автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка мероприятий повышения надежности эксплуатации электрооборудования нефтяной отрасли при воздействиях перенапряжений

На правах рукописи

0050485«^

ДРОНОВ Андрей Петрович

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ЯНВ 2013

Самара - 2012

005048594

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные электроэнергетические системы» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет».

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

ГОЛЬДШТЕИН Валерий Геннадьевич

доктор технических наук, профессор ЕФИМОВ Борис Васильевич доктор технических наук, профессор, Центр физико-технических проблем энергетики Севера Учреждения Российской академии наук Кольского научного центра РАН (г.Апатиты), директор ВЕДЕРНИКОВ Александр Сергеевич кандидат технических наук, доцент, Самарский государственный технический университет (г.Самара), заведующий кафедрой «Электрические станции» Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт» (г.Москва)

Защита состоится 25 декабря 2012 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, д.18, корпус №1, аудитория №4 (учебный центр СамГТУ-Электрощит).

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04; тел.: (846) 242-36-90, факс (846) 278-44-00; e-mail: aleksbazarov@yandex.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «СамГТУ» (443100, г.Самара, ул.Первомайская, д.18, корпус №1)

Автореферат разослан 23 ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.217.04,

доктор технических наук, доцент

А.А. Базаров

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 1.1. Актуальность темы. Работа технологического оборудования нефтяной отрасли в целом, его безаварийность и эксплуатационная гибкость полностью зависит от надежности и качества электроснабжения. Задачи развития электросетевого комплекса на современном этапе имеют наивысшие приоритетные оценки, как в отрасли, так и в целом в электроэнергетике. Они в значительной мере связаны с повышением его энергоэффективности, энергосбережения, модернизации оборудования и его эксплуатации в технологических процессах бурения, добычи, транспорта и переработки энергоносителей.

Все это объединяет общее научно-техническое направление - создание отраслевых интеллектуальных («умных») электрических сетей и систем электроснабжения (ЭССЭ), как активно-адаптивных электротехнических комплексов (ААЭТК). Ряд федеральных и отраслевых форумов и совещаний констатировал необходимость кардинального улучшения в ААЭТК обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) линий электропередачи и подстанций (ЛЭП и ПС) при разнообразных эксплуатационных физических воздействиях (ЭФВ).

Для этого, в частности, необходимы исследования в области изучения перенапряжений для разработки мероприятий и средств защиты электрооборудования ЭССЭ предприятий нефтяной отрасли, связанные с разработкой новых методов исследования и их многочисленными применениями.

Среди научно-технических задач этой проблемы значительное место занимает научное обоснование и практическая реализация интеллектуального нового подхода к управлению параметрами перенапряжений, то есть их гарантированному ограничению до величин, допустимых для электроустановок 6 35 кВ ЭССЭ нефтяной отрасли.

Это особенно необходимо в связи с общим старением действующего электрооборудования, которое должно надежно работать вместе с современными электроустановками. Кроме того, актуальны модернизация и усовершенствование средств и мероприятий по защите от внешних грозовых и внутренних перенапряжений.

Это, в частности, - проблемы, связанные с широким внедрением и распространением таких новых устройств, мероприятий и аппаратов как: вакуумной и элегазовой коммутационной аппаратуры; реклоузеров; нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), изолированных (защищенных) проводов; длин-ноискровых и мультикамерных разрядников и др. Сказанное выше определяет актуальность проблем и темы настоящей диссертационной работы.

Цель работы разработка и внедрение в электроснабжении нефтяной отрасли новейших технологий, мероприятий и средств для целенаправленного ограничения параметров ЭФВ в виде перенапряжений для улучшения обеспечения ЭМС, которое непосредственным образом работает на повышение энергоэффективности и надежности ЭССЭ нефтяной отрасли. Для реализации этой цели проведены аналитические, компьютерные и экспериментальные исследования процессов возникновения и развития перенапряжений и их эффективного ограничения.

Задачи работы, сформулированные в соответствие с ее целью.

1. Уточненный анализ аварийности электрооборудования вследствие внешних и внутренних перенапряжений, необходимый для построения моделей и проведения исследования переходных процессов, возникающих при электромагнитных возмущениях в сетях 6 -г- 35 кВ нефтяной отрасли для глубокого ограничения уровней внешних и внутренних перенапряжений до величин, безопасных даже для изношенного электрооборудования.

2. Разработка и усовершенствование средств и методов защиты подстанций от прямых ударов молнии и глубокого ограничения волн перенапряжений, набегающих с ЛЭП.

3. Разработка методов системного комплексного применения модернизированных методов и средств защиты от перенапряжений ЛЭП 6 35 кВ таких, как нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), длинноискровые и мультикамерные разрядники и др.

Научная новизна работы заключаются в следующем.

1. Системный комплексный подход к глубокому ограничению перенапряжений в ЭССЭ нефтяной отрасли, как целевому управлению их параметрами с помощью совместного применения новых и существующих средств, мероприятий и защитной аппаратуры.

2. Научное обоснование предельных кратностей перенапряжений как граничных условий (критериев) ЭМС при названных электромагнитных переходных процессах, в котором ключевым звеном являются новые представления о средствах, мероприятиях и защитной аппаратуре.

3. Предложены принципы и пути реализации применения в системах защиты от перенапряжений таких элементов, как новые типы вакуумной и элегазовой коммутационной аппаратуры, реклоузеры, ОПН, изолированные (защищенные) провода, длинноискровые и мультикамерные разрядники и др.

Практическая ценность работы определяется тем, что на основе полного и систематического исследования перенапряжений в сетях отрасли разработаны практические рекомендации по обеспечению надежной работы электротехнических комплексов (ЭТК), составленных из нового и изношенного оборудования. Анализ полученных теоретических результатов может быть использован для повышения надежности оборудования нефтяной отрасли, так как позволяет на уровне модернизации и создания новых ЭТК оценить и выбрать целесообразные варианты защиты от возникающих перенапряжений. Основные положения, выдвигаемые на защиту.

1. Построение моделей для проведения исследования переходных процессов, возникающих при электромагнитных возмущениях в ЭССЭ 6 35 кВ нефтяной отрасли на основе уточненного анализа аварийности электрооборудования вследствие внешних и внутренних перенапряжений.

2. Усовершенствованные математические модели защиты линий электропередачи, подстанций средних классов напряжения и высоковольтных электрических машин от грозовых перенапряжений.

3. Научное обоснование подходов к грозозащите собственно В Л 6 + 35 кВ и грозозащите их ослабленных мест, например, пересечений ВЛ (воздушных линий) между собой, пересечений ВЛ с реками, железной дорогой и др.

4. Разработка математических моделей и характеристик перенапряжений, возникающих на изоляции электроустановок и связанных с работой коммутационных аппаратов.

Объектом исследования являются электроустановки нефтяной промышленности, современные коммутационные и защитные аппараты (ЗА), в частности, ОПН, длинноискровые и мультикамерные разрядники и др., как наиболее эффективные устройства защиты от перенапряжений в электрических сетях.

Основные методы научных исследований. При проведении работы использованы методы математического анализа, математического моделирования, теории вероятностей и статистической обработки информации. Теоретические исследования сопровождались разработкой математических моделей и методик. Экспериментальные и статистические исследования проводились и опираются на реальные условия и данные эксплуатации.

Достоверность полученных результатов исследований определяется корректным использованием соответствующего математического аппарата, сертифицированных вычислительных программных комплексов, обоснованностью принятых допущений и подтверждается удовлетворительным совпадением результатов расчетов и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на международных и российских научно-технических конференциях и семинарах: «Радиотехника, электротехника и энергетика» МЭИ (ТУ), (Москва, 2009-2011г.г.); «Будущее современной энергетики» (Нижний Новгород, 2009г.); «Проблемы повышения энергоэффективности и надежности электрических сетей и систем электроснабжения предприятий нефти и газа» (Самара, 2010г.); «Электроэнергетика глазами молодежи»», (Екатеринбург, 2010г.); «Кибернетика электрических систем», (Новочеркасск, 2009-20Юг.г.); «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах», (Пенза, 2011г.).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации в виде рекомендаций по применению новых средств защиты от перенапряжений, мероприятий, математического и программного обеспечения переданы в подразделения ОАО «Роснефть», в частности, ОАО «Самаранефтегаз», «Нижневартовскнефтегаз», и др., а также для использования при проектировании 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, Петербургского энергетического института повышения квалификации, Оренбургского государственного университета и др.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 11 печатных работах, опубликованных автором лично и в соавторстве.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 105 наименований, содержит 266 стр. основного текста.

П. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даны определения актуальности и цели настоящей работы. На этой основе сформулированы задачи исследования и даны сведения о ее научной новизне и практической значимости. Кроме того, приводятся аргументы, подтверждающие достоверность результатов выполненных исследований, краткая информация об объектах исследования, использованных для этого методах и организациях, в которых происходило внедрение результатов исследований. Также приведены сведения об апробации работы на международных и всероссийских конференциях и семинарах, публикациях, в которых освещено содержание работы по существу и структуре диссертации.

В первой главе «Характеристики сетей 6 35 кВ и перенапряжений в них» приведена структура электроснабжения нефтедобычи и анализ эксплуатационных характеристик ЭССЭ 6 ^ 35 кВ такие, как удельная аварийность BJI (откл. в год/100 км) распределительных сетей на территории СНГ и в других странах для различных номинальных напряжений, видов электроустановок (трансформаторы, ЛЭП, электродвигатели и др.), причин нарушений и т.д. Констатируется очень высокий уровень аварийности электрооборудования вследствие эксплуатационных физических воздействий (ЭФВ) в виде внешних и внутренних перенапряжений.

Научным обоснованием анализа аварийности и выработки мероприятий по повышению надежности и снижению рисков отказов являются положения теории ЭМС. С позиций ЭМС опасность перенапряжений для изоляции определяется запасами ее электрической прочности, а возможные последствия ЭФВ — их энергетической насыщенностью и техническим состоянием электроустановки, среди которых до 70% устарели морально и физически.

На этой основе дается развернутое обоснование проблем и направлений исследований, настоящей работы.

Анализ опыта эксплуатации показывает, что количество коммутаций в значительной степени зависит от назначения технологического агрегата, приводом которого служит электродвигатель. По этой причине оно изменяется в широких пределах: от нескольких коммутаций до сотен и тысяч в год.

Одной из причин возникновения перенапряжений в сетях 6 + 35 кВ являются замыкания на землю, причины которых часто не зависят от протяженности cera. В кабельных сетях они связаны с повреждениями концевых и соединительных муфт, линейных выключателей и разъединителей, в воздушных сетях - повреждениями коммутационной аппаратуры и ударами молнии.

В работе рассмотрена классификация перенапряжений, позволяющая создать экономически целесообразную защиту от них для ЭТК нефтяной отрасли. Эта защита повышает надежность и снижает риски отказов ЭССЭ. В работе обоснованы современные системные, оптимизационные, превентивные мероприятия, средства и рекомендации, основанные на конструктивных, методиче-

ских и других решениях, современных аппаратах и установках. С этой целью предлагаются схемы замещения и расчетные процедуры для анализа процессов возникновения, распространения и ЭФВ в виде перенапряжений и их ограничения с помощью предлагаемых мероприятий, устройств, схем и ЗА (защитных аппаратов).

Во второй главе «Грозозащита подстанций и электрических машин» констатируется, что директивные документы, определяющие комплекс мероприятий и средств защиты от перенапряжений подстанций средних классов напряжения и высоковольтных электроустановок в современных условиях не в полной мере удовлетворяют требованиям эксплуатации. Это требует, с одной стороны, уточнения и усовершенствования методов анализа процессов, связанных с перенапряжениями и их математических описаний, а, с другой стороны, разработки и широкого внедрения новых подходов и оборудования, отвечающих высоким современным требованиям.

В частности, в директивных документах по защите от ударов молнии в территорию подстанции речь в основном идет о весьма редких случаях их прорыва через защиту. Однако весьма часты попадания молнии в молниеотводы, установленные на трансформаторных или шинных порталах, отдельно стоящие, а также тросовые молниеотводы, выполняемые в виде воздушных перемычек между отдельными частями подстанции. При этом возникают: перекрытия по воздуху между молниеотводом и проводами или оборудованием; обратные перекрытия гирлянды с портала на провод; пробои в земле между индивидуальным заземлением отдельно стоящего молниеотвода и другими подземными устройствами - кабелями, трубопроводами и т.п. В этих случаях высокое импульсное напряжение через рабочее заземление подстанции с заземляющего устройства и другими способами попадает на корпус трансформатора и повреждает изоляцию его обмотки низкого напряжения.

Общепринятые требования к защите от таких повреждений по достаточно малому импульсному сопротивлению заземления молниеотводов и высокой импульсной прочности гирлянд изоляторов и воздушных промежутков в ряде случаев оказываются недостаточными и требуют дополнительных защитных средств, мероприятий и рекомендаций. В значительной мере это необходимо для изношенного оборудования. В частности, целесообразно:

- удалить молниеотвод от защищаемых объектов на безопасное расстояние;

- исключить обратные перекрытия с бака трансформатора на обмотки;

- использовать отдельное заземление в другой точке, чтобы не допустить подъема импульсного потенциала бака трансформатора при протекании тока молнии по его заземлителю;

- установить ЗА между выводами обмотки НН и корпусом трансформатора;

- обеспечить достаточное удаление заземляющих проводников электрооборудования от заземления и токоотводягцего спуска молниеотвода.

Особое значение эти рекомендации приобретают для подстанций, размещенных в условиях высоких удельных сопротивлений фунта, где используются различные специальные способы построения заземлителей.

Также в работе предложены данные, методы и рекомендации, которые по результатам опыта эксплуатации: уточняют определение границ зоны защиты отдельно стоящих, группы и тросовых молниеотводов, снижают опасность возникновения высокого потенциала на них и обратных перекрытий на токове-дущие элементы подстанции при различных удельных сопротивлениях грунта. Кроме того, предложена уточненная оценка ожидаемых среднегодовых чисел прямых ударов молнии в оборудование подстанции, а также обратных перекрытий, возникающих при этом аварий, амплитуды импульса напряжения, расстояния между защищаемым оборудованием и молниеотводом по воздуху и др. Это позволяет в10 и более раз уменьшить годовое число аварий вследствие обратных перекрытий при ударах молнии в подстанции.

Для защиты подстанций от приходящих по линиям волн грозовых перенапряжений на основе проведенных в работе исследований и опыта эксплуатации можно рекомендовать следующие мероприятия: защищенный тросом подход ВЛ £„ ; корректное обеспечение интервала координации изоляции лик; выбор числа и места установки ЗА (ОПН или РВ (вентильных разрядников)). Отметим, что именно ЗА являются основным средством защиты подстанции от набегающих волн. Они устанавливаются непосредственно перед силовыми трансформаторами, на сборных шинах, выносятся на ВЛ по каскадной схеме, а также и в подвесном исполнении на опорах. Можно констатировать, что подвесные ОПН, размещенные на всех фазах ВЛ (особенно двухцепных) или только на верхних, на всех опорах или только анкерных, обеспечивают эффективное снижение уровней перенапряжений вплоть до величин, полностью безопасных с точки зрения ЭМС.

Наибольшую опасность представляет пробой изоляции трансформатора при большой амплитуде перенапряжения, при большой крутизне фронта импульса перенапряжения, а также при его срезе за счет импульсного перекрытия вблизи трансформатора. Особенностью перенапряжений на подстанции является их существенная зависимость от крутизны фронта и существенно меньшая — от амплитуды, набегающей волны. Она влияет лишь на величину остающегося напряжения на ЗА, которое незначительно растет на пологих участках вольтам-перных характеристик ОПН и РВ.

В работе для оценки грозозащиты подстанции используется кривая опасных волн (КОВ), показывающая, при каких сочетаниях амплитуды и длительности фронта набегающая волна окажется в состоянии вызвать повреждения на электрооборудовании подстанции.

Математическая модель грозозащиты ВЛ формируется в обобщенном виде, как

пы = ■ ']" |'/ д (и г.) ■ ди ¿ - дт. -д£

о

среднегодовое число опасных волн по: АМ„Р = Ыпр-М/£кр , числу прорывов молнии на участке АI, КОВ, р (1]в, тф) - плотности совместного распределения ам-

плитуды и длительности фронта волны в точке ее возникновения (по законам распределения амплитуды и крутизны токов молнии), .S|C - область интегрирования, расположенная выше КОВ.

Определенные особенности имеет грозозащита подстанций с кабелями 6-10 кВ (в отдельных случаях - 35 кВ) без ЭМ, часто применяемых в ЭССЭ отрасли. Ввод напряжения на эти подстанции обычно осуществляется с помощью кабельных вставок, поскольку большое число воздушных линий 6 - 10 кВ к подстанции подвести весьма сложно (рис. 1).

Для грозозащиты переключательного пункта (в сетях 6-10 кВ) на всех питающих линиях также размещают ЗА. Например, если питание осуществляется по линии 1 (рис. 2), а линии 2 и 3 тупиковые, то ЗА устанавливают на лиВ большинстве случаев вместо РВ желательно устанавливать ОПН. Иногда защита подходов линий к подстанции оказывается нецелесообразной или неэффективной.

В этих случаях используют упрощенные схемы грозозащиты подстанций, в которых отсутствие защищенных подходов линии частично компенсируется установкой дополнительных ЗА, вынесенных на линию.

Такая защита используется, в частности, в тупиковых схемах подстанций 35 кВ на отпайках от линий электропередачи и во временных схемах.

В типовых схемах грозозащиты ток через ЗА редко превышает ток координации, в сетях 6 - 35 кВ равен 5 кА. В упрощенных схемах ток через ЗА может достигать существенно больших значений.

При столь высоких токах остающееся напряжение ЗА оказывается выше допустимого предела, и изоляция подстанции может быть повреждена. Кроме того, такие токи могут повредить и сам ЗА. Все это говорит о необходимости ограничить в схемах без защищенного подхода ток в подстанционном ЗА. Это достигается подключением к сети дополнительных ЗА, отводящих часть тока волны в землю мимо подстанционного ЗА.

нии 1 вблизи переключательного пункта.

Рис. 1. Схема грозозащиты подстанции 6-20 кВ.

_/_

Питающая Т~

хинчя ЗА [7

Рис. 2. Схема грозозащиты переключательного пункта 6—10 кВ.

Рис. 3. Неравномерное распределение тока в Рис. 4. Упрощенная схема грозозащиты параллельно включенных ЗА. подстанции.

Подключение дополнительных ЗА на подстанции, рядом с основным, было бы малоэффективным, поскольку даже небольших различие в вольтамперных характеристиках, как показано на рис. 3, приводит к резко неравномерному распределению токов между ЗА и снижению напряжения, затрудняющим срабатывание второго ЗА.

Чтобы дополнительные ЗА работали эффективно, их подключают обычно за один-два пролета до подстанции. Индуктивность этого участка линии создает подъем напряжения на первом по ходу волны ЗА, что повышает надежность его срабатывания. Пример расположения ЗА (ОПН) в упрощенном варианте грозозащиты подстанции приведен на рис. 4.

Грозозащита ЭМ (генераторов, синхронных компенсаторов и высоковольтных электродвигателей) имеет свои особенности. Изоляция ЭМ имеет высокую начальную электрическую прочность, превышающую в 8 10 раз максимальное допустимое рабочее напряжение, причем коэффициент импульса для нее составляет Ки- 1,3 1,6. В процессе эксплуатации электрическая прочность изоляции сильно снижается по различным причинам: вибрация; корона; электродинамические усилия, при КЗ; испарения летучих веществ и пересыхание; растрескивания и т.д. При этом Ки падает до 0,7 ~ 1,0 и ниже. Изоляция не реже одного раза в один-два года должна испытываться переменным выражением (1,5 + 1,7)-£/„ или постоянным напряжением (2,5 -ь 3,0)-(/„, где £/„ - номинальное напряжение ЭМ. В связи с этим принято, что для главной изоляции ЭМ допустимая величина грозовых перенапряжений итт = (1,5 -г- 1,7)-

■4г ■и„ = (2,2 + 2,4уи„.

Сравнение данных по и^оп ^ основными характеристиками лучших в настоящее время ЗА для защиты ЭМ показывает, что остающееся напряжение Цхп, даже при токе 3 кА больше амплитуды допустимых грозовых перенапряжений идж на 20 + 30 %. Это позволяет сделать выводы о том, что для обеспечения условия иост<идо„ ток через ЗА должен быть еще меньше. Кроме того, при этом не обеспечивается условие и„р<иоо„.

При отсутствии дополнительных мер защиты токи в ЗА могут превышать допустимые значения, поэтому для надежной защиты ЭМ, прежде всего, необходимо уменьшить ипр и не допустить возникновения колебательной состав-

ляюшей напряжения на их зажимах. Кроме того, требуется ограничить токи через ЗА, установленный возле ЭМ, до значений, не превышающих величин, указанных в его паспорте. Первая задача решается путем установки ЗА непосредственно на зажимах ЭМ, а также присоединения к ним емкости порядка 0,5 мкФ на фазу. Вторая задача решается путем подключения ЭМ к воздушной сети через трансформатор.

Однако в ряде случаев это не выгодно и приходится ее подключить к сети непосредственно, при этом требуется установка дополнительных ЗА на подходе и использование по ходу волны кабельных вставок и токоограни-чивающих реакторов. Схемы грозозащиты ЭМ, непосредственно связанных с воздушной сетью, обычно содержат комплекс следующих защитных средств: ЗА и конденсатор на шинах, защищенный подход воздушной линии €„, ЗА на подходе линии, токоограничивающий реактор и кабельную вставку (рис. 5). ЗА1 и вентильный разрядник ЗА2, установленные по ходу движения волн грозовых перенапряжений, предназначены для отвода части тока волны в землю и ограничения тока в ЗА вблизи ЭМ. Их эффективность зависит от величины сопротивления заземления, надежная работы схемы обеспечивается при R3< 10 Ом. Оптимальная длина защищенного подхода 100 150 м. Для защиты подхода от прямых ударов молнии используются грозозащитные тросы. Реактор L в схеме рис. 5а сглаживает фронт импульса перенапряжений на шинах, а также облегчает условия срабатывания ЗА.

ur

«и

_'о J -(

-;—D- е a j

HuSSOm

RjSiO*

Рис. 5. Схемы грозозащиты ЭМ, подключенных к воздушной сети.

Емкость С0 на шинах предназначена для ликвидации колебательной составляющей напряжения на зажимах ЭМ. Обычно длительность фронта импульса Гф грозовых перенапряжений на зажимах ЭМ за счет емкости увеличивается до 20 50 мкс.

По результатам исследований, проведенных в СПбГПУ и СамГТУ, установлено, что показатель надежности схемы грозозащиты ЭМ по рис. 5а составляет -35 лет без учета работы ЗА на противоположном конце линии небольшой длины (1 < 1 2 км), что значительно улучшает показатель надежности: в этом случае он составляет ~ 70 лет.

В схеме рис. 56 новым элементом является кабельная вставка, отделяющая воздушную линию от шин с ЭМ. Ее защитная роль не ограничивается добавлением дополнительной емкости, сглаживающей волну. Кабельная вставка служит для отвода значительной доли тока волны помимо шинного ЗА.

В главе третьей «Грозозащита ВЛ 6 -г- 35 кВ» приведены основные положения решения проблем грозозащиты ВЛ 6 35 кВ. Это связано с усовершенствованием известных и реализацией новых подходов к грозозащите собственно ВЛ 6 -г- 35 кВ и грозозащите их ослабленных мест, например, пересечений ВЛ между собой, пересечений ВЛ с реками, железной дорогой и др.

Для линий 6 35 кВ суммарное число грозовых отключений в год равно: Пх=ппум+Пи!10, где п„у„= [Рпз Рд^Р^Рпз) -Рд\' (1~Лшв), и п,тд=[К,:оз-РдгНК11дт-^„„„з) Рд]' (1-Рапв)- удельные (на 100 км и 100 грозовых часов) числа грозовых отключений ВЛ от прямых ударов молнии и вследствие индуктированных перенапряжений, соответственно, где

Г и:

и Р„з^ехр

Рп2=ехр

-0,04 и*™

(1-й

-0,04

<¿50

— вероятности

двух и трехфазного перекрытий изоляции ВЛ, где: 2з2 = 2М\ \ 0,5 ^ I ЯЛ1 - эквивалентное сопротивление в точке удара при перекрытии одной фазы; 2э3 =

- тоже при перекрытии двух фаз; и¿50 - импульсное

50%-ное разрядное напряжение фазной изоляции на опоре; Кп - коэффициент связи между пораженной фазой и наиболее удаленной от нее соседней фазой; К,2 3 - тоже двух ранее перекрытых фаз, соединенных параллельно, с третьей фазой. Удельные числа двух и трехфазных перекрытий можно определить в виде

936 И 916-/1

"иШ = ~—— ехр (-иинд2/260) ; = —— ехр (-V^ / 260) ,где иинд2 и-

шк)3

+ Руи+0,5- гпр Уинд2 =С/50 ~Т.—-ГГ7-^ = иж

» 12-3 ^ пр ^

; Ьпр - ~ ■ / - средняя высота подвеса верхнего провода, И„р - высота его

подвеса, /- стрела его провеса.

Одним из новых прогрессивных технических решений в области грозозащиты ЭССЭ является применение ВЛ с защищенными проводами (ВЛЗ), имеющих ощутимые эксплуатационно-технические преимущества перед традиционными ВЛ с неизолированными проводами по меньшей повреждаемости, надежности электроснабжения потребителей, безопасности, материалоемкости, габаритам. Однако они требуют специального решения ряда вопросов.

В частности, при грозовом перекрытии изолятора линии, сопровождаемом пробоем твердой изоляции провода с большой вероятностью образуется дуга промышленной частоты. Образовавшаяся дуга не имеет возможности перемещаться по проводу и горит в месте пробоя изоляции до момента отключения линии, что с большой вероятностью может привести к обжигу изоляции и пережогу провода, а также к повреждению изолятора линии. Предотвращение пережога провода становится главным условием, определяющим необходимость обязательного применения тех или иных грозозащитных мер.

Наиболее прогрессивные решения в области грозозащиты ВЛ, известные в мировой практике, связаны с применением таких эффективных высоконелинейных ЗА, как ОПН. ОПН, рассчитанные на грозовой ток 2,5 кА и установленные параллельно каждому изолятору ВЛЗ с подключением к проводу через искровой промежуток, эффективно предотвращают дуговые замыкания, соответственно, сокращая не только пережоги проводов, но и отключения линии при индуктированных перенапряжениях. Следует отметить достаточно высокую стоимость сочетания ОПН с грозозащитным тросом, что существенно снижает экономическую приемлемость этого решения.

При использовании дугозащитных рогов (ДЗР), провода должны защищаться от пережога за счет обгорания «рогов» и за счет гарантированного гашения дуги при отключении линии из-за междуфазных коротких замыканий. Эта система дугозащиты, условно называемая «финской», имеет существенные недостатки.

Препятствуя перегоранию проводов, она не защищает изоляцию от перенапряжений и не предотвращает короткие замыкания и отключения линии вследствие грозовых воздействий. Более того, она рассчитана на то, чтобы за счет специального расположения ДЗР однофазные замыкания переводить в многофазные только для того, чтобы добиться отключения линии.

Такой принцип ее действия никак не согласуется с основной идеей функционирования электрических сетей с изолированной нейтралью, для которых однофазное замыкание не является аварийным режимом, требующим обязательного отключения. В данном случае, одна проблема, связанная с защитой от пережога проводов, решается за счет усугубления других проблем. Кроме того, возможность выхода дуги на ДЗР появляется лишь при токах, превосходящих 1 ^ 2 кА, то есть при КЗ не очень удаленных от питающей подстанции. При меньших токах, дуга не выходит на ДЗР и это влечет опасность пережога провода, а при индуктированных перенапряжениях возникновение КЗ вообще маловероятно.

В связи с этим в области грозозащиты распределительных ВЛ предлагается использование длинноискровых разрядников (РДИ) - новой отечественной разработки, выполненной под руководством проф. Г.В. Подпоркина. Принцип действия всех видов РДИ заключается в использовании большой длины скользящего разряда по поверхности РДИ, что по существу гасит силовую дугу тока промышленной частоты, снижает величину среднего градиента рабочего напряжения вдоль канала грозового перекрытия и ограничивает грозовые перенапряжения на ВЛ. Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика (ВСХ) разрядника расположена ниже, чем ВСХ изолятора, то есть при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет. После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение КЗ, повреждение провода и отключение ВЛ.

РДИ неподвержен разрушениям и повреждениям грозовыми и дуговыми токами, поскольку они протекают вне аппаратов, по воздуху вдоль их поверхности. В эксплуатации в электрических сетях допущен ряд типов РДИ: петлевого, шлейфового, модульного и др. типов.

Установка РДИ позволяет исключить перекрытия изоляции на ВЛ и все негативные сопровождающие последствия при индуктированных грозовых перенапряжениях и при прямом ударе молнии. Это обеспечивает защиту под-станционного оборудования, повышение надежности электроснабжения и уменьшение эксплуатационных расходов за счет экономии ресурсов, снижения грозовых отключений ВЛ, разрушений изоляторов, пережога проводов.

Проведенные исследования показали, что РДИ можно эффективно использовать на ВЛ со всеми видами опор, изоляторов и проводов, как защищенных, так и неизолированных.

В работе рассматривается применение для защиты от перенапряжений принципиально нового аппарата - изолятора-разрядника с мультикамерной системой (МКР). Он создан на классы напряжения 10-35 кВ под руководством проф. Г.В. Подпоркина и сочетает в себе свойства изолятора и разрядника одновременно. В МКР с увеличением класса напряжения увеличивается число изоляторов в гирлянде и, соответственно, увеличивается номинальное напряжение и дугогасящая способность гирлянды, состоящей из этих аппаратов.

Как показывает анализ грозозащиту ВЛ любого класса напряжения МКР обеспечит без применения грозозащитного троса. При этом снижается высота, масса и стоимость опор, а также стоимость всей ВЛ в целом и обеспечивается надежная грозозащита линий, т.е. резко сокращается число отключений линий, уменьшаются ущербы от недоотпуска электроэнергии и эксплуатационные издержки. Основным элементом МКР является мультикамерная система (МКС). Она состоит из большого числа электродов, вмонтированных в профиль из силиконовой резины, между которыми располагаются отверстия, образующие миниатюрные газоразрядные камеры.

Низкое разрядное напряжение МКР обеспечивается благодаря двум эффектам: скользящего разряда и каскадности срабатывания камер МКС. Предло-

женные мультикамерные системы, обеспечивают гашение тока импульса грозового перенапряжения без сопровождающего тока сети, что позволяет применять разрядники на их основе в сетях с большими токами короткого замыкания (порядка 30 кА).

При расчете ожидаемого годового числа грозовых отключений ВЛ 6 + 35 кВ необходимо учитывать наличие отдельных мест с ослабленной изоляцией, которые при отсутствии соответствующих дополнительных мер защиты могут привести к значительному увеличению ожидаемого годового числа грозовых отключений. Для защиты ослабленных мест на ВЛ 6 + 35 кВ наиболее целесообразна установка ОПН.

В главе четвертой «Дуговые и коммутационные перенапряжения в сетях 6 н- 35 к В» приводятся результаты разработки математических моделей и характеристики дуговых и коммутационных перенапряжений в сетях 6 + 35 кВ, работающих с изолированной или заземленной через ДГР нейтралью. Причиной внутренних перенапряжений могут быть однофазные замыкания на землю, сопровождающиеся неустойчивым горением дуги, возникающие на изоляции электроустановок, представленных эквивалентными схемами, состоящими из индуктивных и емкостных элементов. Для анализа процесса развития перенапряжений представ™ сеть совокупностью из трех фазных емкостей Сф на землю и трех междуфазовых емкостей С„ф (рис. 6а).

ш А

~ж

'г,-0—

„С*

А 1 К

Рис. 6. Исходная электрическая схема (а) для расчета дуговых перенапряжений и свернутая эквивалентная схема (б).

Питающую сеть (рис. 66) заменим эквивалентным источником трехфазной эдс еа, ев, ес с фазными индуктивностями Ьг и активными сопротивлениями Яг; трансформатор на приемном конце с присоединенной к нему нагрузкой -индуктивностями ¿„ и сопротивлениями /?„. Токи нагрузки, циркулирующие в контурах, образованных соседними фазами, не оказывают заметного влияния на рассматриваемые процессы, вызванные протеканием токов из фаз в землю.

Повторные зажигания дуги, обусловленные периодичностью приложенного к дуговому промежутку фазного напряжения, приводят к дополнительному росту перенапряжений по сравнению со случаем однократной дуги.

До возникновения замыкания в сети в силу симметрии фазных напряжений напряжение нейтрали 1/0 равно нулю. При горении дуги, когда поврежденная фаза А принимает практически нулевой потенциал, в соответствие с законом Кирхгофа имеем 1/0уст = - еа. После гашения дуги величина и0уст определяется

суммарным зарядом на фазных емкостях, оставшимся в схеме от предшест-

Е?, С.-С/.+С.-С/.+С,-^ вующего режима ^= —=-^^--

где - иаг> ивг и исг — мгновенные значения напряжений, зафиксированные в момент погасания дуги.

В соответствии с этим при зажигании и при гашении дуги происходит весьма быстрое, практически скачкообразное изменение установившегося значения напряжения в нейтрали и0 уст на величину Л и0 = и о уст - и0уст-■(I /¿где /- момент зажигания или гашения дуги. Реальная картина горения заземляющих дуг намного сложнее и зависит от большого числа факторов, которые подробно обсуждаются в работе. Однако приведенный приближенный анализ дает более или менее правдивую картину явления, в целом не противоречащую большому объему накопленных экспериментальных данных, полученных в результате исследований (СПбГПУ и СамГТУ) дуговых перенапряжений, возникающих в сетях 6 35 кВ в условиях эксплуатации.

Автоматическая регистрация проводилась на 18 подстанциях распределительных сетей 6^35 кВ, в том числе 11 подстанциях 6 кВ, четырех подстанциях 10 кВ и трех подстанциях 35 кВ.

Измерениями были охвачены сети, токи замыкания на землю, в которых находились в пределах 13 + 280 А. В ряде из них Рис. 7. Статистические характеристики быди установлены дрр. Объем информа-дуговых перенапряжений в распреде- ^ , „ ,., _

лительных сетях: / - 6 кВ (без ДГР), 2 «ии в сетях 6, 10 и 35 кВ составлял СООТ--10 кВ (с ДГР), 5-35 кВ, 4 - 6 кВ (с ветственно 4598, 882 и 804 фазоосцилло-ДГР). 5-Ю кВ (без ДГР). грамм, а длительность регистрации 4538,

1555 и 1550 суток. Статистические характеристики кратностей измеренных перенапряжений приведены на рис. 7.

Можно констатировать, что наиболее эффективное средство снижения дуговых перенапряжений это - установка ОПН, которые обладают достаточно высокой пропускной способностью, в условиях, когда в сети используется быстродействующее селективного отключение.

В сетях же 6 -5- 35 кВ с изолированной или заземленной через ДГР нейтралью, где не предусмотрено отключение релейной защитой однофазных повреждений, выбор ОПН сводится в основном к обеспечению его работоспособности в течение гарантированного срока эксплуатации в условиях возможных длительных однофазных замыканий в сети (обычно в течение 2 + 6 часов).

На основании исследований и опыта эксплуатации, а также зарубежных публикаций можно считать, что при этом работоспособность ОПН одноколон-ковой конструкции с диаметром варисторов 45 -г 60 лш будет обеспечена в сети с током замыкания 5 + 10 А при выполнении следующих рекомендаций.

1. Необходимо исключить возможность длительных резонансных и ферроре-зонансных перенапряжений в точке установки ОПН.

2. Наибольшее рабочее напряжение сети Uc (действующее значение линейного напряжения, которое длительно может быть приложено к фазам ОПН при однофазном замыкании на землю) должно быть не больше наибольшего рабочего напряжения ОПН (1/ОПн), то естьUc<UonH,где напряжение Uc в сетях б, 10 и 35 кВ, как правило, может превышать номинальное напряжение сетиUH0M (Uc = 1,05-1,2 UHOM).

3. Пропускная способность ОПН по коммутационным перенапряжениям должна быть обеспечена при испытательных воздействиях не менее 20 импульсов тока на волне 1,2 / 2,5 мс с амплитудой 300 н- 500 А и остающемся напряжении на ОПН Uocm,которое составляет: Uocm~ (2,7 - 3,0) -Щ^

При установке ОПН в сетях с большим емкостным током число комплектов ОПН (которые могут быть установлены в разных точках сети) должно быть увеличено. В этом случае желательно, чтобы изготовитель учитывал необходимость параллельной работы комплектов ОПН при однофазных замыканиях.

Определить, достаточна ли известная от завода-изготовителя пропускная способность ОПН, полученная в результате специальных испытаний, для надежной работы ОПН в конкретной точке сети можно либо экспериментально, либо расчетным путем. Как уже указывалось, основным воздействием на варисторы ОПН (правильно выбранного на основании требований, изложенных выше в пунктах 1-3) являются импульсы токов, возникающих в режиме перемежающих дуг однофазных замыканий.

В работе рассмотрены также вопросы ограничения коммутационных перенапряжений сетях 6 - 35 кВ с помощью мероприятий, направленных на снижение вероятности возникновения таких аварийных ситуаций, как отключение заторможенных асинхронных двигателей, включение-выключение трансформаторов, следующие непосредственно одно за другим, с присутствующей при этом несинхронностью срабатывания контактов выключателя.

Рассматривая особенности переходных процессов, связанных с вакуумными выключателями, можно также рекомендовать в качестве защитного средства включение ОПН. ОПН уменьшает число повторных зажиганий, ограничивая уровень перенапряжений относительно земли и полюсов выключателя. Этим ограничивается и кратность высокочастотного импульса перенапряжений AU, который прикладывается к продольной изоляции ЭМ.

Таким образом, с помощью ОПН установленного в ячейке выключателя (при соблюдении стандарта МЭК на гарантируемую импульсную прочность на волне 1,2 мкс на уровне 5,9 o.e., для новой изоляции ЭМ) то, например, для электродвигателя 630 кВт при любой длине кабеля она не будет превзойдена на очень высоком уровне надежности Р > 0,994.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам диссертационной работы можно сделать следующие выводы.

1. В работе представлены результаты разработок по усовершенствованию, модернизации и уточнению с учетом современных условий решений

17

известных задач защиты от внешних и внутренних перенапряжений, связанных с внедрением электросетевых комплексах нефтяной отрасли современных мероприятий, средств защиты от перенапряжений.

2. Выполнено усовершенствование методов защиты от прямых ударов молний в территории подстанций в части: учета различных вероятностей прорыва, в частности, Р„р = 0,005 и 0,05, что необходимо для оптимизации конструкций молниезащиты; уточнения определения границ зоны защиты отдельно стоящих, группы и тросовых молниеотводов; учета возможности прорыва молнии не в верхнюю часть молниеотвода, а сбоку; учета обратных перекрытий с ЗУ на ТЭП; снижения опасности возникновения высокого потенциала на токоведущих элементах подстанции (ТЭП) при различных удельных сопротивлениях грунта; оценки ожидаемых среднегодового числа ПУМ в оборудование подстанции, обратных перекрытий и возникающих при этом аварий с учетом амплитуды импульса напряжения, расстояния между защищаемым оборудованием и молниеотводом по воздуху и др.

3. Вопросы обеспечения ЭМС электроустановок электроснабжения нефтедобычи, транспорта и переработки нефти решены на основе концепции их глубокого ограничения с помощью разнообразных мероприятий и средств защиты от них, в частности, с помощью новых типов О ПН, РДИ, МКР и т.д.

4. Решены новые проблемы защиты от грозовых и внутренних перенапряжений в сетях с различными видами заземления нейтрали, в частности, при коммутациях емкостных и индуктивных элементов обычными и синхронными вакуумными выключателями и др.

5. Усовершенствованы методы защиты электрических машин, магнитно и гальванически связанных с электрическими сетями.

6. Заземление через дугогасящий реактор нейтрали в сетях 6 - 35 кВ в 2.5 раза снижает количество импульсных перекрытий изоляции. Гашению дуги однофазного замыкания на землю, междуфазных перекрытий или одновременных перекрытий с нескольких фаз на землю способствует высокая (до 0,7) вероятность погасания дуги из-за малой величины градиента рабочего напряжения вдоль пути перекрытия.

7. Результатами компьютерных исследований и данными эксплуатации для современных условий для линий 6 - 35 кВ на деревянных опорах (с учетом импульсной прочности дерева траверсы и стойки опоры) обосновано снижение в 1,5-1,8 раза вероятностей перекрытия и перехода импульсного перекрытия в дугу короткого замыкания. При этом обязательно шунтирование деревянных частей опор токоотводящими металлическими спусками как известного мероприятия предотвращения щепления деревянных траверс и стоек опор при прямых ударах молнии.

8. При использовании ОПН в качестве средства защиты от коммутационных перенапряжений (например, одноколонковой конструкции с диаметром варисто-ров 45 -г 60 мм в сети с током замыкания 5 - 10 Л) его работоспособность будет обеспечена: при отсутствии длительных резонансных и феррорезонансных перенапряжений в точке установки ОПН; при наибольшем рабочем напряжении сети,

не превышающем наибольшее рабочее напряжение ОПН U.upc < 1]мр ОПН; при пропускной способности ОПН по коммутационным перенапряжениям, обеспеченной при испытательных воздействиях не менее 20 импульсов тока на волне 1,2/2,5 мс с амплитудой 300 500 А и остающемся напряжении на ОПН Uocm, которое составляет: Uocm « (2,7 3,0) иф макс.

9. Применение РДИ для BJI 6 + 10 кВ является наиболее эффективной мерой для защиты от грозовых перенапряжений и от пережога проводов, как самого недопустимого из их последствий, что обеспечивается принципом действия, техническим исполнением, конструктивной простотой и неподверженностью повреждениям грозовыми и дуговыми токами.

10. Показано, что МКР обеспечивает надежную грозозащиту BJI любого класса напряжения без применения грозозащитного троса. При этом снижается высота, масса и стоимость опор, а также стоимость BJI в целом, а также резко сокращается число отключений линий, уменьшаются ущербы от недоотпуска электроэнергии и эксплуатационные издержки.

11. Результаты решения проблем организации защиты от грозовых и внутренних перенапряжений электрооборудования и линий систем электроснабжения и электрических сетей нефтяной промышленности внедрены и используются в предприятиях ОАО «Роснефть», «Самаранефтегаз» и др., а также в учебном процессе в вузах.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях. В изданиях по списку ВАК:

1. Дронов А.П. Перенапряжения при коммутациях индуктивных элементов [Текст] / Дронов А.П., Засыпкин И.С., Косорлуков И.А. // Изв. Вузов. Электромеханика. - 2009. - Спец. выпуск. — С. 52-53.

2. Дронов А.П. Математическое моделирование передачи импульсных и квазистационарных напряжений через обмотки силовых трансформаторов [Текст] / Дронов А.П., Засыпкин И.С., Лысенкова И.С. // Изв. Вузов. Электромеханика. - 2009. - Спец. выпуск. - С. 67-69.

3. Дронов А.П. Моделирование программы работы нефтедобывающих предприятий с использованием Марковских случайных процессов [Текст] / Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Дадонов Д.Н. // Изв. Вузов. Электромеханика. -2011.-№3.-С. 102-105.

В других изданиях:

4. Дронов А.П. О феррорезонансных процессах в цепях с трансформаторами напряжения [Текст] / Степанов В.П., Дронов А.П., Засыпкин И.С. // Сб. тез. докл. VIII Всерос. научн.-практ. конф. «Будущее современной энергетики». - Н. Новгород: НГТУ, 2009. - С. 75-78.

5. Дронов А.П. Перенапряжения при коммутациях в сетях 6о5 кВ [Текст] / Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С., Инаходова Л.М. // Сб. тез. докл. VIII Всерос. научн.-практ. конф. «Будущее современной энергетики». - Н. Новгород: НГТУ, 2009. - С. 125-128.

6. Дронов А.П. Анализ повреждаемости систем электроснабжения 0,4-^35 кВ [Текст] / Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С. // «Электроэнерге-

тика глазами молодежи»: научи, тр. Всерос. науч.-техн. конф.: сбор, статей. В 2 т. - Екатеринбург: УРФУ, 2010 г. - Т. 2. - С. 166-169.

7. Дронов А.П. Анализ повреждаемости воздушных линий систем электроснабжения 6-110 кВ[Текст] / Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С. // «Электроэнергетика глазами молодежи»: научн. тр. Всерос. науч.-техн. конф.: сбор, статей. В 2 т. - Екатеринбург: УРФУ, 2010 г. - Т. 2. - С.

8. Дронов А.П. Обеспечение электромагнитной совместимости электрических машин, гальванически связанных с воздушными сетями при грозовых воздействиях [Текст] / Степанов В.П., Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С., Фатеева К.С. // Сб. тез. докл. ХУ1-ой Междунар. науч.-техн. конф. «Радиотехника, электроника и энергетика» - Москва: Издательский дом МЭИ, 2010. - Т.З - С. 481-482.

9. Дронов А.П. О перенапряжениях при коммутациях электродвигателей нефтедобычи вакуумными выключателями [Текст] / Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Безменова Н.В., Фатеева К.С. // Сб. тез. докл. ХУП-ой Междунар. Науч.-техн. конф. «Радиотехника, электроника и энергетика» -Москва: Издательский дом МЭИ, 2011. - Т.З — С. 355-356.

10. Дронов А.П. О проблемах повышения надежности электрических сетей на основе обеспечения электромагнитной совместимости при перенапряжениях [Текст] / Дронов А.П. // Сб. статей П-ой Междунар. науч.-практ. конф. «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах» - Пенза: Пензенский госуниверситет, 2011. - С. 215.

11. Дронов А.П. Анализ процессов и рекомендации по улучшению защиты подстанций от прямых ударов молнии [Текст] / Дронов А.П. // Сб. статей Н-ой Междунар. науч.-практ. конф. «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах» — Пенза: Пензенский госуниверситет, 2011. — С. 216.

Личный вклад автора. Все основные положения диссертации разработаны автором лично. В работах [1, 3-6, 8-9] автору принадлежат статистическая обработка данных эксплуатации, расчетная часть и разработка математических моделей; в работах [10,11] - постановка задачи, обобщение данных эксплуатации и разработка комплекса мероприятий по повышению надежности работы ЭТК в нефтедобыче; в [7] - общая постановка научной задачи, путей и методов построения се решений. Статьи [10, 11] написаны лично.

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д212.217.04 ФГБОУ ВПО Самарский государственный технический университет (протокол №25 от 13 ноября 2012 г.) Заказ № 920 Тираж 120 экз.

Отпечатано па ризографе. ФГБОУВПО Самарский государственный технический университет Отдел типографии и оперативной печати 443100 г. Самара ул. Молодогвардейская, 244

155-158.

Введение.

1. Анализ состояния и аварийности вследствие перенапряжений электрических сетей и систем электроснабжения (ЭССЭ) нефтяной промышленности (НП).

1.1. Грозовая аварийность ЭССЭ НП.

1.2. Аварийность в сетях ЭССЭ НП вследствие внутренних перенапряжений.

1.3. Особенности сетей ЭССЭ НП при защите от грозовых и внутренних перенапряжений.

2. Грозозащита подстанций и электрических машин ЭССЭ НП.

2.1. Защита подстанций от прямых ударов молнии.

2.2. Защита подстанций от волн, набегающих с линий.

2.3. Особенности грозозащиты электрических машин.

2.4. Программное обеспечение ПЭВМ для анализа грозозащиты подстанций и электрических машин.

3. Грозозащита В Л 6 35 кВ.

3.1. Грозозащита В Л 6 ^ 35 кВ традиционным способом.

3.2. Грозозащита В Л 6 35 кВ при помощи длинноискровых разрядников.

3.3. Общие принципы грозозащиты ВЛ с помощью технологии РДИ.

3.4. Общие принципы грозозащиты электрических сетей с помощью технологии мультикамерных изоляторов-разрядников.

3.5. Грозозащита ослабленных мест В Л 6-3 5 кВ.

3.6. Программное обеспечение ПЭВМ для анализа грозозащиты ВЛ6-35кВ.

4. Дуговые и коммутационные перенапряжения в сетях 6 ^ 35 кВ.

4.1. Дуговые перенапряжения в сетях с изолированной и резонансно-заземленной нейтралью.

4.2. Дуговые перенапряжения в сетях с резистивно-заземленной нейтралью.

4.3. Перенапряжения при коммутациях емкостных элементов.

4.4. Перенапряжения при коммутациях индуктивных элементов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА И ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В ЭССЭ 6 - 35 КВ

Электрические сети и системы электроснабжения (ЭССЭ) являются сложными многокомпонентными технологическими комплексами, ориентированными на транспорт, распределение и потребление электрической энергии. Реализация этих основных функциональных назначений производится при проектировании и эксплуатации на основе упорядоченного и целенаправленного взаимодействия отдельных элементов и частей ЭССЭ в рамках решения разнообразных производственных задач.

Ухудшение качества электроэнергии оказывает прямое влияние на экономику, оснащенную современным технологическим оборудованием и автоматизацией производства. Однако даже в случае внезапного кратковременного перерыва электроснабжения нарушается технологический процесс. При этом потери предприятий достигают миллионов рублей, так как повторный запуск производства требует серьезных ремонтно-восстановительных работ.

Причинами таких кратковременных перерывов электроснабжения потребителей, кроме других факторов, являются импульсы перенапряжений. Они имеют продолжительность от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд, то есть не превышают длительность одного - двух периодов основной частоты. По величине они могут достигать 6-^-7 значений номинального фазного напряжения.

Основными причинами импульсов перенапряжений являются удары молнии на объекты и близко расположенные сооружения, а также коммутации различного оборудования (двигателей, конденсаторных батарей, трансформаторов, воздушных и кабельных линий и др.). Поэтому для перенапряжений, связанных с атмосферным электричеством и колебаниями электромагнитной энергии, запасенной в реактивных элементах или поступающей от внешних источников, используется общеизвестная классификация как внешние (грозовые) и внутренние (подробно она дана далее в главе 1).

Анализ опыта эксплуатации электроустановок ЭССЭ указывает на их большую аварийность, в которой значительная доля связана с перенапряжениями.

Обеспечение ЭМС электрооборудования ЭССЭ при воздействиях перенапряжений определяет круг технико-экономических задач, среди которых значительное место занимает управление параметрами перенапряжений, то есть их ограничение до величин, допустимых для электроустановок 6-^35 кВ ЭССЭ.

В соответствие со сказанным выше рассмотрим основные аспекты повышения надежности защиты от грозовых перенапряжений. С научной точки зрения это - прежде всего, усовершенствование математических моделей грозозащиты подстанций средних классов напряжения, высоковольтных электрических машин и линий электропередачи.

Грозозащита подстанций и их электрооборудования в целом является задачей более сложной, чем защита от них линий электропередачи. Это объясняется следующими причинами:

1. Изоляция электрооборудования подстанций, как правило, относится к категории невосстанавливающейся.

2. На подстанциях устанавливается более ответственное оборудование, чем на линиях.

3. Отключения линий обычно не являются причиной погашения подстанций, а повреждения изоляции оборудования подстанций часто приводят к длительным перерывам электроснабжения потребителей.

4. Важным фактором, определяющим в современных экономических условиях необходимость защитных мер, является наличие в эксплуатации большого количества электрооборудования, которое свой ресурс отработало и имеет ослабленную изоляцию.

Современные проблемы грозозащиты В Л 6 35 кВ связаны с реализацией новых подходов к грозозащите собственно ВЛ упомянутых классов напряжения и грозозащите их ослабленных мест, например, пересечений ВЛ между собой, пересечений ВЛ с реками, железной дорогой и др. Поэтому названное выше разработанное программное обеспечение для ПЭВМ по анализу грозозащиты В Л 6 35 кВ должно быть адаптировано с учетом современных тенденций по использованию информационно-аналитических комплексов, содержащих автоматизированные базы текущей технической и нормативно-справочной информации и мощных графических редакторов.

Одним из наиболее острых вопросов в обеспечении ЭМС являются внутренние - коммутационные, дуговые и феррорезонансные перенапряжения, возникающих на изоляции электроустановок. Для них необходимо определение статистических характеристик и разработка на их основе математических моделей, представленных эквивалентными схемами, состоящими из индуктивных и емкостных элементов. В частности, здесь необходим учет особенностей переходных процессов, связанных со спецификой коммутационных процессов, широко внедряемых в настоящее время вакуумных выключателей.

Проблеме коммутационных перенапряжений в сетях с изолированной нейтралью посвящено большое количество работ. Ряд публикаций [30, 47, 59, 105] посвящен коммутационным перенапряжениям при наличии неблагоприятных сочетаний параметров элементов сети. В них аргументируется физическая сущность явления и возможность повышенных крайностей перенапряжений в некоторых схемах сетей.

Перенапряжения при коммутациях высоковольтных электродвигателей рассмотрены [19, 20], где при моделировании переходного процесса отключения электродвигателей напряжение имеет форму восстановления вокруг нуля. При такой форме переходного процесса не учитывается наведенная в роторе двигателя электродвижущая сила (ЭДС). При учете ЭДС напряжение переходного процесса восстанавливается вокруг синусоиды напряжения. Из чего можно заключить, что при моделировании и исследовании коммутацио онных переходных процессов на зажимах электродвигателей не была смоделирована реальная картина переходного процесса и выводы о возможных кратностях перенапряжений сомнительны.

В приведенных работах рассматриваются также перенапряжения на электродвигателях, связанные со срезом тока до естественного перехода через ноль и повторными зажиганиями в выключателях. Несмотря на четкое обозначение причины перенапряжений в этих работах, существует неопределенность в некоторых вопросах, например, в вопросе влияния параметров схемы на кратность перенапряжений.

Основные теории дуговых перенапряжений изложены в работах [94, 95], где дано определение физики дуговых перенапряжений. Однако анализ в них проводился в схемах без учета реальных конфигураций сетей.

Исследования и экспериментальные данные по коммутационным перенапряжениям, вызванным отключением ненагруженных трансформаторов, приведены в [57, 86, 97]. В работах есть неопределенность в некоторых вопросах, например, в определении перенапряжений при коммутациях и их связи с параметрами сети и величиной тока среза.

Объем экспериментальных данных по коммутациям трансформаторов вакуумными выключателями невелик и не позволяет судить о каких-либо особенностях в их применении. Моделирование процессов коммутаций трансформаторов средних классов напряжения приводится в [19], однако в работе нет систематизации исследований и их объем невелик.

Проблемы перенапряжений и защиты от них возникли после пуска первых электропередач в начале двадцатого века. Имели место серьезные аварии и выход из строя линий и электрооборудования при грозовых ситуациях и при воздействиях на изоляцию внутренних (главным образом дуговых) перенапряжений. По этой причине были разработаны и внедрены первые средства защиты от перенапряжений.

Для защиты от перенапряжений линий в массовом порядке были использованы искровые промежутки и трубчатые разрядники. Такая попытка улуч7 шения показателя надежности защиты от перенапряжений закончилась неудачей, причины которых обобщить следующим образом:

- многочисленные защитные устройства имели значительную собственную аварийность, вследствие чего положительные результаты от их установки оказались меньше, чем негативные последствия от аварийности;

- названные аппараты вблизи концевых устройств (подстанций) являлись первопричиной коротких замыканий, что отражалось на электродинамической устойчивости обмоток трансформаторов, реакторов и электрических машин;

- искровые промежутки в большинстве случаев не гасили дугу сопровождающего тока, что приводило к срабатыванию выключателей концевых устройств;

- трубчатые разрядники и искровые промежутки резко срезали импульсы напряжения и вызывали нежелательные для обмоток трансформаторов, реакторов и электрических машин градиентные перенапряжения.

Сюда следует добавить и АПВ, эффективность которого для распределительных сетей составляет не более 50 70%.

Поскольку оно значительно увеличивает количество коммутаций высоковольтными выключателями, можно утверждать, что АПВ резко сокращает ресурсы коммутационных аппаратов и изоляции ЭУ и его нельзя рекомендовать для повсеместного применения.

В дальнейшем в нашей стране и за рубежом были разработаны и в массовом порядке внедрены вентильные разрядники, которые также имеют ряд недостатков [22]. Поэтому в последние годы находят широкое применение нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на базе варисто-ров из окиси цинка.

Однако эти защитные аппараты в нашей электроэнергетике, несмотря на широкое распространение в полной мере так еще и не «осознаны» и поэтому при их выборе и размещении заказов зачастую различные фирмы, выполняющие дилерские функции, допускают технические ошибки. В итоге современные эффективные защитные аппараты - ОПН у энергетиков страны иногда вызывают негативную реакцию.

Что же касается защиты ВЛ при воздействиях грозовых разрядов, опыт применения названных выше средств защиты и АПВ показал, что они не могут обеспечить ее в полной мере. Это приводило к признанию неизбежности их грозовых аварийных отключений и повреждений в силу отсутствия экономически доступных технических средств.

В качестве эффективного средства для решения этого вопроса предлагается использование длинно-искровых разрядников (РДИ), как уникального класса грозозащитных устройств. По принципу действия ограничивают грозовые перенапряжения на ВЛ за счет перекрытия по его поверхности с большой длиной канала разряда и эффективного гашения сопровождающих токов промышленной частоты.

Поэтому, для того, чтобы в определенной мере исправить ситуацию в ЭССЭ России в области защиты от перенапряжений, можно предложить ряд положений и результатов, с одной стороны, исследований перенапряжений, а, с другой, - разработки эффективных и контролируемых методов построения защиты электрооборудования ЭССЭ от перенапряжений для ряда технических задач повышения их надежности.

Одним из аргументов при этом послужило то, что в технической литературе и периодической печати некоторым аспектам анализа перенапряжений и их ограничения уделено большое внимание, в то время как ряду из них -недостаточно, а иногда они не освещены совсем. Это, в частности, - проблемы, связанные с широким внедрением и распространением новых устройств, мероприятий и аппаратов, а именно:

• вакуумной и элегазовой коммутационной аппаратуры,

• покрытых изоляцией (защищенных) проводов;

• длинноискровых разрядников;

• мультикамерных разрядников;

• микропроцессорных устройств;

• нелинейных потребителей электроэнергии и др.

Актуальность решения названных проблем особенно возрастает в связи со старением действующего электрооборудования. Кроме того, актуальными и злободневными являются задачи, связанные с усовершенствованием средств и мероприятий по защите от внешних грозовых и внутренних перенапряжений, процессами в нейтралях силовых трансформаторов, переходом перенапряжений через обмотки силовых трансформаторов и электродвигателей и др.

Большое разнообразие защитных аппаратов и средств российского и зарубежного исполнения, доказывает, что для их обоснованного выбора требуется подробное представление о ЭФВ и, соответственно, о переходном процессе, вызвавшем перенапряжения.

Сложившаяся ситуация выливается в актуальную проблему и требует всестороннего исследования предельных кратностей перенапряжений как граничных условий (критериев) ЭМС при названных электромагнитных переходных процессах [2-6]. В ее реализации ключевым звеном создания новых представлений о средствах, мероприятиях и защитной аппаратуре являются исследования перенапряжений с использованием ЭВМ, а именно [1]:

- определение уровней электромагнитных помех в виде кратностей перенапряжений на изоляции электрооборудования (электродвигателей, трансформаторов, ЛЭП и д.р.);

- определение уровней электромагнитных помех в виде грозовых перенапряжений на стороне питания электродвигательных установок;

- обеспечение электромагнитной совместимости ЭССЭ 6 35 кВ с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений;

- научное обоснование количественного определения показателей электромагнитной совместимости при грозовых перенапряжениях на подстанциях 6 35 кВ (в частности, показателя надежности - числа лет безаварийной работы);

- разработка расчетных схем и их адаптация к современным пакетам схематического моделирования для исследования переходных процессов, возникающих при ЭФВ в сетях средних классов напряжения.

Все сказанное выше и послужило мотивацией настоящей работы, в которой на основе комплексного системного подхода с позиций современной теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости рассматриваются и предлагаются методы, мероприятия средства и рекомендации по защите ЭССЭ от перенапряжений.

Заключение

По результатам диссертационной работы можно сделать следующие выводы:

1. Представлены результаты усовершенствования, модернизации и уточнения решений задач защиты от грозовых и внутренних перенапряжений с учетом современных условий в электросетевых комплексах нефтяной отрасли.

2. Усовершенствованы методы защиты от прямых ударов молний в территории подстанций в части:

- учета различных вероятностей прорыва, в частности, Рпр = 0,005 и 0,05, что необходимо для оптимизации конструкций молниезащиты;

- уточнения определения границ зоны защиты отдельно стоящих, группы и тросовых молниеотводов;

- учета возможности прорыва молнии не в верхнюю часть молниеотвода, а сбоку;

- учета обратных перекрытий с ЗУ на ТЭП;

- снижения опасности возникновения высокого потенциала на токоведу-щих элементах подстанции (ТЭП) при различных удельных сопротивлениях грунта;

- оценки ожидаемых среднегодового числа ПУМ в оборудование подстанции, обратных перекрытий и возникающих при этом аварий с учетом амплитуды импульса напряжения, расстояния между защищаемым оборудованием и молниеотводом по воздуху и др.

3. Вопросы обеспечения ЭМС электроустановок электроснабжения нефтедобычи, транспорта и переработки нефти решены на основе концепции их глубокого ограничения с помощью разнообразных мероприятий и средств защиты от них, в частности, с помощью новых типов и схем подключения ОПН.

4. Усовершенствованы методы защиты от дуговых и коммутационных перенапряжений в сетях с различными видами заземления нейтрали, в частности, при коммутациях ненагруженных воздушных и кабельных линий и при коммутациях силовых трансформаторов в сетях 6 - 35 кВ нефтедобычи.

5. Для линий 6 - 35 кВ на деревянных и полимерных опорах (с учетом импульсной прочности опор, стоек и изолирующих траверс) компьютерными исследованиями и данными эксплуатации обосновано снижение в 1,5 - 1,8 раза (по сравнению с металлом и ж/б) вероятностей перекрытия и перехода импульсного перекрытия в дугу короткого замыкания.

6. При использовании ОПН в качестве средства защиты от коммутационных перенапряжений (например, одноколонковой конструкции с диаметром варисторов 45 -г- 60 мм в сети с током замыкания 5 - 10 А) его работоспособность будет обеспечена: при отсутствии длительных резонансных и ферроре-зонансных перенапряжений в точке установки ОПН; при наибольшем рабочем напряжении сети, не превышающем наибольшее рабочее напряжение ОПН UMpc < имрОПН\ при пропускной способности ОПН по коммутационным перенапряжениям, обеспеченной при испытательных воздействиях не менее 20 импульсов тока на волне 1,2 / 2,5 мс 300 - 500 А и остающемся напряжении на ОПН Uocm » (2,7 - 3,0) - ифмакс.

7. По результатам компьютерных экспериментов установка в ячейке выключателя ОПН с рекомендованными выше параметрами гарантируемая импульсная прочность (на волне 1,2 мкс на уровне 5,9 o.e. в соответствие со стандартом МЭК для новой изоляции электрической машины, например, электродвигателя 630 кВт) при любой длине кабеля, не будет превзойдена при высоком уровне надежности Р > 0,994.

8. Применение схем с каскадным включением ОПН увеличивает показатель надежности защиты от перенапряжений в среднем в 2 2,5 раза, подвесные ОПН на верхних фазах в анкерных пролетах 3,1 - 3,4 для одноцепных и 2,8 - 2.95 для двухцепных BJT. Аналогичные результаты получены для РДИ 3,5 - 4 и МКР 4 - 4,2.

9. Результаты решения проблем организации защиты от грозовых и внутренних перенапряжений электрооборудования и линий систем электроснабжения и электрических сетей нефтяной промышленности внедрены и используются в предприятиях ОАО «Роснефть», «Самаранефтегаз» и др., а также в учебном процессе в вузах.

1. 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.

2. 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.

3. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы её обеспечения в технике: Пер. с нем / Кужекин И.П.; Под ред. Максимова Б.К. -М.: Энергоатомиздат, 1995. -304 е., ил.

4. Шидловский А.К., Борисов Б.П., Вагин Г.Я., Куренный Э.Г., Крахмалин И.Г. Электромагнитная совместимость электроприёмников промышленных предприятий / Под ред. Шидловского А.К. Киев: Наукова думка, 1992. 236 е., ил.

5. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б., Севостьянов. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие / Нижегород. гос. техн. ун-т. Нижний Новгород, 2004. 214 с.

6. Овсянников А.Г. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.

7. Гольдштейн В.Г., Хренников А.Ю. Техническая диагностика, повреждаемость и ресурсы силовых и измерительных трансформаторов и реакторов. М. : Энергоатомиздат, 2007. - 320 с.

8. Халилов Ф.Х., Гольдштейн В.Г., Гордиенко А.Н., Пухальский A.A. Повышение надежности работы электрооборудования и линий 0,4 -ь по кВ нефтяной промышленности при воздействиях перенапряжений. М.: Энергоатомиздат, 2006. - 356 с.

9. Гольдштейн В.Г. О проблемах электромагнитной совместимости в электроснабжении, электротехнических комплексах и системах. Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 13. Самара, 2001. - с. 219224.

10. Кадомская К.П., Лавров Ю.А., Рейхердт A.A. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них: Учебник. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 368 с. (Серия «Учебники НГТУ»).

11. Дронов А.П., Засыпкин И.С., Косорлуков И.А. Перенапряжения при коммутациях индуктивных элементов. Изв. Вузов. Электромеханика.2009. Спец. выпуск. - С. 52-53.

12. Дронов А.П., Засыпкин И.С., Лысенкова И.С. Математическое моделирование передачи импульсных и квазистационарных напряжений через обмотки силовых трансформаторов. Изв. Вузов. Электромеханика. 2009. - Спец. выпуск. - С. 67-69.

13. Лихачев Ф.А. Повышение надежности распределительных сетей 6-10 кВ. Электрические станции, 1981, № 11.

14. Гиндулин Ф.А., Гольдштейн В.Г., Дульзон А.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения в сетях 6-К35 кВ. Энергоатомиздат, 1989.

15. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. М. Изд. стандартов, 1983.

16. Подпоркин Г.В. О разработке мультикамерных изоляторов-разрядников для ВЛ 220 кВ без грозозащитного троса. Энергетик. 2010. № 12.

17. Подпоркин Г.В., Енькин Е.Ю., Калакутский Е.С., Пильщиков В.Е., Сиваев А.Д. Грозозащита ВЛ 10-К35 кВ и выше при помощи мультикамерных разрядников и изоляторов-разрядников. Электричество.2010. № 10.

18. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Физика грозового разряда и грозозащита линий электропередачи. Л.: Ленинградский политехнический институт, 1982.

19. Йорданов Н. Исследования на повредите и изключванията по електропроводите и трансформаторнитепостове 20 кВ в района на электроснабдително предприятие в гр. Пловдив. Годшинэнергопроект Г— 59, 1969, т.2, № 13.

20. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений. Под ред. проф. Халилова Ф.Х., проф. Евдокунина Г.А., доц. Таджибаева А.И. СПб. Изд. Петербургского энергетического института повышения квалификации Министерства топлива и энергетики РФ, 1997 г.

21. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Стационарные и квазистационарные перенапряжения в электрических сетях ВН переменного тока. Изд. ВИНИТИ, серия "Электрические станции и сети", том 14, 1989.

22. Альбокринов B.C., Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х. Перенапряжения и защита от них в электроустановках нефтяной промышленности. Изд. Самарского университета, Самара, 1997.

23. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Физика грозового разряда и грозозащита линий электропередачи. Изд. ЛПИ, Ленинград, 1982.

24. Базелян Э.М., Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. Л. Гидрометеоиздат, 1978.

25. Техника высоких напряжений. Под редакцией Г.С. Кучинского. -С.Петербург: Энергоатомиздат СпБО, 2003.

26. Разевиг Д.В. Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи, -М.: Госэнергоиздат, 1959.

27. Добрынин А.Б., Петров С.П., Халилов Ф.Х., Таджибаев А.И. Обеспечение безаварийной работы электродвигателей при режимнах возмущениях питающей сети. Изд. ПЭИПК МинтопэнергоРоссии, 2000.

28. Short Т. A., Ammon R. Н. "Monitoring Results of the Effectiveness of Surge ArreserSpacins on Distribution Line Protection", IEEE Trans. On Power Delivery, Vol. 14, No. 3, July 1999, pp.1142-1150.

29. MarkkuKokkonen. "Development of Lightning Protection for CoveredConductor", ICCC, 2000.31. «Положение о технической политике ОАО «ФСК ЕЭС» в распределительном электросетевом комплексе», ФСК, 2006 (см. «Новости электротехники», № 6 , 2006).

30. Правила устройства опытно-промышленных воздушных линий электропередачи напряжением 6 20 кВ с проводами SAX. - М.: ОАО "РОСЭП", 1996.

31. Подпоркин Г.В., Сиваев А.Д. Новая грозозащита линий электропередачи с помощью длинноискровых разрядников. -Энергетик, 1997 г. № 3, с. 15-17.

32. Патент Российской Федерации на изобретение № 2096882 от 20.11.97. Линия электропередачи с импульсным грозовым разрядником /Подпоркин Г.В., Сиваев А.Д. -Изобретения, Бюл. № 32, 1997.

33. Патент Российской Федерации на изобретение № 2100885 от 27.12.97. Импульсный искровой грозовой разрядник для электропередачи/ Подпоркин Г.В., Сиваев А.Д. Изобретения, Бюл. № 36. 1997.

34. Грозозащита В Л 6-10 кВ длинно-искровыми разрядниками. -Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ), 2000 г., №11. с. 10-36.

35. Г.В. Подпоркин, В.Е. Пилыциков, А.Д. Сиваев "Защита ВЛ 6 10 кВ от грозовых перенапряжений посредством длинно-искровых разрядников модульного типа", «Энергетик» 2003, №1, стр. 27-29.

36. Техника высоких напряжений / Под редакцией Г.С.Кучинского. Санкт-Петербург Энергоатомиздат, 2003.

37. Половой И.Ф., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Внутренние перенапряжения на электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжения. Энергоатомиздат, ЛО, 1986.

38. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Коммутационные перенапряжения в энергосистемах. Учебное пособие. Изд. ЛГТУ, Ленинград, 1991.

39. Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Дадонов Д.Н. Моделирование программы работы нефтедобывающих предприятий с использованием Марковских случайных процессов. Изв. Вузов. Электромеханика. 2011. - №3. -С. 102-105.

40. Степанов В.П., Дронов А.П., Засыпкин И.С. О феррорезонансных процессах в цепях с трансформаторами напряжения. Сб. тез. докл. VIII Всерос. научн.-практ. конф. «Будущее современной энергетики». Н. Новгород: НГТУ, 2009. - С. 75-78.

41. Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С., Инаходова Л.М. Перенапряжения при коммутациях в сетях 6-35 кВ. Сб. тез. докл. VIII Всерос. научн.-практ. конф. «Будущее современной энергетики». Н. Новгород: НГТУ, 2009. - С. 125-128.

42. Гольдштейн В.Г., Дронов А.П., Засыпкин И.С. Анализ повреждаемости систем электроснабжения 0,4-35 кВ. «Электроэнергетика глазами молодежи»: научн. тр. Всерос. науч.-техн. конф.: сбор, статей. В 2 т. -Екатеринбург: УРФУ, 2010 г. Т. 2. - С. 166-169.

43. Telander S.H., Wilhelm M.R., Stump К.В. Surge limiters for vacuum circuit breaker switchgear. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 2, № 1, January 1987.

44. Interruption of small inductive currents: Chapter 5: Switching of unloaded transformers, Part 2, Electra, № 134, 1991, p. 29-34.

45. Базуткин B.B., Евдокунин Г.А., Халилов Ф.Х. Ограничение перенапряжений, возникающих при коммутациях индуктивных цепей вакуумными выключателями. Электричество, № 2, 1994.

46. Interruption of small inductive currents: Chapter 5: Switching of unloaded transformers, Part 1, Electra, № 133, 1991.

47. RoguskiA.T. Experimental investigation of the dielectric recovery strength between the separating contracts of vacuum circuit breakers. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 4, № 2, April 1989.

48. Perkins J.F., BhasavanichD. Vacuum switchgear application study with reference to switching surge protection. IEEE Transaction on industry Application, Vol. 19, № 5, September 1983, p.879-888.

49. Gibbs J.D., Koch D., Malkin D.P., Cornick K.J. Comparison of performance of switching technologies on E CIGRE motor simulation circuit. "IEEE Transaction on Power Delivery", Vol. 4, № 3, July 1989.

50. Matsui, T. Yokoyama, E. Umeya. Resignation current interruption characteristics of the vacuum interrupters. IEEETransactiononPowerDelivery, Vol. 3, № 4, Jet 1988, p.1672-1677.

51. Беляков Н.Н. Защита от перенапряжений установок с вакуумными выключателями. Электрические станции, № 9, 1994.

52. Васюра Ю.Ф., Гамилко В.А., Евдокунин Г.А., Утегулов Н.И. Защита от перенапряжений в сетях 6-10 кВ. Электротехника, № 5/6, 1994.

53. РД 34.45-51.300-97. Объём и нормы испытаний электрооборудования / -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2-е изд. с изм., 2002.

54. IEEE Working group progress report."Impulse voltage strength of ac rotating machines'Y'IEEE Trans, on PAS", Vol. PAS-100, № 8, Aug 1981.

55. ZotosP.A. Motor failures due to steep fronted switching surges: The need for surge protection user's experience. IEEE Transaction on Industry Appl., Vol.30, №6, Nov 1988.

56. Кучинский Г.С., Каплан Д.А., Мессерман T.T. Бумажно-маслянная изоляция в высоковольтных конструкциях. M.-JL, Госэнергоиздат. 1963.

57. Алиев Ф.Г., Горюнов А.К., Евсеев А.Н., Таджибаев А.И., Халилов Ф.Х. Перенапряжения в нейтрали силовых трансформаторов 6-220 кВ и методы их ограничения Изд. ПИЭПК Минэнерго РФ. С.-Петербург, 2001.

58. Богомолов А.Ф., Иванов Л.И. Перенапряжения в трехфазных распределительных трансформаторах. Электрические станции, 1939, №7.

59. Рыбаков Л.М., Халилов Ф.Х. Повышение надежности работы трансформаторов и электродвигателей высокого напряжения. Изд. Иркутского университета. 1991.

60. Баранов Б.М., Баженов С.А. Защита распределительных трансформаторов от перенапряжений со стороны низкого напряжения. Электрические станции, 1939, № 12.

61. Богословский П.В., Пономарев Ю.И., Пухов Б.И. Защита распределительных трансформаторов от перенапряжений. Сб. трудов ИЭИ, 1962.

62. Кудрявцев И.Ф. Защита низковольтного электрооборудования от атмосферных перенапряжений. Труды Московского института механизации и электрификации сельского хозяйства, 1956, № 3.

63. Сенчинов К.М., Шишман Д.В. Грозовые поражения и защита сельских сетей низкого напряжения. Электричество, 1950, № 10.

64. Hylte'n Covallius N., Stromberg A. Stotha'l-lfastheten has la'gspannings -unstallationer, ERA, 1958, 11 (импульсная прочность установок низкого напряжения).

65. Долгинов А.И. Перенапряжения в электрических системах. Госэнергоиздат, 1962.

66. Будзко А.И., Зуль Н.М. За технический прогресс в электрификации сельского хозяйства. Вестник электропромышленности, 1962, № 9.

67. Геллер Б., Веверка А. Волновые процессы в электрических машинах. Госэнергоиздат, 1960.

68. Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений, ч. III, выпуск 1, Госэнергоиздат, 1959.

69. Heller В., Hlavka J., Veverka А. Na'razove' zjeby v transforma'torach с. J.El.Obz., 1948, (начальное напряжение в трансформаторах).

70. Abetti P.A. Electrostatic voltage distribution and transfer in 3- winding transformers. Nrans. AIEE, III, 1954 (Емкостное распределение напряжения и его передача в трехобмоточных трансформаторах).

71. De BernochiCesara. Sultransferimebto di sovratensioni impulsive neitransformatorn. Enepgia. Clettr, 1962, № 3. (O передачеимпульсныхперенапряжений в трансформаторах).

72. Eisner R. Zur Frage der Übertragung von Stoßspannungen auf die Unterspannungsseite von Drehstrom transformatoren. Voröffeutlichungen aus den Seemens - werken, 1937, vol. XVI, Sl. (Квопросупередачиимпульсныхнапряженийвтрехфазныхтрансформатора x).

73. Abetti P.A., Adanius G.E., Maginniss F.J. Oscillation of coupled windings. AIEE, PowerApp. AndSyst., 1955, p. 12. (Колебания в связанных обмотках).

74. Wittins J. Die Skhwingungsgleichungen eines idealisierten Hochspannungs. Transformators. Arch. El., 1954. (Уравненияколебанийидеального высоковольтного трансформатора).

75. Бьюлей JI.В. Волновые процессы в линиях передачи и трансформаторах. Госэнергоиздат, 1938.

76. Palueff К.К., Hagenguth J.H. Effect of transient voltages on Power Transformer Design. IV. AIEE, Trans., vol. 51, 1932. (Воздействие перенапряжений на трансформаторы).

77. Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. Госэнергоиздат, 1959.

78. Ицхоки Я.С. Импульсная техника. Изд. "Советское радио", 1949. Гольденберг Л.М. Основы импульсной техники. Гос. изд. по вопросам связи и радио. М., 1963.

79. Миллман Я., Тауб Г. Импульсные и цифровые устройства. Госэнергоиздат, 1960.

80. Гольденберг Л.М. Основы импульсной техники. Гос. изд. по вопросам связи и радио. М., 1963.

81. Гинсбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. Изд. "Советское радио", 1954.

82. Теумин И.И. Справочник по переходным электрическим процессам. Связьиздат, 195.

83. Конторович М.И. Операционное исчисление и нестандартные явления в электрических цепях. Гос. изд. технико-теоретической литературы, 1955.

84. Левинштейн М.Л. Операционное исчисление и его применение к задачам электротехники. Энергоиздат., 1971.

85. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. Гостехиздат, 1978.

86. Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии: Учебник для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1996.

87. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. -7-е изд., перераб. и доп.-Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1985.

88. Проспекты и инструкции фирмы Nexans: «Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6 35 кВ и их применение». 2005.

89. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. и др. Грозозащита подстанций и электрических машин высокого напряжения. Учебное пособие Изд. ЛПИ им. М.И.Калинина, 1982.

90. Голдобин Д.А., Кадомская К.П., Лавров Ю.А. Волновые процессы и перенапряжения в кабельных линиях высокого напряжения. Учебное пособие. Изд. Новосибирского электротехнического института. Новосибирск, 1987.

91. Перенапряжения в электрических сетях и электрическая прочность высоковольтной изоляции. Межвузовский сборник научных трудов. Изд. Новосибирского электротехнического института. Новосибирск, 1987.

92. Кадомская К.П. Перенапряжения в энергосистемах. Часть I. Волновые процессы в В Л и КЛ . Новосибирск. 1980.

93. Канискин В. А., Таджибаев А.И. Эксплуатация силовых электрических кабелей. Часть 3. Электрический и тепловой расчет. Учебное пособие. Изд. Петербургского энергетического института повышения квалификации Минэнерго РФ, 2002.

94. Канискин В. А. Конструирование и расчет силовых электрических кабелей низкого напряжения. Методические указания по курсовому проектированию. Санкт-Петербург, Изд. СПбГПУ, 1993.

95. Зархи И.М., Мешков В.Н., Халилов Ф.Х. Внутренние перенапряжения в сетях 6-35 кВ. Наука, ЛО, 1986.