному изменению показателя надежности фозозащиты. Так, например, неучет взаимного влияния между магистралями заземления подстанции приводит к снижению показателя надежности фозозащиты всего лишь на 10 %. В дальнейшем в работе будет учитываться только взаимное влияние между проводами, расположенными либо в воздухе, либо в фунте. Следует отметить, что проблема взаимовлияния между проводами системы требует дальнейшего самостоятельного теоретического и экспериментального исследования.

Выявлено заметное влияние места установки и типа защитного аппарата. Установка защитного аппарата до защищаемого оборудования и применение ЗА с улучшенными характеристиками (РВМГ, ОПН) приводят к увеличению (до 30 -40 %) показателей надежности фозозащиты подстанции.

Результаты исследования сопротивления заземлителей в двухслойном фунте показывают, что максимальные погрешности в расчетах сопротивления простого и более сложных ЗУ электроустановок возникают при существенных изменениях удельного сопротивления первого р^ и второго р^ слоев земли. Значительные

погрешности возникают, если длина заземлителя /в становится меньше или равной толщине первого слоя двухслойной электрической структуры земли И, т.е. /в < /?. Остальные рассмотренные величины расчетных выражений не оказывают существенного влияния на точность расчетов сопротивления заземлителя.

Проведенный анализ позволил разработать рекомендации по повышению надежности схем грозозащиты подстанций в районах с ВУСГ на базе современных грозозащитных средств.

В пятой главе рассматриваются вопросы обеспечения в условиях ВУСГ необходимой надежности грозозащиты ВЛ с помощью применения нетрадиционных способов. Основными из этих способов являются:

- отказ от грозозащитных тросов, сооружаемых над фазными проводами; их сооружение под нижними проводами;

- защита ВЛ с помощью подвесных ограничителей перенапряжений (ПОПН);

- снижение требований к величине импульсного сопротивления заземления опор и другие мероприятия.

Обратим внимание на подробно обсужденный в работе факт, что ПОПН работают в облегченных условиях по сравнению со стационарными ОПН в традиционных схемах грозозащиты, вследствие того, что они пропускают относительно небольшие токи, ограниченные значительными эквивалентными сопротивлениями в точках удара и перекрытий. Поэтому их можно изготовить, установить и эксплуатировать со значительно меньшими затратами.

Перечисленные способы подробно проанализированы на примере ряда СЭС 35 и 110 кВ нефтяной промышленности северных районов Западной Сибири. В работе приведены результаты по одной из ВЛ 110 кВ ОАО «Тюменьэнерго», где интенсивна грозовая деятельность (число грозовых часов Тч ~ 50 ч) и имеет место высокое значение удельного сопротивления грунтов (800 4-1200 Ом-м), что не позволяет обеспечить приемлемого (по ГГУЭ) сопротивления заземления опор (10 20 Ом).

Рассмотрим вначале традиционные мероприятия, влияющие на показатель надежности грозозащиты исследуемой двухцепной линии 110 кВ.

Уменьшение угла защиты а грозозащитного троса для рассматриваемой двухцепной ВЛ-110 кВ не является действенным мероприятием, так как оно почти не отражается на общем годовом числе грозовых отключений ВЛ. Тем более, это мероприятие связано с техническими и экономическими проблемами (оборудования новой тросостойки, уменьшение коэффициентов связи между тросом и проводами, а, следовательно, снижение грозоупорносш ВЛ, отключение ВЛ для выполнения работ по переоборудованию опоры, недоотпуск электроэнергии объектам технологического процесса транспорта нефти и т. д.).

Влияние импульсного сопротивления заземления опор. Как видно из рис. 6, где приведена зависимость = /(/?зи), грозозащита отвечает требованиям ПУЭ только при импульсном сопротивлении заземления опор не более 10-г15 Ом.

Влияние уровня изоляции ВЛ. Зависимости н£ = /(/?зи) от уровня изоляции {£,) для одной цепи ВЛ и одновременно обеих цепей, приведенные на рис. 7 и 8, приемлемая грозозащита двухцепной линии даже при усилении изоляции на 60-80 % достигается при сопротивлении заземления опор до 25 Ом.

Бестросовая защита по результатам расчетов увеличивает ожидаемое годовое число грозовых отключений от 2,5 до 14 раз в зависимости от величины Лж, поэтому возможность эксплуатации рассматриваемой линии без троса недопустима, если только не применяются дополнительные защитные средства и мероприятия.

'. п„ откл.'год

Рис. 6. Влияние сопротивления опор на п^ -общее число годовых отключений ВЛ 110 кВ: 1 - для ВЛ; 2 - для одновременного отключения обеих цепей

«О 80 !Ск> Цв

Рис. 7. Зависимость п^ =/(/?*,) от уровня изоляции (€г - длины гирлянды изоляторов) при отключении одной цепи.

Рис. 8. Зависимость =/(Дк ) от уровня изоляции (С, - длины гирлянды изоляторов) для одновременного отключения обеих цепей.

О 20 40 «I 80 100

Рассмотрим теперь нетрадиционные способы грозозащиты ВЛ 110 кВ. Подвеска двух тросов на двухцепной линии. На рис. 9 приведена зависимость кратности снижения годового числа грозовых отключений названной линии при сооружении двух тросов над верхними проводами по сравнению с сооружением одного троса. Как видно из этого рисунка, при оснащении ВЛ двумя тросами над верхними проводами, число годовых грозовых отключений линии в среднем уменьшается в 1,5 раза, грозовых отключений одновременно двух цепей - в 1,4 раза

Подвеска по одному тросу над верхними фазами и на уровне нижних фаз. При такой грозозащите ВЛ увеличиваются коэффициенты связи «тросы-провода», существенно уменьшаются волновые сопротивления фазных проводов и общее волновое сопротивление двух тросов. На рис. 10 приведены кратности снижения числа отключений при таком способе грозозащиты по сравнению со случаем сооружения двух тросов над верхними фазами. Как видно, при удалении двух тросов

друг от друга число п^ по сравнению с сооружением двух тросов снижается от 1,5 до 2,3 раз (для одновременного отключения обеих цепей на 30-45 %).

Рис. 9. Кратность снижения числа грозовых отключений ВЛ при двух тросах над верхними проводами: 1 - для всей линии; 2 — одновременные отключения обеих цепей

Рис. 10. Кратность снижения числа грозовых отключений ВЛ при сооружении по одному тросу над верхними фазами и на уровне нижних фаз: 1— дня всей линии; 2 — одновременные отключешм обеих цепей

Рис. 11. Кратности изменения числа грозо- рИс. 12. Кратности изменения числа грозовых

вых отключений ВЛ при установке двух отключений ВЛ при установке двух ПОПН на

ГГОПН на верхних фазах и отсутствии двух верхних фазах и наличии троса на уровне

троса по отношению со случаем сооруже- нижних фаз по отношению со случаем воору-

ния одного троса (/, 2), двух тросов над ження одного троса над верхними фазами (1, Ту,

верхними проводами (3, 4) и одного троса сооружения двух тросов над верхними фазами

над верхними проводами и одного на ^ сооружения одного троса над верхними

уровне нижних проводов (5, б): 1, 3, 5 — фазами и одного на уровне нижних фаз (5, 6) и

для случая отключения ВЛ; 2, 4, 6 —для установки двух ПОПН иа двух верхних фазах

случая отключения одновременно двух без троса (7,8): /, 3,3, 7— для всей ВЛ; 2, 4, 6,

цепей. 8 — одновременно для двух цепей.

Установка ПОПН па верхних фазах при отсутствии тросов. При этом ВЛ оказывается защищенной от обратных перекрытий и от ударов молнии на верхние фазы, находящиеся в наихудших условиях по вероятностям поражения и перекрытия. Число отключений двухцепной ВЛ и одновременного отключения обеих цепей (рис. 11) оказывается в 1,5 раза лучше, чем у базового варианта с одним тросом. Показатели грозозащиты этого варианта практически совпадают с показателями ВЛ с двумя тросами над верхним проводами, но он уступает варианту, в котором ВЛ имеет один трос над верхними проводами и один трос на уровне нижних проводов.

Установка ПОПН на верхних проводах при наличии троса на уровне нижних фаз. Результаты исследования для этого случая приведены на рис. 12. Вариант двухцепной ВЛ при таком расположении средств грозозащиты дает наилучшие показатели. Из рисунка видно, что при подвеске грозозащитного троса на уровне нижних проводов в комплексе с двумя ПОПН на верхних фазах эффект получается (рис. 12) по общему числу грозовых отключений и по числу отключений одновременно обеих цепей. По сравнению с базовым (существующим в настоящее время) вариантом, грозозащита рассматриваемой ВЛ улучшается в 3-4,5 раза в пределах сопротивлений заземления опор /гл, = 10*30 Ом ив~ 2,5 раза при К-т = 40-4-100 Ом.

Отметим, что эти результаты носят общий характер, и, с соответствующей коррекцией, могут быть распространены и на другие ВЛ.

Для определения расстояния, на котором друг от друга должны быть расположены ПОПН без снижения надежности грозозащиты ВЛ в работе предложена формула, полученная на основе приближенного анализа волнового процесса в линии.

= с-т,

1 —

2^2-и.

фнр

600-

где Тф - длина фронта волны;

с - скорость распространения электромагнитной волны (с;

Т Т £

к/

: 300 м/мке);

Рис. 13. К расчету расстояний между двумя ОПН, установленными на опорах линии иоот ■ отстающее напряжение на варисторах ПОПН-1 и ПОПН-2 (рис. 13);

С/осг=2Т2-г/фнр;

Щщ, - наибольшее фазное напряжение линии;

ии = &50% ~ 600 - 50 %-е разрядное напряжение линии.

С учетом равномерности распределения ударов молнии в любое место на отрезке /опн вероятность перекрытия гирлянды изоляторов на этом участке и, соответственно, отношение вероятностей Ртр при наличии ПОПН и Ртр0 при отсутствии ПОПН рассчитывается по формуле:

р I е '

перО и опн

где /„о - ток молнии, соответствующий току, при котором происходит перекрытие изоляции линии при отсутствии ОПН, то есть, напряжение на линии дости-

гает пробивного напряжения изоляции, а /„ - ток молнии, соответствующий условиям в точке удара: эквивалентному сопротивлению в точке удара молнии, и напряжению С/„ ~ 600

Рис. И. Зависимость отношения вероятностей перекрытия изоляции ВЛ 110 кВ,

Ртр - защищенной ОПН, и Ртро ОПН, от отношения ¿/&„„

без

На рис. 14 приведены результаты расчетов, из которых видно, что, при уменьшении расстояния между двумя соседними ОПН, вероятность перекрытия уменьшается очень быстро. При уменьшении -Сот до 1 км (примерно три пролета ВЛ) вероятность перекрытия уменьшается приблизительно в 10-15 раз.

В работе также произведена технико-экономическая оценка применения нетрадиционных методов повышения надежности грозозащиты ВЛ и, в частности установки ПОПН.

Повышение показателя надежности линий, как отмечалось, можно обеспечить реализацией следующих мероприятий:

1. Уменьшение импульсного сопротивления заземления опор.

2. Усиление изоляции линий.

3. Установка ПОПН на опорах линии.

4. Сооружение дополнительного грозозащитного троса на уровне нижних проводов или перенос существующих тросов на уровень нижних проводов.

Каждый из перечисленных способов улучшения грозозащиты линий связан с определенными капитальными затратами, издержками и ущербами. В работе сравнивались 5 вариантов, которые отличались вариантами тросовой защиты и установкой ПОПН вместе с ними или вместо них (см. результаты, представленные на рис. 9 - 12). Для них сопоставлялись лишь соответствующие составляющие годовых приведенных затрат. По результатам сравнения, наихудшим оказался принятый за базовый существующий в настоящее время вариант грозозащиты двухцепной линии. В этом, при существующих сопротивлениях заземления опор на линии (от 2,5 до 52 Ом), имеется один грозозащитный трос над верхними фазами. Лучшими вариантами оказались варианты с установкой на верхних двух фазах подвесных ограничителей перенапряжений ПОПН и по одному грозозащитному тросу или над проводами ВЛ (можно использовать существующий), или, что более эффективно, на уровне нижних проводов.

Таким образом, можно констатировать, что в системах электроснабжения предприятий нефтяной промышленности нетрадиционные методы защиты от перенапряжений являются эффективными мероприятиями для повышения надежности электроснабжения в условиях ВУСГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные практические и научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Для многопроводных воздушных линий СЭС нефтяной промышленности разработаны приближенная и уточненная математические модели распространения волн перенапряжений для многослойной земли с вечной мерзлотой в целях определения деформации волн атмосферных перенапряжений в воздушных линиях.

2. Для подстанций, имеющих протяженные заземлители в многослойной земле, разработаны математическая модель и методика анализа электромагнитных волновых процессов.

3. Для заземлителей предложены сравнительные исследования в разнородных многослойных средах с вечной мерзлотой; предложены математические модели и проведены сравнительные исследования заземлителей электроустановок с учетом их различных конструкций и параметров, а также сопротивлений слоев грунтов.

4. На базе анализа расчетов волновых процессов распространения волн перенапряжений в многоузловых схемах подстанций с учетом выполнения заземляющей сетки подстанции в малопроводящих грунтах, показаны пути упрощения схемы без потери точности расчета, основанные на принципах эквивалентирования.

5. Показатели надежности грозозащиты для подстанций СЭС в районах с высоким удельным сопротивлением фунта (р~р > 1000 Ом-м), определенные с учетом волновых процессов в заземлителях, на 20 - 60 % ниже по сравнению с результатами, полученными для традиционной схемы малыми сопротивлениями заземления. В этих условиях показатель надежности схемы грозозащиты с учетом заземляющего устройства на необходимом для эксплуатации уровне, можно обеспечить с помощью комплексных заземлителей с выносными конструкциями и шлейфами.

6. На основании анализа современных средств грозозащиты подстанций в районах с ВУСГ, исследования волновых процессов в протяженных заземлителях и их эквивалентирования, предложены схемы и конструкции комплексного заземления подстанций и отдельного электрооборудования.

7. Для подстанций систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с ВУСГ повышение надежности схем грозозащиты достигается без существенных дополнительных инвестиций в технические средства, путем:

- установки защитных аппаратов до защищаемого оборудования;

- применения защитных аппаратов с улучшенными характеристиками — ОПН, разрядников с магнитным гашением дуги;

- устройства противовесов длиной не более 30 м, подключаемых к заземляющей сетке или магистрали, со стороны, противоположной месту подключения шлейфа;

- применения каскадных схем грозозащиты.

8. Для систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с ВУСГ на основе нетрадиционных способов и устройств грозозащиты воздушных линии электропередачи, таких, как подвесные ограничители перенапряжений, нестандартные схемы тросовой защиты, вынос защитных аппаратов на линию, предложены решения, мероприятия и рекомендации по повышению надежности электрооборудования.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Гольдштейн В.Г., Сайдова Н.В., Танаев А.К. Уточненное определение интегральных выражений, учитывающих влияние многослойной земли. Вестник СамГТУ. Серия "Физико-математические науки". Выпуск 19. - Самара, 2003. с. 129-133.

2. Гольдштейн В.Г., Сайдова Н.В., Танаев А.К. Математическое моделирование продольных токов смещения и поверхностного эффекта в многослойной земле и проводах линий электропередачи. Вестник СамГТУ. Серия "Физико-математические науки". Выпуск 30. - Самара, 2004. с. 170-178.

3. Гольдштейн В.Г., Танаев А.К., Тихомиров A.A., Шпиц Л.В. Проблемы электромагнитной совместимости при анализе работы заземляющих устройств подстанций. Сб. тез. докл. X Международной научн.-техн. конференции "Радиотехника, электротехника и энергетика". Том 3. МЭИ(ТУ). - М. 2004. с.338.

4. Гольдштейн В.Г., Калабин А.Г., Кузнецов Ю.С., Танаев А.К. Проблемы электромагнитной совместимости на подстанциях, имеющих сложные заземлители. Сб. трудов Всероссийской науч.-техн. конф. Часть 1. Тольяттинский госуниверситет.- Тольятти. 2004. с. 123-127.

5. Гольдштейн В.Г., Танаев А.К. Математическое моделирование электромагнитных помех грозового происхождения на подстанциях высокого напряжения в районах с высокими удельными сопротивлениями грунта. Сб. тез. докл. XI Международной научн.-техн. конференции "Радиотехника, электротехника и энергетика". Том 3. МЭИ(ТУ). - М. 2005. с. 373-374.

6. Гольдштейн В,Г., Сливкин В.Г., Танаев А.К. Расчет сложного заземлителя с учётом многослойной электрической структуры земли. Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 32. - Самара, 2005. с. 144-153.

7. Танаев А.К. Исследование электромагнитной совместимости систем электроснабжения в условия высоких удельных сопротивлений грунта. Сб. тр. V Между-нар. науч.-техн. конф. "Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий". - Мариуполь, Украина. 2005. с. 135-139.

8. Сливкин В.Г., Танаев А.К. Определение погрешности в расчете сопротивления простого заземляющего устройства. Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 37. - Самара, 2005. с. 202-206.

9. Танаев А.К. Техническая оценка электромагнитной совместимости заземляющего устройства ОРУ-220/110 кВ п/ст «Левобережная» ОАО «Самараэнерго Сб. докл. IIой Всероссийской конф. по заземляющим устройствам. Новосибирск, 22-25.03 2005 г. с. 112-116.

Личный вклад автора. Все основные положения диссертации разработаны автором лично. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат разработка математических моделей [1, 2, 3, 5], расчетная часть [6, 8] и обработка результатов исследований [4].

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04 Протокол № 02 от 1.11.2006

Заказ № 1539. Формат 60x84 1/16. Бумага тип. №1. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Самарский государственный технический университет. Типография СамГТУ. 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Танаев, Алексей Кимович

ВВЕДЕНИЕ.

В. 1. Краткая характеристика диссертационной работы.

В.2. Основные положения построения СЭС НП и их защиты от перенапряжений в районах с ВУСГ. \ о

В.З. Анализ исследований надежности электроустановок нефтяной промышленности в районах с ВУСГ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В РАЙОНАХ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ГРУНТА.

1.1. Проблемы деформации волн перенапряжений на подходах линий электропередачи к подстанциям в условиях высоких сопротивлений грунтов

1.2. Математическое моделирование продольных токов смещения и поверхностного эффекта в многослойной земле и проводах линий электропередачи

1.3. Уточнённая математическая модель поверхностного эффекта в многослойной земле.

1.4. Методика анализа грозозащиты В Л 110 кВ.

1.5. Методика анализа грозозащиты подстанций.

1.6. Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ГРОЗОЗАЩИТЫ

ПОДСТАНЦИЙ В РАЙОНАХ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ГРУНТОВ.

2.1. Математические модели анализа волновых процессов и исследования надежности грозозащиты подстанции.

2.2. Построение эквивалентных схем замещения подстанций.

2.3. Алгоритмы анализа перенапряжений в узловых точках подстанций.

2.3.1. Реализация метода эквивалентной волны при определении напряжений в узлах эквивалентной схемы замещения подстанции.

2.3.2. Алгоритм определения узловых напряжений при отсутствии в нем go элементов соединенных с землей.

2.3.3. Алгоритм определения напряжений в узле с емкостью по методу подкасательной.

2.3.4. Алгоритм определения напряжений на нелинейных ограничителях напряжения и вентильных разрядниках.

2.3.5. Алгоритм определения напряжений в узлах при последовательно включенных элементах.

2.3.6. Алгоритм для расчета напряжений в узлах при наличии последовательных элементов и взаимной связи между проводами всех линий, сходящихся в узлы.

2.4. Анализ надежности грозозащиты подстанции.

2.4.1. Показатели надежности грозозащиты и число лет безаварийной работы

2.4.2. Принципы и алгоритмы построения кривой и объема опасных волн.

2.4.3. Критериальная оценка грозоупорности подстанции.

2.5. Учет заземляющего контура при анализе оценки схем грозозащиты подстанций.

2.5. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ПРИ АНАЛИЗЕ ГРОЗОЗАЩИТЫ ПОДСТАНЦИЙ РАСПОЛОЖЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ГРУНТОВ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ.Ю

3.1. Необходимость и принципы реализации протяженных заземлителей . \

3.2. Конструкции и физические процессы в заземляющих устройствах подстанций в районах с высоким удельным сопротивлением грунта iQg

3.3. Исследование перенапряжений в схемах подстанции без учета и с учетом заземлителей в районах с высоким удельным сопротивлением грунта.\ \ \

3.4. Оценка физических условий многолетнемерзлых многослойных грунтов \\

3.5. Построение схем замещения протяженных заземлителей.

3.6. Анализ напряжений вдоль протяженных заземлителей.

3.7. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ГРОЗОЗАЩИТЫ ПОДСТАНЦИЙ В УСЛОВИЯХ ГРУНТОВ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ 1 з

4.1. Конструкции подстанций систем электроснабжения нефтяной промышленности и их особенности в грунтах с высоким удельным сопротивлением

4.2. Математическое моделирование волновых процессов в схемах грозозащиты подстанций с учетом заземляющих устройств.

4.2.1. Результаты расчетов волновых процессов схемах грозозащиты систем электроснабжения нефтяной промышленности.

4.3. Исследование волновых процессов в схемах грозозащиты подстанций с учетом влияния заземляющего устройства.

4.3.1. Особенности волновых процессов в схемах грозозащиты подстанции, с учетом заземляющих устройств.

4.3.2. Частотно-зависимые параметры заземлителя и их влияние в условиях высоких удельных сопротивлениях грунтов.

4.3.3. Скорость распространения волн в схемах грозозащиты и ее влияние на волновой процесс в условиях высоких удельных сопротивлений грунтов

4.3.4. Влияние длины шлейфа на волновые процессы в схеме грозозащиты подстанции.

4.3.5. Учет взаимного влияния между проводами на волновой процесс в схемах грозозащиты подстанции.

4.3.6. Влияние защитных аппаратов и мест их установки на надежность защиты подстанций в условиях высоких удельных сопротивлений грунтов.14 g

4.3.7. Исследования надежности грозозащиты типовых подстанций с учетом заземляющего устройства.

4.4. Анализ надежности грозозащиты подстанций с учетом заземляющего контура в районах с ВУСГ.

4.5. Исследование погрешностей в расчете сопротивления простого заземляющего устройства.

4.6. Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. НЕТРАДИЦИОННЫЕ СРЕДСТВА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЕТЕЙ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В

РАЙОНАХ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ГРУНТА

5.1. Необходимость и основные положения нетрадиционной грозозащиты. \ 57 5. 2. Результаты исследования по нетрадиционной грозозащите ВЛ с помощью ОПН.

5.3. Максимальные расстояния между ОПН на опорах В Л.

5.4. Технико-экономическая оценка установки ПОПН на линиях.\%

5.5. Выводы по пятой главе.

Введение 2006 год, диссертация по электротехнике, Танаев, Алексей Кимович

В.1. Краткая характеристика диссертационной работы

Актуальность темы. В настоящее время развитие нефтяной промышленности в районах Сибири и Крайнего Севера требует создания условий для надежного функционирования систем электроснабжения (СЭС) объектов добычи и транспортировки нефти. Для этого необходимо обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) электрооборудования СЭС при воздействии перенапряжений [1-10].

Особую значимость в этих условиях приобретает решение задач обеспечения надежности защиты от перенапряжений и ЭМС силовых и измерительных трансформаторов, коммутационных аппаратов, реакторов, компенсирующих устройств и электрических машин, устройств связи, автоматики, релейной защиты и систем заземления.

Эксплуатация электрооборудования СЭС в районах с ВУСГ способствует интенсивной выработке его технологических ресурсов. Об этом свидетельствует то, что эксплутационные затраты на ремонт и техническое обслуживание электрооборудования превышают установленные нормативы [1,2,8] более чем на 15% и имеют устойчивую тенденцию к увеличению. Ограниченное финансирование ремонтов и технического обслуживания приводит к неизбежному интенсивному износу электрооборудования, что является дополнительным существенным фактором снижения надежности СЭС. Анализ показывает, что доля нарушений ЭМС из-за перенапряжений, которая определяется названной спецификой электромагнитных процессов, в общем потоке отказов электрооборудования СЭС в районах Сибири и Крайнего Севера [17,35,37,69-73] превышает 30%, и статистика этих нарушений в районах с ВУСГ, по сравнению с Европейской

частью России, имеет устойчивую тенденцию к увеличению.

Актуальность диссертационной работы определяется интенсивным развитием промышленного освоения северных районов России .

Рассмотренные выше положения были сформулированы на основе проведенного обзора и анализа основных теоретических результатов и сопутствующих технических решений по актуальным проблемам работы электрооборудования в районах с ВУСГ, изложенных в исследованиях таких известных ученых и исследователей, как: Костенко М.В., Бургсдорф В.В., Халилов Ф.Х., Якобе А.И., Гринберг Г.А., Ефимов Б.В., Зоммерфельд А., Колечицкий Е.С., Перельман JI.C, R.G. Wasley, L.M.Wedepohl, W.H.Wise и многих других исследователей.

На основе подробного анализа проблем повышения надежности и обеспечения ЭМС электрооборудования СЭС в районах с ВУСГ, можно констатировать, что ряд теоретических и технических задач в этом направлении исчерпывающих решений не имеет. Это легло в основу определения цели и задач диссертации.

Целью диссертации является разработка научных методов повышения надежности защит от перенапряжения электрооборудования систем электроснабжения нефтяной промышленности путем обеспечения электромагнитной совместимости электрооборудования в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов.

Для достижения поставленной цели в работе формулируются и решаются следующие научно-технические задачи:

• Исследование электромагнитных процессов в заземлителях электроустановок в условиях ВУСГ.

• Результаты исследования характеристик заземлителей электроустановок в условиях ВУСГ.

Основные методы научных исследований: использованы методы математического анализа, теории вероятностей, физического и математического моделирования электромагнитных помех в схемах грозозащиты СЭС. Научная новизна:

• Разработана уточненная модель и методика для определения деформации волн атмосферных перенапряжений в воздушных линиях электропередачи с учетом влияний короны и высокого удельного сопротивления грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой;

• Разработана математическая модель и методика анализа электромагнитных волновых процессов для подстанций систем электроснабжения , имеющих протяженные заземлители в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой;

• Разработана математическая модель и метод определения уточненных характеристик заземлителей электрооборудования в системах электроснабжения с учетом высокого удельного сопротивления грунтов с многослойной структурой и вечной мерзлотой;

• Предложены научно обоснованные технические решения по повышению надежности грозозащиты электрооборудования СЭС в районах с высоким удельным сопротивлением грунта с многослойной структурой и вечной мерзлотой, заключающиеся в использовании ПОПН и нестандартных (нетрадиционных) схем тросовой грозозащиты.

Практическая ценность;

• Результаты исследований предложены и используются в ОАО «НК Роснефть», ООО «Ноябрьскэнергонефть» (г. Ноябрьск), ОАО «Проект-электро» (г. Самара), ЗАО «Самарский Электропроект» и ОАО «Волжская Межрегиональная Распределительная Компания» для использования при проектировании и эксплуатации электрооборудования СЭС в районах с ВУСГ.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на ХШ-ой межвуз. конф. "Математическое моделирование и краевые задачи" (Самара, 2003), на Всероссийской науч.-техн. конф. ТГУ (Тольятти, 2004), на X и XI-ой Международной научн.-техн. конференции "Радиотехника, электротехника и энергетика" МЭИ (ТУ) (Москва, 2004 и 2005), на V-ой Международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (Мариуполь, 2005), на П-ой Всероссийской конф. по заземляющим устройствам (Новосибирск, 2005).

Реализация результатов работы: результаты диссертации в виде рекомендаций по применению новых средств защиты от перенапряжений, мероприятий, математического и программного обеспечения переданы для использования в практике проектирования систем электроснабжения ОАО «Проект-электро» (г.

Самара) и ОАО «Самарский Электропроект» (г. Самара).

Разработанные методы моделирования и расчета волновых переходных процессов в схемах подстанций и систем электроснабжения используются в учебном процессе на кафедре "Автоматизированные электроэнергетические системы" Самарского государственного технического университета, Петербургского энергетического института повышения квалификации, Самарской Государственной академии путей сообщения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержит 191 стр. основного текста, список использованной литературы из 125 наименований.

Заключение диссертация на тему "Повышение надежности защиты от перенапряжений систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов"

5.5. Выводы по пятой главе

1. Результаты исследований, проведенных для BJI110 кВ, расположенной в районе с ВУСГ, показывают, что защита от перенапряжений BJI, снабжающих потребителей нефтяной промышленности, нуждается в усовершенствовании. Это особенно касается грозозащиты двухцепных линий, а также подстанций, подключаемых к этим линиям.

2. Проведен анализ физических и технических факторов, влияющих на показатель надежности грозозащиты BJI в районах с ВУСГ.

3. Выполнен расчет максимального расстояния между ПОПН.

4. Показано, что применение ПОПН значительно улучшит грозозащиту В JI.

5. Разработаны рекомендации по защите от перенапряжений и эксплуатации защитных средств и аппаратов в условиях ВУСГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Принятые интерполяционные методики деформации волн значительно упрощают процесс и существенным образом сокращают трудоемкость вычисления.

3. Для подстанций, имеющих протяженные заземлители в многослойной земле, разработаны математическая модель и методика анализа электромагнитных волновых процессов.

4. Для заземлителей предложены сравнительные исследования в разнородных многослойных средах с вечной мерзлотой; предложены математические модели и проведены сравнительные исследования заземлителей электроустановок с учетом их различных конструкций и параметров, а также сопротивлений слоев грунтов.

5. На базе анализа расчетов волновых процессов распространения волн перенапряжений в многоузловых схемах подстанций с учетом выполнения заземляющей сетки подстанции в малопроводящих грунтах, показаны пути упрощения схемы без потери точности расчета, основанные на принципах эквивалентирования.

6. Показатели надежности грозозащиты для подстанций СЭС в районах с высоким удельным сопротивлением грунта (ргр > 1000 Ом-м), определенные с учетом волновых процессов в заземлителях, на 20 - 60 % ниже по сравнению с результатами, полученными для традиционной схемы малыми сопротивлениями заземления. В этих условиях показатель надежности схемы грозозащиты с учетом заземляющего устройства на необходимом для эксплуатации уровне, можно обеспечить с помощью комплексных заземли-телей с выносными конструкциями и шлейфами.

7. На основании анализа современных средств грозозащиты подстанций в районах с ВУСГ, исследования волновых процессов в протяженных заземлителях и их эквивалентирования, предложены схемы и конструкции комплексного заземления подстанций и отдельного электрооборудования.

8. Для подстанций систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с ВУСГ повышение надежности схем грозозащиты достигается без существенных дополнительных инвестиций в технические средства, путем:

- установки защитных аппаратов до защищаемого оборудования;

- применения защитных аппаратов с улучшенными характеристиками - ОПН, разрядников с магнитным гашением дуги;

- применения каскадных схем грозозащиты.

9. Для систем электроснабжения нефтяной промышленности в районах с ВУСГ на основе нетрадиционных способов и устройств грозозащиты воздушных линии электропередачи, таких, как подвесные ограничители перенапряжений, нестандартные схемы тросовой защиты, вынос защитных аппаратов на линию, предложены решения, мероприятия и рекомендации по повышению надежности электрооборудования.

Библиография Танаев, Алексей Кимович, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. - СПб.: Изд-во ДЕАН, 2004.

2. Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений / Под ред. Н.Н. Тиходеева. СПб.: Изд-во ПЭ-ИПК Минтопэнерго РФ, 1999.

3. Техника высоких напряжений: Учеб. пособие / Под ред. Г.С. Кучинско-го. СПб.: Энергоатомиздат, СПбО, 2003.

4. Альбокринов B.C., Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х. Перенапряжения и защита от них в электроустановках нефтяной промышленности. Самара: Изд-во СамГТУ, 1997.

5. Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х., Бобров В.П. Перенапряжения и защита от них в электрических сетях 35-220 кВ. Самара: СамГТУ, 2001.

6. ГОСТ 13109-97. Международный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения". Минск, 1997.

7. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95) "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний". Взамен ГОСТ 30376-95/ГОСТ Р 50627-93.

8. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20-501-95. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 15 издание, переработанное и дополненное, с изменениями, утверждёнными Минтопэнерго России 11.02.2000 и 17.02.2000.

9. Халилов Ф.Х., Гордиенко А.Н., Свергин А.А., Новоселов Ю.Б. Улучшение грозозащиты В Л 110 кВ с помощью подвесных ограничителей перенапряжений // Энергетика Тюменского региона. 2005. - № 4.

10. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К. и др. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике./ Под ред. А.Ф. Дьякова.-М.: Энергоатомиздат, 2003.- 768 е., ил.

11. И. Крыжановский В.В., Новикова А.Н. Область рационального использования подвесных ОПН (ОПНЛ) для повышения грозозащиты В Л 110 и 220 кВ // Научные аспекты и актуальные проблемы разработки, производства, испытаний и применения ОПН. СПб., 2001.

12. Кадомская К.П., Рейхард А.А. Повышение надежности эксплуатации изоляции воздушных линий при установке ОПН на опорах. СПб., 2001.

13. Гайворонский А.С., Клепиков А.В. Разрядники подвесного исполнения с внешним искровым промежутком для защиты изоляции ВЛ от грозовых перенапряжений (опыт разработки и применения). СПб., 2001.

14. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Грозозащита подстанций и электрических машин высокого напряжения. Серия "Электрические станции и сети" (Итоги науки и техники). ВИНИТИ. М.,1987, 13.- 112 с.

15. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Грозозащита линий высокого напряжения переменного тока // Итоги науки и техники. Изд-во ВИНИТИ. Сер. Электрические станции и сети. 1984. Т. 12.

16. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Заземления в сетях высокого напряжения и средства защиты от перенапряжений. Л., ЛПИ, 1983. - 72 с.

17. Гольдштейн В.Г., Покровский А.В., Халилов Ф.Х. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных грозовых перенапряжений на подстанциях 110 кВ.//Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1977, №3.

18. Александров Г.Н. Ограничение перенапряжений в электрических сетях : Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Центра подготовки кадров РАО «ЕЭС России» / СЗФ АО «ГВЦ энергетики», 2003.

19. Алиев Ф.Г., Багаутдинов Г.А., Халилов Ф.Х. Защита электроустановок горных предприятий от грозовых и внутренних перенапряжений. Свердловск: Изд-во Свердлов, горн, ин-та, 1991.

20. Бобров В.П., Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х. Перенапряжения и защита от них в электрических сетях 110-750 кВ. Москва: Энергоатомиздат, 2005.

21. Атакишиев Т.А., Бабаев Р.В., Барьюдин А.А. и др. / Под ред. Т.А. Ата-кишиева Электроэнергетика нефтяных и газовых промыслов. — М.: Недра, 1988

22. Иманов Г.М., Пухальский А.А., Халилов Ф.Х., Таджибаев А.И. Защита электрических сетей предприятий нефти и газа от перенапряжений. -СПб.: Изд-во. Петербург, энергет. ин-та повышения квалификации Минтопэнерго России, 1999.

23. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1984.

24. Новоселов Ю.Б., Росляков В.П., Шпилевой В.А. Электрификация нефтяной и газовой промышленности Западной Сибири. М.: Недра, 1980.

25. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Под ред. Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина, А.И. Таджибаева. СПб. : Изд-во Петербург, энергет. ин-та повышения квалификации Минтопэнерго РФ, 1997.

26. Гиндулин Ф.Х., Гольдштейн В.Г., Дульзон А.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения в сетях 6-35 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1986.

27. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -М.: Энергоатомиздат, 2001.

28. Carson J.R. Wave propagation in overhead wires with ground return, BSTJ, vol. 5, №4,1926.

29. Костенко M.B., Перельман Л.С. К расчёту волновых процессов в многопроводных линиях//Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1963. №6.

30. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы сумм, интегралов, сумм, рядов ипроизведений. -М.: ГИФМЛ, 1962.

31. Танаев А.К., Гольдштейн В.Г., Сайдова Н.В. Уточненное определение интегральных выражений, учитывающих влияние многослойной земли. Вестник СамГТУ. Серия "Физико-математические науки". Выпуск 19. Самара, с. 129-133,2003.

32. Танаев А.К., Гольдштейн В.Г., Калабин А.Г., Кузнецов Ю.С. Проблемы электромагнитной совместимости на подстанциях, имеющих сложные за-землители. Сб. трудов Всероссийской науч.-техн. конф. Часть 1. ТГУ. Тольятти, с. 123-127,2004.

33. Танаев А.К., Гольдштейн В.Г., Сливкин В.Г. Расчет сложного заземлителя с учётом многослойной электрической структуры земли. Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 32. -Самара, с. 144-153, 2005.

34. Танаев А.К., Сливкин В.Г. Определение погрешности в расчете сопротивления простого заземляющего устройства. Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 37. -Самара, с. 202-206,2005.

35. Танаев А.К. Техническая оценка электромагнитной совместимости заземляющего устройства ОРУ-220/110 кВ п/ст «Левобережная» ОАО «Са-мараэнерго». Сб. докл. II— Всероссийской конф. по заземляющим устройствам. Новосибирск, с. 112-116. 22-25.03 2005 г.

36. Wedepohl L.M., Wasley R.G. Wave propagation in multiconductor lines. Calculation of series impedance for multilayer earth. Proc. IEE, vol. 113, №4, 1966.

37. Wise W.H. Propagation of high frequency currents. Proc. IRE, vol.22, 1934.

38. Половой И.Ф., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Внутренние перенапряжения на изоляции высокого и сверхвысокого напряжения. Л.: Энерго-атомиздат; ЛО, 1989.

39. Долгинов А.И. и др. Расчет переходных процессов в электрических системах на ЭЦВМ. М.: Госэнергоиздат, 1986.

40. Потужный А.К., Фертик СМ. Затухание волн высокого напряжения в 110 кВ линии электропередачи. Электричество, 1946, №6, с.52-58.

41. Потужный А.К., Фертик С.М. Затухание волн высокого напряжения в 35 кВ линии. Электричество, 1938, М, с. 29-38.

42. Костенко М.В., Ефимов Б.В., Зархи И.М., Гумерова Н.И. Анализ надежности грозозащиты подстанций. Л.: Наука, 1981. -126 с.

43. Жаков Е.М. Исследование волновых процессов на подстанциях с помощью синхрографа. Электричество, 1969, №6, с.41-46.

44. Созинов А.В., Халилов Ф.Х. Анализатор переходных процессов в протяженных цепях. Информ. листок ЛенЦНТИ, №1115-79.

45. Ефимов Б.В., Зархи И.М., Зотов S.B., Невретдинов Ю.М., Покровский А.В., Халилов Ф.Х. Исследование эффективности противовесов в грозозащите подстанций при высоком удельном сопротивлении грунта. Электрические станции, 1980, №4, с.54-57.

46. Костенко М.В., Перельман Л.С, Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. -М.: Энергия, 1973. 272 с.

47. Зоммерфельд А.Электродинамика. -М.: ИИЛ, 1968.

48. Сливкин В.Г. Электромагнитная совместимость электрооборудования ин-формационных технологий при воздействии импульсных электромагнитных помех: Автореф. канд. техн. наук. Самара, 2004. - 22 с.

49. Якобе А.И., Ослон А.Б., Станкеева И.Н. Метод расчета сложных заземлителей в многослойной земле. // Электричество. 1981. № 5. С. 27 33.

50. Бургсдорф В.В., Якобе А.И. Заземляющие устройства электроустановок. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 400 с.

51. Коструба С.И. Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств. -М.: Энергия, 1972. 168 с.

52. Колечицкий Е.С. Основы расчета заземляющих устройств М.: Изд-во МЭИ, 2001.-48 с.

53. Костенко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л., Ефремов И.А. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения. Ленинград. Наука: 1988. -303 с.

54. Покровский А.В. Исследование влияния конструктивных особенностей линий электропередач на деформацию волн атмосферных перенапряжений и на надежность грозозащиты подстанций СВН: Дис.канд.техн.наук. -Л.: 1978.- 191 с.

55. Джуварлы Ч.М., Джафаров Э.М. Математическое моделирование поверхностного эффекта в земле при расчетах переходных процессов в ЛЭП на ЭЦВМ. Изв. ВУЗов. Нефть и газ, 1970, №6, с.89-93.

56. Бикфорд Дж. П., Мюлине Н., Рид Дж. Р. Основы теории перенапряжений в электрических сетях. М.: Энергия, 1981. -163 с.

57. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. -М.: Иностр. литература, 1955. 715 с.

58. Техника высоких напряжений /Под ред. Костенко М.В. М,: Высшая школа, 1973. - 528 с.

59. Рябкова Е.Я. Заземления в установках высокого напряжения. М.: Энергия, 1978.-225 с.

60. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: изд-во Наука, 1967. -608 с.

61. Техника высоких напряжений /Под ред. Л.И.Сиротинского, Ч.Ш, вып. 1. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. 368 с.

62. Лавров Г.А., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. М.: Советское радио, 1965. - 472 с.

63. Вайнер А.Л. Заземляющие устройства подстанций. В кн.: Тезисы докл. X - го Всесоюзн. совещания по заземлениям. 1958, с.3-9.

64. Невретдинов Ю.М. Оптимизация схем грозозащиты подстанций высокого напряжения от набегающих по линиям грозовых волн в районах с высоким удельным сопротивлением грунта: Дис. канд.техн. наук. Л., 1980. - 272 с.

65. А.С. № 913518 СССР. Подстанция высокого напряжения / М.В. Костенко, Ю.М. Невретдинов, Ф.Х. Халилов. Опубл. в Б.И., 1982, № ю, с. 1-3.

66. Костенко М.В., Невретдинов Ю.М., Халилов Ф.Х. Грозозащита электрических сетей в районах с высоким удельным сопротивлением грунта. Л.: Наука, 1984.- 112 с.

67. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. -М.: Энергоатомиздат, 2001.

68. Маркявичюс Л. В. Учет коронирования проводов линий электропередачи при исследовании внутренних перенапряжений на ЭЦВМ // Тр. ЛПИ 1968. №291. С. 45-48

69. Carson J.R. Wave propagation in overhead wires with ground return, BSTJ, vol. 5, №4,1926.

70. Костенко М.В., Перельман JI.C. К расчёту волновых процессов в много проводных линиях//Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1963. №6.

71. Wise W.H. Propagation of high frequency currents. Proc. IRE, vol.22, 1934.

72. Гринберг Г.А., Бонштедт Б.А. Основы точной теории волнового поля линии передачи, ЖТФ, том XXXIV, вып. 1, 1954.

73. Перельман JI.C. Уточнение теории распространения волн вдоль многопроводной линии в связи с некоторыми техническими задачами// Известия НИИПТ. 1963. вып. 10.

74. Перельман JI. С. Влияние провисания проводов на распространение волн вдоль линии электропередачи // Электричество. 1968. № 2. с. 59-65.

75. Перельман JI. С. Таблицы интегралов Карсона для использования в расчетах волновых процессов в линиях с учетом земли // Изв. НИИПТ. 1965. № 11. С. 349-360.

76. Кайданов Ф.Г., Костенко М.В, Перельман С.С. Численное определение волновых параметров и анализа погрешностей решения телеграфных уравнений на примере двухпроводной линии электропередач // Электричество. 1965. №3. с. 15-21.

77. Костенко М, В. Атмосферные перенапряжения и грозозащита высоковольтных установок. JL; М.: ГЭИ, 1949. 330 с.

78. Кузнецов И. Ф., Каган В. Г., Малаян К. Р. Метод измерения электрических параметров витых многопроволочных проводов воздушных линий в диапазоне высоких частот//Электричество. 1968. № 1. С. 10-12.

79. Костенко М. В. Влияние импульсного коронного разряда на коэффициенты связи и волновые сопротивления многопроводной линии//Изв. АН СССР. Энергетика и трансп. 1986. № 1. С. 53-64.

80. Костенко М. В. Приближенная аппроксимация монотонных функций способом «предельных точек»//Изв. вузов. Энергетика. 1978. № 9. С. 35-44.

81. Костенко М. В. Построение приближенных формул для решения электротехнических задач по способу «предельных точек» // Электричество. 1982. №9. С. 72-77.

82. Мессерман Д.Г., Перельман JI.C. Расчет модальных параметров многопроводных линий электропередач// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. № 1, С. 9-17.

83. Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. М.; JL: Изд-во АН СССР. 1948. 727 с.

84. Carson J. R. Wave-propagation in overhead wires with ground return// BSTJ. 1926. Vol. 5, N4.

85. Кайданов Ф. Г., Костенко M. В., Перельман Л. С. Численное определение волновых параметров и анализ погрешности решения телеграфных уравнений на примере двухпроводной линии электропередачи // Электри-чество.1965.№З.С. 15-21.

86. Костенко М. В. Взаимные сопротивления между воздушными линиями с учетом поверхностного эффекта в земле // Электричество. 1965. № 10. С. 29-34.

87. Wedepohl L. М., Wasley R. G. Wave-propagation in multiconductor overhead lines. Calculation of series impedance for multilayer earth // Proc. IEE. Power Record. 1966. Vol. 113, N 4. P. 27-32.

88. Тиходеев H.H., Шур C.C. Изоляция электрических сетей. JI. Энергия (Ленингр. отд.). 1975. С. 286.

89. Потужный А. К., Фертик С. М. Затухание волн очень высокого напряжения в 110 кВ линии электропередачи//Электричество. 1946. № 6. С. 52-57.

90. Фертик С. М. Индуктированные блуждающие волны в трехфазной не-транспонированной линии передачи// Сб. Харьков, электротехн. ин-та. 1948 Вып. 7. С. 319-327.

91. Wagner С. F., Gross I. W., Lloud В. L. High-voltage impulse tests on transmission lines//PAS. 1954. Vol. 4. P. 196.

92. Машкиллейсон Л. E., Гей В. В., Зайенц С. Л., Костенко М. В. Исследование импульсной короны// Тр. ЛПИ. 1941. № 2. С. 89-102.

93. Гей В. В., Зайенц С. Л., Костенко М. В. Импульсная корона. // Тр. ЛПИ. 1947. №5. С. 99-110.

94. Бочковский Б. Б. Импульсная корона на одиночных и расщепленных проводах// Электричество. 1966. № 7. С. 22-27.

95. Богатенков И. М., Гумерова Н. И., Костенко М. В. и др. Вольт-кулоновые характеристики короны на расщепленных проводах при импульсном напряжении// Тр. ЛПИ. 1974. № 340. С. 8-13.

96. Костенко М. В. Деформация волн перенапряжений на проводах воздушных линий вследствие импульсной короны// Электричество. 1946. № 1. С. 65-69.

97. Костенко М. В., Ефимов Б, В., Зархи И. М., Гумерова Н. И. Анализ надежности грозозащиты подстанций. Л.: Наука. 1981. 127 с.

98. Пик Ф. Диэлектрические явления в технике высоких напряжений. М.; Л.: Госэнергоиздат. 1934. 362 с.

99. Костенко М. В., Мессерман Д. Г. Деформация волн грозовых перенапряжений в линиях передачи сверх- и ультравысокого напряжения при большой длине пробега // Изв. АН СССР. Энергетика и трансп. 1987. № 2.

100. Костенко М. В. Волновое сопротивление коронирующего провода и коэффициенты связи между проводами ЛЭП // Изв. АН СССР. Энергетика и трансп. 1982. №3. С. 71-81.

101. Базелян Э. М., Горин Б. Н., Левитов В. И. Физические и инженерные основы молниезащиты. Л.: Гидрометеоиздат. 1978. 223 с.

102. Костенко М. В., Богатенков И. М., Михайлов Ю. А., Халилов Ф. X. Грозозащита линий высокого напряжения переменного тока // Итоги науки и техники. Сер. «Электрические станции и сети». М.: ВИНИТИ, 1984. Т. 12. 109 с.

103. Левинштейн М. Л. Операционное исчисление в задачах электротехники. Изд. 2-е. Л.: Энергия, 1972. 358 с.

104. Костенко М. В. Деформация волны в многопроводной линии вследствие сопротивления земли и проводов // Электричество. 1961. № 6. С. 5-10.

105. Березин И. С, Жидков Н. П. Методы вычислений. Изд. 2-е. М.: ГИФТЛ, 1962. Т. 2. 639 с.

106. Электротехнический справочник: (В 3-х т.). Том. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1980. 518 с.

107. Wedepohl L. M., Wilcox D. J. Transient analysis of underground power transmission systems. System model and wave-propagation characteristics // Proc. Inst. El. Eng. 1973. Vol. 120, N 2. P. 253-260.

108. Wedepohl L. M., Wilcox D. J. Estimation of transient sheath of overvoltages in power cable transmission systems // Proc. Inst. El. Eng. 1973. Vol. 120, № 8. P. 877882.

109. Pollaczek F. Sur le champ product par un conducteur simple infiniment long parcouru pur un courant alternative // Rev. Gen. Elec. 1931. Vol.29. P. 851 867.

110. Костенко M. В., Богатенков И. M., Михайлов Ю. А., Халилов Ф. X. Физика грозового разряда и грозозащита линий электропередачи: Уч. пособие. Л.: ЛПИ, 1982. 78 с.

111. Долгинов А.И., Левина Л.С, Ступель А.П., Шатин B.C. Расчет переходных процессов в электрических системах на ЭЦВМ. М.: Энергия, 1968.101 с.

112. Попов С. М. Оценка доли опасных волн напряжения, возникающих в пределах опасной зоны при прорывах тросовой защиты // Тр. ВНИИЭ. 1969. Вып. 36. С. 78-88.

113. Александров Г. Н. Коронный разряд на линиях электропередачи. М.: Энергия, 1964. 228 с.

114. Гусева Л. А., Ковалев Б. И. Комплекс стандартных подпрограмм для расчетов электромагнитных переходных процессов в электрических системах на ЦВМ БЭСМ-4 // Тр. СибНИИЭ. 1975. Вып. 28. С. 73-85.

115. Маркявичюс Л. В. Учет коронирования проводов линий электропередачи при исследовании внутренних перенапряжений на ЭЦВМ // Тр. ЛПИ 1968. №291. С. 45-48.

116. Bucholec J., Kasperski R. Linie kablowe z pozaczeniami krizyjacymi pow-loki // Sieci kablowe 110 kB : II seminarium. Gliwice, 1976. С 24-28.

117. Вольпов К.Д., Созинов A.B., Халилов Ф.Х. Результаты измерения входной емкости электрооборудования 6-750 кВ // Электрические станции. 1982.-№ 9.

Похожие работы

Электротехника
05.09.00