автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Защита от перенапряжений в типовых схемах использования кабелей с газовой изоляцией

ВВЩЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ЖСЛВДУЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

РАБОТЫ.

1.1. Задача литературного обзора.

1.2. Основные схемы использования кабелей с газовой изоляцией.

1.3. Конструктивные параметры, электрическая прочность и импульсные испытательные напряжения кабелей с газовой изоляцией

1.4. Обзор работ, посвященных исследованию перенапряжений в конструкциях с газовой изоляцией

1.5. Выводы по первому разделу и задачи исследования.

2. ПЕРВИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КАБЕЛЕЙ С ГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

2.1. Постановка задачи.

2.2. Методика определения частотных характеристик продольных параметров кабеля однофазного исполнения.

2.3. Методика определения частотных характеристик продольных параметров кабелей трехфазного исполнения,

2.4. Продольные параметры кабелей с газовой изоляцией.

2.5. Поперечные параметры КГИ.

2.6. Выводы по второму разделу.

3. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В КАБЕЛЯХ С ГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ЖПОЛБШШ.

3.1. Постановка задачи исследования.

3.2. Волновые параметры КГИ.

3.3. Распространение прямоугольного импульса напряжения по кабелю трехфазного исполнения.

3.4. Выводы по третьему разделу.

4. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ПРОШХСВДЕНИЯ В ТИПОВЫХ СХЕМАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕГАЗОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

4.1. Постановка задачи исследования.IOI

4.2. Математическая модель для исследования грозовых перенапряжений в типовых схемах применения кабелей с газовой изоляцией трехфазного исполнения.

4.2.1. Модель кабельной линии.

4.2.2. Схема замещения места удара молнии

4.2.3. Уравнения узлов, примыкающих к кабелю с газовой изоляцией.

4.3. Неограниченные перенапряжения.

4.3.1. Методика определения законов распределения максимальных перенапряжений при дальних и ближних ударах молнии.

4.3.2. Характеристики неограниченных перенапряжений на изоляции КГЙ 500 кВ.

4.3.3. Характеристики неограниченных перенапряжений на изоляции КШ 220 кВ.

4.4. Условия работы нелинейных ограничителей перенапряжений в типовых схемах использования КГИ и 220 кВ.

4.5. Координация изоляции эле газовых кабельных линий с уровнями воздействующих перенапряжений

4.6. Выводы по четвертому разделу.

Основные положения Энергетической программы СССР на длительную перспективу предусматривают, в частности, проведение активной энергосберегающей политики на базе ускоренного научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства, всемерную экономию топлива, сырья и энергии /I/. При реализации этой программы перед электротехнической промышленностью и электроэнергетикой встают задачи по освоению производства и внедрению в практику кабельных линий высокого напряжения (КЛ ВН) с улучшенными технико-экономическими показателями.

Рост потребности в электрической энергии выдвигает новые проблемы перед системой подземного энергоснабжения плотнозаселенных районов, промышленных центров и предъявляет повышенные требования к кабельной технике в части увеличения пропускной способности кабельных линий. Основные пути увеличения предела передаваемой мощности по КЛ ВН приведены на рис.В.1, согласно которому пропускная способность кабелей может быть увеличена с помощью различных средств: улучшения электрических характеристик изоляционного материала, использования сжатого газа, максимального увеличения сечения и номинального напряжения КЛ, применения сверхпроводимости, а также искусственного или косвенного охлаждения.

Рассмотрим кратко какой же путь в настоящее время наиболее приемлем и целесообразен для выполнения задач глубоких вводов мощности в городские и промышленные центры, а также для вццачи мощности от электростанций с современными крупными блоками.

В /2,3/ отмечается незначительное увеличение предела передаваемой мощности маслонаполненных кабелей (МНК) при максимально возможном увеличении их сечений и номинальных напряжений (не более I ГВт, что не превышает мощности современного энергоблока).

Возможнооти повышения передаваемой мэщнооти по кабельным линиям высокого напряженияповышение пропускной способности ЮТ Шуменьшение потерь улучшение теплоотводатоковые диэлектрические тепл.сопр.изол. теплоотвод в окр.средуПри этом рост напряжений и токовых нагрузок утяжеляет тепловой режим работы кабеля в связи с увеличением толщины изоляции, а следовательно, и теплового сопротивления, диэлектрических и активных потерь, потерь в металлических оболочках. Максимальная температура на поверхности кабеля не должна превышать 40-50^3 во избежание чрезмерного высыхания почвы и резкого увеличения ее теплового сопротивления. Например, пропускная способность масл она полненного кабеля номинальным напряжением 500 кВ не превосходит 0,5 ГВт, при этом улучшение теплового режима работы кабеля за счет стабилизации теплового сопротивления псявы, искусственного или косвенного охлаждения повышает предел передаваемой мощности на 60-120$, что, очевидно, недостаточно для выполнения задачи глубокого ввода мощности в крупные города и промышленные центры, уже сегодня характеризующиеся плотностями потребляемых мощностей порядка 10-15 МВт/км2 /2,4/.

В последние годы большое значение придается разработкам кабелей с изоляцией из синтетических твердых материалов на основе сшитого полиэтилена, смеси полипропилена с полиэтиленом и т.д. Вместе с тем, в /5,6/ подчеркивается, что использование материалов однородной структуры в КД среднего и высокого напряжения вносит определенные затруднения. В противоположность маслонаполнен-ному кабелю, где единичные дефектные пустоты в диэлектрике, не превышающие толщины бумаги, заполнены изолирующим маслом, в кабельных линиях с полимерной монолитной изоляцией в процессе изготовления возможно возникновение пустот, внутренних напряжений, загрязнение материала, что приводит к снижению срока службы изоляции, частичным разрядам и далее к пробою изоляции. При проникновении влаги в места с высокими градиентами напряженности возникают "водяные деревца", однако о природе этих явлений и их влиянии на электрическую прочность изоляции еще не имеется общей точки зрения. Кроме того, при повышении температуры до 100-200^, например, вследствие к.з., увеличения нагрузки, ухудшения естественного теплоотвода, полимерная изоляция теряет свои механические свойства и становится пластичной.

Таким образом, отмеченное выше свидетельствует об ограниченных возможностях использования маслонаполненных кабелей и кабелей с пластмассовой изоляцией для передачи больших мощностей,что позволяет заключить, что главными областями применения упомянутых кабельных линий в основном станут распределительные городские сети.

В начале 70-х годов в прогнозах на конец века часто указывались величины передаваемой по закрытым линиям электропередач мощности до 10 ГВт на одну цепь. В последние годы отношение к этощ вопросу изменилось и высказываются предположения о том, что предельные значения не будут превышать 2-3 ГВт на цепь /7/,что обусловлено требованиями обеспечения надежности при транспорте больших мощностей. Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что поскольку потребности в линиях весьма высокой пропускной способности (5-10 1Вт), по-видимому, до 2000 года не возникнет,то в настоящее время научно-исследовательские работы по созданию криорезистивных и сверхпроводящих кабельных линий несколько приостановлены, что, в частности, отмечалось и на сессиях СИГРЭ 1978 и 1980 годов /8,9/. Также следует отметить, что промышленной технологии изготовления сверхпроводящих кабелей пока не существует /9/.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом (в основном в США, Канаде, ФРГ и Японии) ведутся интенсивные разработки по созданию и внедрению в энергетику закрытых электропередач большой пропускной способности совершенно нового типа - кабельных линий с электрической изоляцией из элегаза. Целесообразность применениятакого вида передач обусловлена упомянутыми выше причинами.

Использование в качестве электрической изоляции элегаза, обуславливающего конструктивные габариты КГИ и обладающего хорошими электроизоляционными, дуг о га сит ельными, теплоотводящими и физико-химическими свойствами, дает газонаполненным кабелям ряд преимуществ по отношению к КЛ ВН традиционного пополнения. Так, например, пропускная способность КГИ в 3-4 раза выше, а оконечные устройства в 2-4 раза дешевле, чем у маслонаполненных кабелей. Кроме того, элегазовые кабели потребляют меньшую зарядную реактивную мощность, имеют низкие активные и диэлектрические потери, простую конструкцию, меньшее внутреннее тепловое сопротивление (при принудительном охлаждении предел передаваемой мощности значительно (в 3-4 раза) увеличивается /10,11/. Наряду с этим КГИ имеют преимущества перед традиционными кабелями в схемах последовательного соединения воздушной и кабельной линий из-за соизмеримости их пропускных способностей.

Кабельные линии с газовой изоляцией представляют собой жесткие конструкции и могут быть выполнены в однофазном и трехфазном исполнении, при этом в первом случае кабель представляет собой коаксиальную систему, где алюминиевый трубчатый проводник фиксируется внутри трубы-оболочки, выполненной из сплавов на основе алюминия, с помощью диэлектрических шайб-распорок, во втором -три токоведущие жилы заключены в одной оболочке из стали, к которой крепятся с помощью специальных одинарных изоляторов, изготовляемых на основе эпоксидных компаундов.

КГИ ообираются из отдельных сегментов строительной длиной 10-15 м, сборка которых осуществляется в заводских условиях, а сварка сегментов производится на месте монтажа с соблюдением комплекса мер по предохранению загрязнения конструкции. При прокладке достаточно длинных отрезков КГИ через кавдые 100 м устанавливаютвнутренние герметичные перегородки для предотвращения больших потерь газообразного диэлектрика в случае нарушения герметичности, кроме того, специальные устройства поддерживают давление элегаза на заданном уровне при изменении температуры окружающей ореды, режима работы КГИ и т.д. Рабочее давление выбирается из условия отсутствия эффекта сжижения газа при минимальной зимней температуре и в случае надземного расположения КШ не должно превосходить 0,35-0,45 МПа (температура сжижения - 40*50^).

Несмотря на заметные успехи в разработке и применении жестких кабелей с газовой изоляцией, последние имеют недостатки,связанные с малой длиной изготовляемой на заводе транспортабельной секции и, как следствие, высокой стоимостью монтажа КГЙ значительных длин. В этой связи ведутся работы по созданию однофазных газонаполненных кабелей гибкого исполнения со строительными длинами 100-200 м, использование которых по сравнению с КГИ жесткой конструкции дает определенные преимущества, в частности, количество соединительных муфт сокращается в 10 и более раз, отпадает необходимость в специальных устройствах для компенсации тепловых удлинений, не требуется специальных угловых вставок на поворотах трассы /12-14/. Однако с точки зрения передаваемой мощности гибки КГИ ограничены уровнем напряжения и сечением токоведущей жилы, что предопределяет использование гибких конструкций КГИ в основном при напряжениях 110 и 220 кВ.

Внедрение в большую энергетику кабелей с газовой изоляцией требует решения комплекса проблем, в число которых входит и технико-экономическая координация уровней изоляции конструкций о воздействующими в процессе их эксплуатации перенапряжениями и характеристиками защитных устройств.

Следует отметить, что до настоящего времени теоретических проработок по исследованию электромагнитных процессов и координации изоляции элегазовых кабальных линий в нашей стране не проводилось; за рубежом же эти исследования проведены в очень ограниченном объеме и не претендуют на полноту. Такое состояние проработок обусловлено сравнительно небольшим сроком внедрения в промышленное производство закрытых электропередач нового типа.

В настоящей работе проводится анализ грозовых перенапряжений в типовых схемах использования кабелей с газовой изоляцией с целью их координации с уровнями изоляции и параметрами защитных устройств. Следует отметить, что при решении задачи координации изоляции коммутационные перенапряжения могут.не учитываться. Последнее обусловлено двумя обстоятельствами: малой протяженностью кабельных линий (до 20-30 км) и весьма пологой вольтвременной характеристикой изоляции (практическое равенство электрической прочности при воздействии волн с микро- и миллисекундными фронтами).

Решение поставленной проблемы требует рассмотрения ряда задач, к которым автор прежде всего отнес следующие:- разработку математических моделей кабельных линий с газовой изоляцией и определение зависимости их первичных и волновых параметров от частоты, конструктивного исполнения и характеристик применяемых материалов;- исследование процессов распространения волн в кабельных линиях;- исследование неограниченных грозовых перенапряжений в типовых схемах использования газонаполненных кабелей;- выбор системы мероприятий по ограничению перенапряжений и анализ условий эксплуатации защитных аппаратов в схемах, содержащих КШ;- координацию уровней изоляции КГИ с уровнями воздействующих перенапряжений и параметрами защитных устройств.

Научная новизна работы и основных ее результатов заключается в следующем:- разработаны математическая модель кабельной линии с газовой изоляцией трехфазного исполнения и на ее основе методика, реализованная в виде программы применительно к ЭВМ БЭСМ-6, позволяющая определять зависимость первичных и волновых параметров газонаполненных кабелей от чаототы рассматриваемого процесоа,электрических характеристик материала оболочки, расположения токопро-водящих жил относительно центра оболочки с учетом проникновения электромагнитного поля в толщу проводящей среды, эффекта близости и конечных размеров диаметров токопроводов;- разработана методика, позволяющая определять законы распределения максимальных перенапряжений, воздействующих на изоляцию КШ, включающая в себя методику определения максимальных перенапряжений при дальних ударах молнии с учетом статистических характеристик параметров волн, набегающих на схему с кабельными перемычками по ВЛ, и методику определения максимальных перенапряжений при прорыве молнии сквозь тросовую защиту воздушной линии в непосредственной близости от. кабельной линии с учетом статистических характеристик параметров тока молнии и места удаленности прорыва от кабельной вставки;- разработана математическая модель, реализованная в виде программы для ЭВМ БЭСМ-6, позволяющая проводить исследования грозовых перенапряжений в типовых схемах использования кабелей с газовой изоляцией;- впервые получены статистические характеристики неограниченных импульсных перенапряжений, воздействующих на изоляцию элега-зовых кабельных линий, и импульсов токов, протекающих через защитные аппараты, установленные в схемах с кабельными перемычками 220 и 500 кВ.

Практическая значимость результатов работы»Разработанная математическая модель для определения первичных и волновых параметров газонаполненных кабелей трехфазного исполнения, а также математическая модель для исследования грозовых перенапряжений в типовых схемах использования КМ могут быть широко использованы для определения волновых параметров и анализа перенапряжений атмосферного происхождения других типов кабелей высокого напряжения, в частности маслонаполненных и кабелей в трубах высокого давления.

Полученные в работе статистические характеристики импульсных грозовых перенапряжений, воздействующих в процессе эксплуатации на изоляцию элегазовых кабельных линий 220, 500 кВ в различных схемах их использования, позволяют подойти к обоснованному выбору импульсных испытательных напряжений элегазовых конструкций (с учетом одновременного улучшения тепловых и электрических характеристик твердой изоляции из эпоксидных смол) при осуществлении координации уровней изоляции КГИ с уровнем перенапряжений, ограниченных с помощью современных защитных аппаратов.

Полученные в работе результаты свидетельствуют о возможности использования стандартных ограничителей перенапряжений, выпускаемых в настоящее время отечественной электротехнической промышленностью, в типовых схемах использования кабельных линий с газовой изоляцией и применения на базе этих защитных аппаратов пониженных уровней изоляции как газонаполненных кабелей, так и комплектных распределительных устройств на элегазе, связанных с ВЛ через кабельные перемычки, при одновременном сохранении высокой надежности их эксплуатации.

Внедрение результатов работы осуществляется во Всесоюзном научно-исследовательском институте кабельной промышленности (ВНИИКП) при проведении работ, связанных с разработкой кабельных линий высокого напряжения повышенной пропускной способности. Рекомендации по снижению уровней импульсных испытательных напряжений газонаполненных кабелей различного конструктивного исполнения при одновременном обеспечении высокого уровня надежности их эксплуатации будут использованы при проектировании кабелей с газовой изоляцией (тема K0I84 0I23K7 (II-84) Минэлектротехпрома).

Результаты работы докладывались и обсуждались на:- семинаре кафедры "Техника высоких напряжений" Новосибирского электротехнического института, 1982, 1984 гг.;- конференции молодых специалистов отдела силовых кабелей ВНИИ Кабельной промышленности, Москва, 1982 г.;- Всесоюзном научно-техническом совещании "Новые методы производства, передачи и распределения электроэнергии", Свердловск, 1983 г.;- расширенном заседании 17 секции Научного Совета АН СССР "Научные основы электрофизики и электроэнергетики" на тему "Теоретические и электрофизические проблемы молнии и молниезащиты", Баку, 1983 г.;- ХНУ научно-технической конференции молодых ученых и спещ-алистов ЭНИН им.Т.М.Кржижановского, Москва, 1984 г.

По теме диссертации опубликовано пять научных статей. Методические разработки и результаты проведенных исследований изложены в трех научно-технических отчетах, зарегистрированных во ВНТИЦ и переданных во ВНИИКП.

На защиту выносятся следующие основные положения:

4.6. Выводы по четвертому разделу

По результатам материалов настоящего раздела могут быть сделаны как методические выводы, так и выводы относительно грозо-упорности КГИ в различных схемах их использования, включая соображения о нормируемых импульсных испытательных напряжениях.

К методическим результатам относятся разработка математической модели, позволяющей исследовать перенапряжения в типовых схемах использования КШ разных номинальных напряжений, реализованная в виде программы на языке ФОРТРАН применительно к ЭВМ БЭСМ-6, и разработка методики определения законов распределения максимумов перенапряжений на изоляции КШ и максимумов токов, протекающих через ограничители перенапряжений.

К выводам по существу рассматриваемой задачи можно отнести следующие:

1. Анализ неограниченных перенапряжений показал, что при отсутствии защитных устройств уровень возникающих перенапряжений во всех рассматриваемых схемах применения газонаполненных кабелей с вероятностью 1,0 превышает допустимый уровень импульоной электрической прочности КГИ и уставку защитных аппаратов.

2. Наибольшие уровни перенапряжений и токовых нагрузок в защитных аппаратах возникают при ближних прорывах молнии сквозь тросовую защиту ВЛ, сопровождающихся в ряде случаев набеганием на КШ волн, обладающих большим энергетическим потенциалом. При этом для КГИ 220 кВ эти удары молнии являются расчетными, а для КШ 500 кВ - доминирующими при оценке законов распределения максимальных перенапряжений и импульсных токов, протекающих через ограничители (по сравнению со вторым расчетным случаем - воздействиями при дальних ударах молнии).

3. При установке нелинейных ограничителей перенапряжений с характеристиками, достигнутыми в настоящее время электротехнической промышленностью, по концам кабельной вставки в системе "ВЛ-КШ-ВЛ", а также в месте сопряжения ВЛ и КШ и у трансформаторов в КРУЭ в схемах глубокого ввода мощности и при осуществлении связи элегазового распредустройства с воздушной линией, при оценке максимальных перенапряжений следует ориентироваться на уровень допустимого тока в ограничителях для ОПН 500 и 220 кВ при грозовых импульсах 1огр доп = 27 и 9 кА и V = 1013 и 489 кВ соответственно. Анализ показал, что вероятность превышения допустимых токов через ограничители (и соответствующих максимумов перенапряжений) составляет величину не более 0,007 (в наиболее неблагоприятной схеме "ВЛ-КГИ-1"), при этом частость превышения в различных схемах лежит в диапазоне (0,002-0,004) I/год, в схемах 220 I- 0,0005 I/год. Следует подчеркнуть, что приведенные данные для системы 220 кВ отвечают наиболее тяжелому расчетному случаю (наличию одной воздушной и кабельной линий). Очевидно, что при полном развитии станции уровень перенапряжений уменьшится и при координации изоляции К1И 220 кВ может быть принят уровень максимальных воздействующих перенапряжений, отвечающий уставке защитных аппаратов (Uorp= 460 кВ).

4. Рекомендуемые испытательные напряжения грозовым импульсом для КГИ 220 и 500 кВ при двадцатипроцентном запасе составляют порядка 550 и 1250 кВ, что на 42 и 19$ меньше соответствующих значений принятых в настоящее время при испытании элегазовых конструкций. При связи КРУЭ с воздушными линиями посредством газонаполненных кабелей с длинами, рассмотренными в настоящей работе , сниженные уровни импульсных испытательных напряжений могут быть рекомендованы и для изоляции элегазовых распределительных устройств.

5. Приведенные данные по воздействующим грозовым перенапряжениям в типовых схемах использования элегазовых кабельных линий различного конструктивного исполнения могут явиться исходным материалом для решения комплексной технико-экономической задачи по обеспечению экономичности закрытых электропередач нового типа, в том числе связанной и с уменьшением поперечных габаритов КГИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная работа позволяет сделать выводы как методического характера, так и выводы, касающиеся существа рассматриваемого вопроса: обеспечения технически обоснованной координации изоляции элегазовых кабельных линий 220 и 500 кВ с уровнями воздействующих перенапряжений и характеристиками защитных аппаратов.

К методическим результатам можно отнести следующие:

1. Разработаны математические модели кабельных линий с газовой изоляцией и на их основе методика определения первичных и волновых параметров КГИ различного конструктивного исполнения, в частности, коаксиального типа и при расположении трех токопро-водящих жил в одной трубе. Получены выражения, позволяющие определять частотные характеристики продольных параметров кабелей с газовой изоляцией при любом расположении токоведущих жил относительно центра трубы с учетом проникновения электромагнитного поля в ее толщу. Разработанная методика, реализованная в виде программы применительно к ЭВМ БЭСМ-6, может быть использована для определения первичных параметров не только элегазовых кабельных линий, но и закрытых электропередач других типов, в частности маслонаполненных кабелей высокого давления.

2. Анализ продольных и волновых параметров газонаполненных кабелей показал их существенную зависимость от частоты в диапазоне до 40-50 кГц вследствие проникновения электромагнитного поля в стенку трубы. Варьирование характеристик материала трубы в интервале их практического изменения более существенно сказывается на параметрах нулевого канала, например, при изменении магнитной проницаемости или удельной проводимости материала трубы в два раза волновые параметры междуфазных каналов меняются на 1-3%, нулевого - на 10-30%. При частотах процессов, характерных для грозовых перенапряжений, волновые сопротивления и скорости распространения волн по модальным каналам практически не зависят от характеристик материала трубы и определяются в основном геометрическими размерами кабеля и электрическими характеристиками элегазовой среды. Волновые сопротивления КГИ в 2-4 раза превышают волновые сопротивления маслонаполненных кабелей и примерно в два-пять раз оказываются меньше величин этих параметров для ВЛ. Скорости распространения волн в междуфазных каналах КГИ и ВЛ при высоких частотах близки к скорости света и примерно вдвое превышают соответствующие скорости в маслонаполненных кабелях. Скорость распространения волны в нулевом канале газонаполненного кабеля при небольших частотах (порядка сотен Гц) оказывается выше скорости в нулевом канале воздушной линии.

3. Анализ волновых процессов в трехфазных кабелях с газовой изоляцией с использованием частотного метода позволил выделить области применения упрощенных математических моделей КГИ. Так, при исследовании грозовых перенапряжений в схемах, содержащих участки элегазовых кабельных линий относительно небольших длин (до 15-20 км), последние без существенной погрешности можно моделировать в виде линий без потерь. При рассмотрении переходных процессов в трехфазных КГИ больших протяженностей для исключения завышенных результатов следует принимать во внимание затухание волн вследствие поверхностного эффекта в стальной трубе.

4. Разработанная математическая модель, реализованная в виде программы применительно к ЭВМ БЭСМ-6, позволяет исследовать перенапряжения атмосферного происхождения в различных типовых схемах использования элегазовых кабельных линий однофазного и трехфазного исполнений.

5. Разработана методика определения законов распределения максимальных перенапрякений и токов, протекающих через нелинейные ограничители, при учете статистических характеристик волны тока молнии и удаленности места прорыва молнии сквозь тросовую защиту ВЛ от точки сопряжения воздушной и кабельной линий.

Основные практические выводы работы заключаются в следующем:

1. Уровни неограниченных перенапряжений в различных типовых схемах использования кабелей с газовой изоляцией 220 и 500 кВ во всех расчетных случаях превышают допустимый уровень импульсной электрической прочности КГИ и уставку защитных устройств.

2. Надежная защита КГИ 220 и 500 кВ от грозовых перенапряжений может быть осуществлена с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений с характеристиками, достигнутыми в настоящее время отечественной промышленностью. В схемах с КГИ 500 кВ ("ВЛ-КГИ-ВЛ", "КГИ-КРУЭ") ограничители должны быть установлены по обоим концам КГИ. В схеме с КГИ 220 кВ ("КГИ-ГАЭСм) на начальной стадии развития станции ограничители целесообразно устанавливать также с двух концов кабеля, при полном развитии станции (при нескольких установленных блоках и отходящих воздушных линий от шин КЕУЭ) достаточна установка нелинейных ограничителей перенапряке-ний на шинах ОРУ.

3. В качестве расчетных волн при координации изоляции КГИ 220 кВ должны приниматься ближние удары молнии (при которых волны, отраженные от кабеля, влияют на процесс формирования волны напряжения в месте прорыва, что приводит к образованию воздействующих на изоляцию КГИ волн, обладающих высоким энергетическим потенциалом), для КГИ 500 кВ - ближние и дальние удары. В последнем случае при определении законов распределения максимальных перенапряжений и токов, протекающих через ограничители, ближние удары также являются доминирующими. Так, например, в схеме с кабельной вставкой между воздушными линиями ("ВЛ-КШ-ВЛ") токовые нагрузки в ограничителях при дальних ударах молнии с вероятностью

0,01 превышают уровень 7,8 кА, при ближних ударах молнии - 32кк. При уровне надежности не менее 0,99 (0,993-0,997) максимумы ограниченных перенапряжений в рассмотренных схемах использования КШ 500 кВ не превышают значений, отвечающих вольтамперной характеристике резистора ограничителя при протекании через него предельно допустимых импульсных токов (1013 кВ для ОПН 500 кВ). В схемах использования КШ 220 кВ на начальных этапах развития станции уровень максимальных перенапряжений достигает величины 489 кВ. Частость превышения этих значений составляет для КШ 500 кВ порядка (0,002-0,004) I/год, для КГИ 220 кВ - 0,0005 1/год.

На данном этапе исследований такие частости превышения допустимого импульсного тока через ограничитель (1,5 кА. на одну колонку резистора) можно считать приемлемыми, так как они более чем на порядок меньше соответствующих значений, обычно принимаемых при координации изоляции воздушных линий.

4. Проведенные исследования позволяют при двадцатипроцентном запасе рекомендовать в качестве уровней импульсных испытательных напряжений величины порядка 550 и 1250 кВ для КШ 220 и 500 кВ соответственно. Эти уровни на 42 и 20$ меньше соответствующих значений принятых в настоящее время при испытаниях элегазовых конструкций МЭК. В случае связи КРУЭ с ВЛ посредством газонаполненных кабелей длин, рассмотренных в работе, сниженные уровни импульсных испытательных напряжений могут быть распространены и на изоляцию элегазовых распределительных устройств.

5. Приведенные данные по воздействующим грозовым перенапряжениям в различных схемах использования КШ 220 и 500 кВ могут явиться исходным материалом для решения комплексной технико-экономической задачи по обеспечению экономичности закрытых электропередач повышенной пропускной способности, связанной в том числе с уменьшением поперечных габаритов КШ.

1. Основные положения Энергетической программы СССР на длительную перспективу. М.: Политиздат, 1984, 32 с.2. 6W W. Hvtktiudunije&r-Lr'CLjjtinfj.- Eklfriuillunr-iichafl, П, гб, ь 836.-MS.

2. Уйди Б. Кабельные линии высокого напряжения.: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1983, 232 с.

3. Перспективы развития силовых кабелей. Электротехническая промышленность. Серия Кабельная техника,1978,№ 2, с.26-28.

4. Хромченко Г.Е. Силовые кабельные линии за рубежом. -Энергохозяйство за рубежом, 1983, № 6, с.21-26.

5. Wwer Ene^(jcdaSet Сп бедемом-б unci Zuiunft. ~ EfeLiriziIb-VSirUekcifi; /977, ?6; ftS9?-fOS.7# ELdinger /}. Ener-gieforiEeUung mil i^vlier^M. fLokr-gcu£alein. -ЕШЫескп. апЛ Md^kintnSdu / W6, 93

6. Пешков И.Б., ГлейзерС.Е. Кабели высокого напряжения.: Переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ 78). М.: Энергоиздат, 1981, 135 с.

7. Пешков И.Б., Глейзер С.Е. Кабели высокого напряжения.: Переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ 80). М.: Энергоиздат, 1983 , 80 с.

8. Hampion. 6., bronuu~tn<j д. QntEcni of a- ftcxiSie, Sf£ ui^u^oiecL c.h.V. calfe.- Pr-oc. I nil. E0ec,f f9H, ,//2 , <5.

9. Hoth^fiQ-ruiuruj i> kdSei mil SFg- 1 wtien/npEfekir-izila-i ~ Hfihthofi, 1Ш, 21, tff/2, 6. J4-2G

10. Ele.oc.iSh SF6 i^oLtric tt&cbaftannunga - Rofir(juikcit>?£r 'rvBTflil, !949y 6f, tf/O, 6. 330-3$2.

11. ImcU. Sy Cord S. Скогоие1ек*>ксЛ of inter Icdiol niVtion line bonded, cl i ML anxiU in reialion. io ^hor-i -clrc/ci 'orcU- IEEE Tr&W>. Power. Арраг. CUuL tybi., /32/, /00, л/F р.АЪЦ -2b 19.

12. BPA Will Have. №>U £ Fin I SFe&r?e OjiercL-Un^ Ji 5€0*ХГ/ S&c. Upki and- Pouw} /№, 51, a//S

13. Eldinger £v F?oWr Ct/ 5Fe liolierie faA^bbloJIel far-'it {L&vrtrcujuyvcj }wchihr Uiiiun^en. - brown, bouwi Fltllelun-№, 13 61, t/4, 5. 167-/73.

14. EMih. KoknVCh. F.} SchliCski д. den- ScAuh der >Fg -iwlier-itn. Ij20 kV-ZchutibnlcLgL Drat&ibl>er<j (jetjen. bici^uler-jicuvuinflr brown bovtrl F\iltuCun(j<Mf /922, G9, P6, Sjt1~!3S,

15. Frank /v bocjqib, Cai-inbulaiecL K/Sti&lion. reLa&ilcly wrwjjicJL- TranbmMivn* and dMri&u-Hon, /98$, 35^ pt, p. 20-22.

16. Раенко Э.А. Современное состояние разработок кабелей высокого напряжения. Электротехническая промышленность. Серия Кабельная техника, 1979, № 9, с.13-14.

17. Круглов Н.В., Константинов В.Е. и др. Эксплуатация газонаполненных кабелей 220 кВ с элегазовой изоляцией. Энергетик, 1977, № 7, с.13-14.

18. Александров Г.Н. Выбор соотношений размеров электродов трехфазных изоляционных систем Герметизированных раопредуст-ройств. Изв.высш.уч.зав., Энергетика, 1978, № 9, с.27-35.

19. Александров Г.Н., Иванов В.Л. Изоляция электрических аппаратов высокого напряжения. Л.: Энергоатомиздат,1984. 208 с.

20. Бобиков В.Е., Корнеев В.И. и др. Трехфазная газоизолированная кабельная линия с асимметричным расположением фаз. Изв.высш.уч.зав., Энергетика, 1981, №2, с.14-19.

21. Emanuel f\.t boejikin Н. C&twialion. of иь tleel enctoWM of ikrее.-phase, кил оаЛЫ.- IEEE Ггсигб. Pouter- Др/кы*.xnoi fyi. tew, 35, Мб, p. nst- rm.

22. Sihra K.t Ругяуплк Potka H.f &r-aikmk S. fiaafybiS of cteclr-o -rrjdCjnUct fieEoL and роим- U>v*ei in ikr^ez. pkase. дал iKyjiaiecL caSte.- IEEE Тгапл. m Ma^neiies} 1911, /5t#5t p.ff*tO.

23. Бортник И.М. К выбору рабочих и испытательных напряжен-ностей высоковольтного оборудования с изоляцией $Fg. Электричество, 1974, № 12, с.20-26.

24. Бортник И.М., Попов А.А. и др. Кабели большой пропускной способности с газовой изоляцией. Электричество, 1975, № 6, 0.31-35.

25. Eidinger Дч Utemerd Ш. Undir-^ouncL роняет- IrcLnimctfdon. •JtinfJ comps-Wtd -gas-in*/fated caSfcj. " Cl&ZE. IrwL. Co/if. larger Ugk Volt. Eke. SysL, Роли, fm.s#S." j.a. iljif.

26. Хегг, Шмидт. Применение пониженных уровней изоляции у КИТ высокого напряжения с элегазовой изоляцией. В кн.: Подстанции переменного тока (СЖРЭ- 78). Под ред.Ю.А.Якуба. - М.: Энергия, 1980, с.5-18.

27. Такаги, Кенмоши, Сакато, Ито. Специальное КРУЭ на большой номинальный ток. В кн.: Подстанции переменного тока (СИ1РЭ-76). Под ред.Ю.А.Якуба. М.: Энергия, 1978, с.94-106.

28. Полтев А.И. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов. I.: Энергия, 1979, 194 с.

29. Бобиков В.Е., Трипотень И.Г. Исследование электростатических полей изолятороЬ газонаполненной аппаратуры. Изв.высш. уч.зав., Энергетика, 1984, №4, с.43-46.

30. Яак F.t Ifinaenl С. Etectwiia~iCzfbeloL oplirrbilotion, vf ike firojik 0-f eptxy aJiAcefiQ, for- oompir-eiaed Lnujta ieoi ca,f>

31. EE Тгсшб. Povw Upparand SyiL, WO, 99, f p. 2{64-<2f?4

32. Бортник И.М., Борин В.Н. Электрическая прочность элега-зовой изоляции аппаратов сверхвысокого напряжения. Электри -чество, 1981, № 3, с.13-18.

33. Борин В.Н. Расчет электрической прочности изоляционных конструкций в элегазовых КРУ . Электричество,1976,№ 9,с.51-53.

34. Мош В., Хадшильд В. О расчете пробивного напряжения в элегазе в системе коаксиальных цилиндров. Электричество,1974, № 5, с.50-54.

35. Мош В. Электрическая прочность элегазовой изоляции как статистическая характеристика. Электричество,1978,№ I,с.66-68.

36. S./?. Pf-oipech for Lmfirov-iriff ike. relt&lltiiy Q-nd. ojBHV (jQA шtotaled. -iaSiidiip/bi.- Jnier-naiconoZ Confer-ence on, Lclacjc Н^-к Mitge. Edeclrc't %gblt>r?*>} /322, 2Ъ.

37. Вишняков Г.К. Проблемы подстанций на оассии СИГРЭ 1978 г. Энергохозяйство за рубежом, 1979, № 5, с.18-23.

38. Борин В.Н. Изоляция элегазовых комплектных распределительных устройств.- Электричество, 1975, № 2, с.34-38.

39. Якуб Ю.А. Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией фирмы Тошиба (Япония). Энергохозяйство за рубежом, 1980, № 2, с.28-32.

40. Бронштейн A.M. Элегазовые выключатели и комплектные pao-предустройства с элегазовой изоляцией на напряжение 12-1200 кВ. -Информэлектро, 1982, 92 с.rnzintzin cyi Llitu

41. Спенсер, Сэмм, Артбауэр, Шатц. Исследование и разработка гибкого кабеля на напряжение 362 кВ с изоляцией из сжатого газа. В кн.: Кабели высокого напряжения (СИ1РЭ - 80). Под ред. И.Б.Пешкова, С.Е.Глейзера, 1982, с.13-20.

42. Закрытая городская подстанция 230/13,8 кВ. Тг-атпишогь and dUir-tSu-Uon. t i979,3i, 9. Экспресс-информация серии "Электрические сети и системы за рубежом", 1980, № 3.

43. Подземная распределительная подстанция с КРУЭ 245 кВ. -Biti. SeJwetz.Etdir-oi. V. , 1980, 71, № 9, 446-449. Экспресс-информация серии "Электрические сети и системы за рубежом", 1980, № 10.

44. Sze^iic Ifdr-cjCL И., Ttccio P. Bn.to.gert und Sy6 ieme. des- Ener- -qltv-er-lcn'gu/ifl Sfg -IchaUcudcujefv J-иг* &££e. flnv^ticLun^en-.G Ь^оинь bouwi MiUtiturt^e/i., tStb, 10, tff/Z, 6. 9f-$6

45. Мельзак И.Я. Развитие подстанций с элегазовым оборудованием за рубежом. Энергохозяйство за рубежом, 1982, Jt 6,с.33-35.

46. Бронштейн A.M. Испытания элегазовых КРУ" на месте их монтажа. Энергохозяйство за рубежом, 1978, № 4, с.33-38.

47. PlmI ?65-kV SF6 iiatCon jirov-el }accet>fuU.- ECecir-Ceat Woc>BoL, /9!0, 194, У6, p. 1/4-47

48. Вильстром, Холмборн, Шей. Защита от перенапряжений КРУ с элегазовой изоляцией. В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИ1РЭ - 76). Под ред. А.К.Лоханина, 1979, с. 15-32.

49. Громье, Виазин. Поведение КРУ с элегазовой изоляцией при номинальных токах и больших токах к.з. В кн.: Подстанциипеременного тока (СИГРЭ-78). Под. ред. Ю. А. Яку da, 1980, с.83-102.

50. Лоханин А.К. Вопросы координации электрооборудования

51. С ВН. В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИГРЭ-78). Под ред.А.К.Лоханина, 1979, с.3-9.

52. Олсен К., Андерсен Д., Ульриксен Т. Грозовые перенапряжения в КРУЭ и анализ вероятности их повреждения. В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИГРЭ-78). Под ред. А.К.Лоха-нина, 1979, с.99-114.

53. Петерсон К., Холиборн Н. и др. Защита КРУЭ от перенапряжений при воздействии импульсов с крутым фронтом. В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИ1РЭ-78). Под ред.А.К.Лоханина, 1979, с.II4-I25.

54. Вишняков Г.К. Проблемы подстанций на сессии СИ1РЭ 1978 г.- Энергохозяйство за рубежом, 1979, № 5, с.В-23.

55. Дюбанотон Ж., Ларю X., Генри Дж. Характеристики изоляции элегазовых подстанций при воздействии импульсов различной формы.- В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИГРЭ-76). Под ред. А.К.Лоханина, 1979, с.32-42.

56. Бек, Петерсон. Основные и специфические параметры КРУ , учитываемые при координации изоляции. В кн.: Подотанции переменного тока (СИГРЭ-78). Под ред. Ю.А.Якуба,1980, с.18-35.

57. Мори, Матсумура, Окада и др. Опыт эксплуатации и тенденции развития КРУ 500 кВ с элегазовой изоляцией. В кн.: Подстанции переменного тока (СИГРЭ-78). Под ред.Ю.А.Якуба, 1980,с. 35-39.

58. Дridert Utt Ъ^адпел Л. Intofatcofi. ceo*dc/za-tioK jo*

59. W&ytaUon<i. ~ IE£E Tr-an.6. PovAer- fy/iar-. andtm, 92, MS, p. W2£-f629.9, H> i-599.

60. Анио, Канипшмо, Тамуро, Нагаи. Применение искрового разрядника для защиты КРУ с элегазовой изоляцией. В кн.: Перенапряжения и координация изоляции (СИГРЭ-76). Под ред.А.К.Лоханина, 1979, с.9-15.

61. SckutxCujjer- R., flmthnL в. Zurcje. jir-ojiagalion. каг-аа{е.гс${с'с*> of pipe. EntEoiwL utbdes-pr-ourvd ccdfoIEEE T^aM. Poww- ftppas-. and fyU., f9?t, р./б?о-/бП.

62. Jfricleiu fl. Й (jener-ai. fo^mutaicQn of Lrnptdaact and a&mbbcuUiL of са&Ы.- JEEjE TmlM. Pow-er- йрраг-. cuui Syst., 1980, 93,^5, p. 902-9/0.

63. Справочник по специальным функциям. Под ред. М.А.Абрамовича и И.Стигана. М.: Наука, 1979, 830 с.

64. Голщобин Д.А. Волновые процессы и перенапряжения в кабельных линиях высокого напряжения.: Автореф.дис.на соиск.учен. степени канд.техн.наук. Новосибирск, 1982.

65. Основы теории перенапряжений в электрических сетях.:

66. Пер.с англ./Дж.П.Бикфорд, Н.Мюлине, Дж.Р.Рцц. -М.: Энергоиз-дат, 1981, 168 с.

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

68. Левинштейн М.Л. Операционное исчисление в задачах электротехники. Л.: Энергия, 357 с.

69. Голдобин Д.А., Лавров Ю.А. Атмосферные перенапряжения на кабельных линиях высокого напряжения при ближних и дальних ударах молнии. Тр. / Ленингр.политехн.ин-т, 1982, № 385. Установившиеся и переходные режимы работы электрических систем, с.53-58.

70. Голдобин Д.А., Кадомская К.П., Лавров Ю.А. Методика оцен-. ки грозоупорности подстанций с кабельными перемычками. Изв. высш.уч.зав. Энергетика, 1983, № 9, с.7-10.

71. Вольпов К.Д. и др. Результаты измерений входной емкости трансформаторов и реакторов 35-750 кВ. Электрические станции, 1982, № 9, с.60-61.

72. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978, 512 с.

73. Руководящие указания по защите от внутренних и грозовых перенапряжений сетей 3-750 кВ.(Проект). Тр./НИЙПТ, 1975, 21-22, 288 с.

74. Голдобин Д.А., Горохов В.В., Лавров Ю.А. Атмосферные перенапряжения на кабельных перемычках 500 кВ ГЭС. Тр. / Новосибирский электротехн.ин-т, 1979. Управление режимами электроэнергетических систем в условиях АСУ, с.135-140.

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

76. Бронфман А.И. Режимы работы вентильных разрядников при грозовых перенапряжениях. Л.: Энергия, 1977, 120 о.

77. Александров Г.Н., Ершович В.В., Крылов С.В. и др. Проектирование линий электропередач сверхвысокого напряжения. Л.: Энергоатомиздат, 1983, 368 с.

78. Электротехнический справочник. Т.З, кн.1. Производство, передача и распределение электрической энергии./ Под общей ред. В.Г.Герасимова, П.Г.Грудинского, Л.А.Жукова и др. М.: Энерго-издат, 1982, 656 с.