Мониторинг качества электроэнергии в электрических сетях России для выбора мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости Курбацкий, Виктор Григорьевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Резкое увеличение числа источников электромагнитного поля привело к тому, что в настоящее время его интенсивность многократно превосходит уровень естественного магнитного поля Земли. Это оказывает негативное влияние на здоровье людей и обостряет проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) электрооборудования и электрических сетей.

Появилась необходимость первоочередного рассмотрения отдельных аспектов проблемы ЭМС, требующей создания безопасных условий производства работ для здоровья человека -биоэлектромагнитная совместимость и обеспечение нормального функционирования электрооборудования в реальной электрической сети. Учитывая приоритетность этих вопросов и в мировой энергетике, в рамках международных организаций существует технический комитет №77 "Электромагнитная совместимость электрооборудования, присоединенного к общей электрической сети" МЭК и создана рабочая группа 5 "Несимметрия, несинусоидальность и колебания напряжения" исследовательского комитета №36 "Влияния" СИГРЭ.

Следует отметить, что международные нормы, устанавливающие допустимые характеристики напряжения электрической сети, в зависимости от вносимых искажений, определяют, главным образом, уровни ЭМС оборудования и этой сети. Поскольку современные электроэнергетические системы (ЭЭС) характеризуются высокой концентрацией энергетических мощностей, включая и мощные нелинейные потребители, такие как металлургические заводы с дуговыми печами и прокатными станами, тяговые подстанции для электрифицированного железнодорожного транспорта, получающие питание непосредственно от сетей 110-220 кВ и выше, важной составной частью многогранной проблемы ЭМС становится подсистема качества электроэнергии (КЭ). Появилась необходимость оценивать и контролировать КЭ не только в данной точке присоединения потребителя и энергоснабжающей организации, но и в различных удаленных узловых точках электрической сети.

Контроль отдельных показателей качества электроэнергии (ПКЭ) в течение суток, недели, месяца -мониторинг - задача непростая. Эффективность её решения во многом предопределяется рациональным сочетанием вычислительных средств, измерительных каналов, средств отображения и регистрации, системного и прикладного программного обеспечения, специальных организационных мероприятий.

В изучении проблемы КЭ следует отметить работы Вагина Г.Я., Глинтерника СР., Гераскина О.Т., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Зорина В.В., Зыкина Ф.А., Карташева И.И., Кор-дюкова Е.И., Крайчика Ю.С., Кузнецова В.Г., Куренного Э.Г., Кучумова Л.А., Липского A.M., Мамошина P.P., Никифоровой В.Н., Розенова В.И., Саенко ЮА., Солодухо Я.Ю., Тимофеева Д.В., Тонкаля В.Е., Трофимова Г.Г., Федорова В.К., Черепанова В.В., Шалимова М.Г., Шидловского А.К. и др. Однако до настоящего времени нарушение норм ЭМС , в том числе и отдельных ПКЭ. носит массовый характер как для распределительных сетей промпредприятии, так и для питающих сетей энергосистем.

В результате многолетней недооценки проблемы качества электроэнергии в отдельных регионах отечественных электрических сетей сформировались уникальные по своей мощности и степени искаженное кривых тока и напряжения комплексы электрических сетей энергосистем и распределительных сетей потребителей. Выбор эффективных мероприятий по повышению КЭ с целью сохранения условий ЭМС и улучшения функционирования электрических сетей энергосистем и систем электроснабжения во многом предопределяется исходной информацией об отдельных ПКЭ. К сожалению, в России до сих пор еще не выработана окончательная концепция систем контроля и учета качества электрической энергии. Этим во многом объясняется актуальность вопроса о рациональной структуре и функциональных характеристиках средств измерения ПКЭ.

С позиций ЭМС целесообразно подходить и к вопросу о нежелательном воздействии электромагнитных полей (ЭМП), вредных для здоровья человека - биоэлектромагнитная совместимость, и опасных (мешающих) для работающих систем. Одним из таких мощных источников ЭМП являются высоковольтные воздушные линии электропередач (ВЛ).

Вопросам электромагнитного влияния высоковольтных ВЛ на смежные устройства посвящено большое количество работ как в нашей стране, так и за рубежом. В Советском Союзе такие работы появились в 50-х годах и были посвящены взаимному электромагнитному влиянию одпопроводных ВЛ и электрифицированных железных дорог на электроустановки, линии связи и протяженные магистральные трубопроводы. Значительный вклад в исследования различных аспектов этой проблемы внесли Костенко М.В., Марквардт К.Г., Мельников Н.А., Михайлов М.И., Ратнер М.П., Шалимов М.Г. и другие. В дальнейшем вопросы электромагнитного влияния нашли отражение в работах Глушко В.И., Ишкина В.Х., Жежеленко И.В., Калюжного В.Ф., Павлова И.В., Петрова С.Н., Садовской Л.Ю., Шкарина Ю.П. Are М., Андерса Р., Аррилаги Дж., Бэкмана В., Вуда А., Риубрюгента Е.. Фейста К. и их коллег.

Значительно меньше работ посвящено оценке влияний высоковольтных ВЛ на смежные линии для сложных электрических сетей. При этом в большинстве работ рассматривается влияние лишь одной действующей ВЛ и практически не исследован тот вариант, когда влияние оказывают несколько параллельно работающих высоковольтных ВЛ. Кроме того, при оценке негативных влияний в недостаточной степени учитываются схемно-режимные особенности анализируемого участка электрической сети, такие как транспозиция фаз, несинусои-далыюсть и несимметрия режимов работы ЭЭС и т.д.

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, проведенные при непосредственном участии автора, показали необходимость учёта пониженного КЭ при оценке электромагнитных влияний от действующих высоковольтных ВЛ на смежные строящиеся (отключенные) линии.

Необходимость решения вышеупомянутых задач подтверждается рядом целевых программ, в число исполнителей которых входила кафедра "Систем электроснабжения'* Братского индустриального института, где под руководством автора разрабатывались отдельные разделы этих программ, в рамках которых и выполнялась представляемая работа.

В данной работе отражены вопросы, поставленные в комплексной целевой программе Минвуза СССР на 1986-1990 гг. "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах" (направление 4, задание 04.57); в комплексной программе АН СССР по решению научно-

технической проблемы "Повышение качества электроснабжения энергодефицитных районов ( шифр темы 1.9.3.6.7); межвузовской научно-технической программе на 1986-1990 гг. "Автоматизация научных исследований".

Целью диссертационной работы является совершенствование практических методов измерения и контроля качества электроэнергии для выбора эффективных мероприятий по обеспечению ЭМС в электрических сетях.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1 .Обоснование целесообразной области использования эпизодического контроля и мониторинга при производстве промышленных измерений ПКЭ.

2.Исследование и обобщение системных признаков несинусоидальных и несимметричных режимов работы электрических сетей энергосистем и систем электроснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог.

3.Разработка и внедрение в эксплуатацию приборов для прямых измерений отдельных показателей качества электроэнергии.

4.Анализ и совершенствование методов расчета электромагнитных влияний ВЛ на смежные устройства.

5.Разработка алгоритмов моделирования и анализа уровней наведенных напряжений в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии.

6.Исследование влияний несинусоидальных и несимметричных режимов работы электрических сетей на величину наведенного напряжения.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач применялись методы теории электромагнитного поля с использованием фундаментальных законов теоретических основ электротехники, методы теории вероятностей, математической статистики и планирования эксперимента, методы теории подобия и моделирования, экспериментальные исследования в реальных ЭЭС.

Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертации подтверждены их проверкой в реальных электрических сетях ЭЭС, а также сопоставлением результатов расчета с экспериментальными данными.

Научная новизна. Установлены особенности применения различных систем измерения и контроля качества электроэнергии при решении проблемы ЭМС.

Впервые разработаны и применяются в Российской Федерации нормативно-технические документы по оценке расчетного и фактического вклада потребителя в ухудшение КЭ, а также по условиям его влияния на ПКЭ при присоединении к электрическим сетям (в соавторстве).

Предложена структура мероприятий по нормализации КЭ как на этапе проектирования, так и в условиях эксплуатации электрических сетей.

Проведен анализ существующих подходов и методов оценки электромагнитных влияний от действующих воздушных линий электропередач на смежные строящиеся (отключенные) линий. Показаны их достоинства, недостатки, определены области исследования.

Обобщены, уточнены и разработаны теоретические положения методов расчета уровней наведенных напряжений (УНН) в электрических сетях с пониженным КЭ.

Предложен системный подход к решению проблемы оценки влияния от действующих воздушных линий 35-750 кВ на провода строящихся (отключенных) ВЛ в электрических сетях энергосистем с пониженным КЭ.

Разработана методика расчета электростатической (ЭСН) и электромагнитной (ЭМН) составляющих наведенных напряжений и их результирующей величины. Определены зависимости ЭМН от отдельных ПКЭ и исследованы влияния на величину ЭСН отдельных характеристик - высоты подвеса проводов, коэффициента экранирования, сопротивления заземления и других.

Разработаны алгоритмические и программные средства анализа и моделирования уровней наведенных напряжений. Алгоритмы расчета УНН для сложных ЭЭС с пониженным КЭ реализованы в программно-вычислительном комплексе "NAVODKA" .

Практическая ценность. Разработаны с участием автора практические рекомендации для нормативно-технических документов по применению скидки и надбавки за качество электроэнергии, а также предложены рекомендации в "Правила по присоединению потребителей к сети общего назначения по условиям влияния на качество электроэнергии".

Разработаны сетевой измеритель гармоник (СИГ-5кц) и измеритель отклонения напряжения (ИЗОН) для прямых измерений отдельных ПКЭ.

Предложены организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасных условий производства работ на высоковольтных строящихся (отключенных) ВЛ, находящихся в зоне влияния высоковольтных действующих ВЛ.

Разработанные алгоритмы и программно-вычислительный комплекс "NAVODKA" позволяют осуществлять анализ и моделирование уровней наведенных напряжений на проводах строящихся (отключенных) ВЛ 35-750 кВ в электрических сетях с пониженным КЭ.

Предложены практические рекомендации и внесены изменения в "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и в "Типовые технологические карты K-V-9".

Реализация результатов работы. Исследования диссертационной работы были связаны с выполнением хоздоговорных работ с отечественными энергосистемами, предприятиями электрических сетей и электромонтажными организациями, а также госбюджетных работ по различным планам.

Научные результаты работы использованы при разработке нормативно-технических документов, к числу которых относятся "Правила применения скидок и надбавок к тарифам за качество электроэнергии", "Правила присоединения потребителя к сети общего назначения по условиям влияния на КЭ" и "Инструктивные материалы по компенсации реактивной мощности и качеству электроэнергии".

Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе, позволили внести изменения в "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и в "Типовые технологические карты K-V-9".

Подтвержденный экономический эффект от внедрения разработок, полученный в предприятиях электрических сетей, в системах электроснабжения электрических железных дорог и в электромонтажных организациях, составил более 1 млн.рублей (в ценах 1990 года).

Полученные результаты нашли применение в учебных курсах "Эксплуатация энергосистем" и "АСУ и оптимизация режимов работ энергосистем" для специальности 10.04, а также

-9-"Опти.мизация режимов работ систем электроснабжения промпредприятий" для специальности 10.02.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных конференциях и семинарах, республиканских конференциях, ряде отраслевых совещаний, научно-технических конференциях вузов страны, в том числе на:

1. II International scientific conference on "Quality of electrical energy" Spala, Poland, 1991 year.

2. XXI Международной конференции по промышленной энергетике (г.С.-Петербург, 1993).

3. III Международной конференции "Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий" (Украина, г.Мариуполь, 1994).

4. Международной технической конференции "Динамика систем, механизмов и машин" (г.Омск. 1995).

5. IX Всесоюзной научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем" (г.Рига, 1987).

6. Всесоюзном семинаре "Методы и средства контроля и измерения параметров качества электрической энергии" (г.Москва, 1988).

7. III Республиканской научно-технической конференции "Устройства преобразования информации для контроля и управления в энергетике" (г.Харьков, 1988).

8. Республиканской научно-технической конференции
"Повышение эффективности и надежности электрооборудова
ния и систем" (Алма-Ата, 1988).

9. Научно-технической конференции "Повышение надеж
ности работ электрических сетей" (г.Москва, 1988).

10. Научно-технических конференциях и семинарах, проводившихся республиканским домом экономической и научно-технической пропаганды общества "Знание" Украинской ССР совместно с различными институтами и организациями (1985,1987,1989 гг.).

11. Всесоюзной конференции "Повышение эффективности и качества электроснабжения" (г.Мариуполь, 1990).

12. Всесоюзной научно-технической конференции
"Разработка методов и средств экономии электроэнергии в
электрических системах и системах электроснабжения про
мышленности и транспорта (г.Днепропетровск, 1990).

13. Всесоюзном семинаре "Вопросы создания АСДУ ново
го поколения" (г.Баку, 1990).

14. X Всесоюзной научно-технической конференции
"Моделирование электроэнергетических систем" (г.Каунас,
1991).

15. Всесоюзном научно-техническом семинаре "Снижение
потерь и повышение качества электроэнергии в электрических
сетях энергосистем" (г.Бишкек, 1991).

16. Региональной научно-технической конференции
"Повышение эффективности производства и использования
энергии в условиях Сибири" (г.Иркутск, 1991, 1996, 1997).

17. Всероссийском семинаре "Кибернетика электрических
систем" (г.Новочеркасск, 1993).

18. Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири" (г.Иркутск, 1994).

19. Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование" (г.Москва, 1994-1996 гг.).

20. Всероссийской конференции "Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития и управления" (г.Иркутск, 1995).

21. Региональной Сибирской научно-практической конференции "Энергоэкономичное и комфортное освещение" (г. Братск, 1997).

22. Отраслевых совещаниях по проблемам качества электроэнергии и вопросам ЭМС и влияний ("Союзтехэнерго" г.Москва, 1988-1993 гг.; " Главгосэнергонадзор" г.Москва, 1986-1994 гг.; ЦДУ г.Москва, 1989-1991 гг.; "Киевэнерго", 1987-1991 гг.; региональное управление "Востокэнергонадзор" г.Новосибирск, 1986-1988 гг., Улан-Удэ, 1988-1991 гг., г.Чита, 1988-1991 гг.).

23. Научно-технических советах служб электроснабжения Восточно-Сибирской железной дороги, западного участка Байкало-Амурской магистрали, Забайкальской железной дороги (г.Иркутск, 1985-1992 гг., г. Северобайкальск, 1985-1994гг., г.Чита, 1988-1991 гг.), отдела главного энергетика Братского алюминиевого завода (г.Братск, 1985-1993 гг.).

24. Научно-технических конференциях Братского индустриального института (г.Братск, 1980-1997 гг.) и на других научно-технических конференциях и семинарах.

Публикации. По результатам исследований соискателем лично и в соавторстве опубликовано 48 статей и докладов, 21 отчет по госбюджетным научно-исследовательским работам по теме диссертации, зарегистрированным во ВНТИцентр, г.Москва.

Объем работы диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 247 станицах машинописного текста. Работа иллюстрирована 77 рисунками на 73 страницах, содержит 46 таблиц и список литературы на 32 страницах. Приведены также семь приложений, включая и материалы внедрения, на 61 странице машинописного текста.

Структура изложения материала.

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулирована ее цель, охарактеризована ее структура, определены методы исследования, показана научная новизна работы и ее практическая ценность, представлены сведения о внедрении работ, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

Основное содержание глав совпадает с содержанием глав разделов автореферата.

В заключении сформулированы основные результаты работы и указаны направления дальнейших исследований.

В приложениях описаны теоретические исследования прикладного характера, представлены результаты экспериментальных исследований, схемные, конструктивные и другие технические решения, приведены материалы о внедрении.

Проблема КЭ в отечественных электрических сетях крайне специфична. Так. во всех промышленно развитых странах Запада подключение мощных нелинейных нагрузок допускается только при соблюдении требований по обеспечению КЭ и при наличии соответствующих корректирующих устройств. Иная картина наблюдалась в электрических сетях бывшего Советского Союза, где такие потребители подключались достаточно хаотично. При этом промышленностью практически не выпускались необходимые средства повышения КЭ (фильтрокомпенсирующие и симметрирующие устройства и

-12-др.) В результате электрические сет л России оказались перенасыщенными искажающим оборудованием.

В работе обобщены и систематизированы многочисленные результаты экспериментальных исследований КЭ в различных регионах России (табл.1), выполненные иод руководством и при непосредственном участии автора. Выявлены показатели качества электроэнергии, превышающие нормы ГОСТ 13109-87. Это относится как к ПКЭ, характеризующим работу сети энергоснабжающей организации - АС и AU, так и к показателям,

Таблица 1

Значения отдельных показателей качества электроэнергии в сетях разных классов напряжений энергосистем России

* - в числителе (1,1) - величина наиболее значимой гармоники; в знаменателе (3) - номер наиболее значимой гармоники.

-13-отражающим влияние оборудования потребителей на параметры электроэнергии в рассматриваемом узле электрической сети - Кнсч, K_U(n), Кги. Кои- Отмечено, что из всех анализируемых ПКЭ наиболее сложное явление представляют гармоники тока и напряжения. Особо следует выделить то обстоятельство, что уровни несинусоидальности уже и в питающих сетях энергосистем существенно превышают допустимые ГОСТом 13109-87 пределы. Делается вывод о том, что проблема несинусоидальности напряжения вышла за границы распределительных сетей промышленных предприятий, став актуальной и для электрических сетей ЭЭС и энергообъединений, в том числе и зарубежных, например, энергосистемы Монголии, связанной ВЛ-220 кВ с ОЭС Сибири, а также ряда энергосистем стран Восточной Европы , связанных с ОЭС Юга.

Показано, что до настоящего времени нарушение норм ЭМС в России носит массовый характер как для распределительных сетей промышленных предприятий, так и для питающих сетей энергосистем. Тяжелый кризис, переживаемый экономикой России, в том числе и энергетикой, не позволяет в подобной ситуации достичь ощутимого эффекта и от появления новых методических и нормативно-технических документов, определяющих деятельность эксплуатационного персонала по обеспечению требуемого КЭ. По этой причине, несмотря на отдельные мероприятия, направленные на повышение КЭ в некоторых узлах ОЭС Сибири, например, установку фильтро-компенсирующих или многофункциональных оптимизирующих устройств в электрических сетях Братского и Иркутского алюминиевых заводов. Новокузнецкого металлургического завода и ряда других нелинейных потребителей, проблема нормализации КЭ остается чрезвычайно актуальной.

Самостоятельный интерес представляет вопрос работы электрических сетей при пониженном качестве электроэнергии. Известно, что работа многофазных систем в несимметричных и несинусоидальных режимах в большинстве случаев сопровождается серьезными отрицательными последствиями, в первую очередь, ухудшением режима работы систем электроснабжения.

-14-На примере электрических сетей ОЭС Сибири проанализированы основные источники искажений КЭ. Их негативное воздействие на работу электрических сетей проявляется двояко. Изменение технико-экономических показателей работы электрических сетей, вследствие пониженного КЭ, сказывается, в конечном итоге, на результатах хозяйственной деятельности предприятий. С другой стороны, нарушение технических условий функционирования сетей приводит в ряде случаев к невозможности нормальной эксплуатации различных систем, например, устройств релейной защиты и автоматики или батарей конденсаторов. Представлены результаты анализа негативного влияния пониженного КЭ на электрические сети и приведены экономические оценки ущербов. По данным измерений отдельных ПКЭ в электрических сетях ОЭС Сибири выполнены расчеты скидок с тарифа за пониженное КЭ на границах раздела электрических сетей энергосистем (энергосиабжающих организаций) и распределительных сетей потребителей и впервые в практике эксплуатации отечественных электрических сетей к основному источнику искажений предъявлены штрафные санкции.

Представлена возможная структура мероприятий по нормализации КЭ. Исполнение каждого этапа предложенной структуры зависит от конкретного вида искажений. Отмечается, что уровень и вид таких искажений, как несинусоидальность, несимметрия, отклонения и колебания напряжения, обусловлены характером нагрузки и могут быть зафиксированы как в результате эпизодических измерений, так и при мониторинге КЭ. В отличие от них, провалы напряжения и кратковременные перерывы электроснабжения предопределяются состоянием электрической сети, её структурой, степенью оснащенности средствами защиты и автоматики и выявляются для конкретных условий функционирования схемы только в результате мониторинга качества электроэнергии.

В работе рассмотрены особенности решения прбблемы обеспечения требуемого КЭ на стадии проектирования и в условиях эксплуатации электрических сетей. Понятно, что эти два вида задач тесно связаны. Так, в условиях эксплуатации проведение мероприятий по нормализации КЭ предполагает предварительную подготовку на уровне проекта. С другой стороны, насколько подробно ни была бы разработана структура мероприятий по нормализации КЭ на стадии проектирования.

-15-реальная эксплуатация электрических сетей вносит свои коррективы.

Как правило, в разработке мероприятий по обеспечению КЭ должны участвовать энергоснабжающая организация, потребители, разработчики оборудования. Эффективность этих мероприятий во многом зависит от достоверности расчета или измерения уровня помех для последующего выбора средств компенсаций этих помех.

3. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

Основой формирования банков исходной информации по отдельным ПКЭ являются результаты расчетов либо данные прямых измерений. С этой целью используются специальные методы расчета ПКЭ, измерительные комплексы и системы, назначение которых определяется видом ПКЭ, объектом исследования, источником искажения и т.п. Многолетние обследования электрических сетей энергосистем и распределительных сетей промышленных предприятий, выполненные под руководством автора, позволили выявить особенности промышленных измерений ПКЭ, что было учтено при разработке методик по определению фактических значений ПКЭ.

В работе показано, что современные ПВК, предназначенные для моделирования и анализа КЭ в сложных электрических сетях с развитой конфигурацией, протяженными линиями и содержащими несколько источников искажений, требуют соответствующего измерительного обеспечения.

Отмечается, что используемые в настоящее время средства измерения отдельных ПКЭ можно объединить в следующие группы приборов:

переносные приборы контроля ПКЭ;

приборы для диагностики КЭ;

стационарные приборы для регистрации ПКЭ. Техническая реализация включает в себя как достаточно

простые переносные или стационарные приборы контроля и измерения КЭ, так и специализированные измерительные системы на базе ПЭВМ. Последние, например информационно-измерительные системы анализа и контроля КЭ ИВК "Омск" или "Анализатор качества напряжения", осуществляют анало-

го-цифровое преобразование входных сигналов, их предварительную обработку и запоминание. Они позволяют осуществить мониторинг для всех ПКЭ в трех фазах одновременно, а также рассчитать мощности. Высокосервисная интерфейсная оболочка обеспечивает отображение результатов измерений в соответствии с требованиями, необходимыми при оценке ЭМС и ПКЭ.

Проблема анализа и контроля КЭ резко осложняется тем, что оснащенность отечественных электрических сетей средствами измерения ПКЭ совершенно недостаточна. Всестороннее исследование возможностей различных измерительных средств контроля и анализа КЭ показывает, что в условиях низкой инвестиционной политики и большого числа потенциальных точек контроля КЭ, превышающих для электрических сетей России сотни тысяч, реальным представляется оснащение такими специализированными измерительными системами лишь наиболее ответственных точек контроля КЭ. К ним в первую очередь необходимо отнести промышленные узлы с мощными искажающими нагрузками и узлы, в наибольшей степени реагирующие на внешние искажения получившие в работах Гамма А.З. и Голуб И.И. название "сенсорные". Такие "слабые места" в ЭЭС. являющиеся наиболее чувствительными к незначительным изменениям отдельных ПКЭ, целесообразно рассматривать как предполагаемые места установки специализированных измерительных систем. Для остальных наиболее предпочтительным является использование переносных приборов для прямых измерений отдельных ПКЭ.

В лаборатории "Электроизмерительной техники" БрИИ при непосредственном участии автора разработаны и в настоящее время используются в реальных электрических сетях следующие приборы для прямых измерений отдельных ПКЭ:

измеритель отклонения напряжения ПКЭ (ИЗОН);

пятиканальный сетевой измеритель гармоник цифровой (СИГ-5кц).

Измеритель отклонения напряжения

Прибор предназначен для контроля уровня отклонения напряжения AU, в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-87. в электрических сетях общего назначения. Функциональная схема ИЗОН, представленная на рис.1, включает входной де-

-17-литель R1-R2, активный фильтр основной гармоники ФОГ, детектор Д, аналоговый вычислитель В, магнитоэлектрический индикатор PU1 и блок питания БП.

Sl R1

ФОГ

-Л-ШЖ ±ttl.S.S>

PU1

-(100±10)В

R2

+5Е(стаБ)

15 Е

Рис.1. Функциональная схема ИЗОН

Входной сигнал с трансформатора напряжения ослабляется делителем и поступает на вход ФОГ, где из сигнала выделяется составляющая с частотой 50 Гц. Действующее значение отфильтрованного сигнала при входном напряжении 100 В и отсутствии в нем высших гармоник составляет 5.5 В. В результате детектирования сигнал преобразуется в постоянное напряжение + (5±0.5) В, что соответствует изменению входного напряжения в пределах ± 10%. Вычитатель, имеющий коэффициент передачи, равный 2, производит сравнение этого сигнала с опорным (+5 В) и формирует на входе разностный сигнал ±1 В. Результат измерения индицируется вольтметром PU1, шкала которого проградуироваиа в процентах отклонения входного напряжения (-10,.. . 0, . . . +10)%.

Сетевой измеритель гармоник

Прибор предназначен для измерения и одновременной регистрации на самопишущем приборе 3, 5, 7, 11, 13-ой высших гармонических по напряжению в электрических сетях общего назначения. Функциональная схема СИГ5кц представлена на рис.2 и включает в себя входной делитель ВД, активный фильтр

-18-основной гармоники ФОГ (рис.3) и пять избирательных усилителей ИУ1, ..., ИУ5, настроенных, соответственно, на частоты 150, 250, 350, 550 и 650 Гц.

SO Гц

Рис. 2. Функциональная схема СИГ-5кц

Напряжения с выходов усилителей подаются на входы самописца, а также, по выбору, на измеритель, градуированный в действующих значениях напряжения.

,С1

,С2

R1 R2 R3 М^

~~Н—і—г—I—Н~~

Рис. 3. Фильтр основной гармоники

Важным преимуществом СИГ-5кц перед аналогичными приборами является возможность тестирования показаний. В этом режиме на его вход от встроенного преобразователя по-

-19-дается напряжение прямоугольной формы, которое содержит

вес гармоники нечетного ряда с априори известными уровнями. Если показания отличаются от табличных более чем на 2%, прибор считается неисправным.

В настоящее время переносные приборы для прямых измерений типов ИЗОН и СИГ-5кц достаточно широко используются для эпизодического контроля ПКЭ в Иркутской и Бурятской энергосистемах и на тяговых подстанциях Восточно-Сибирской железной дороги.

4. АНАЛИЗ НЕГАТИВНЫХ ВЛИЯНИЙ ОТ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ 35-750 кВ НА СМЕЖНЫЕ

Из многогранной проблемы электромагнитных влияний действующих высоковольтных ВЛ на смежные устройства выделена проблема наведенных напряжений на проводах строящихся (отключенных) ВЛ, расположенных в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии.

Проанализированы существующие подходы и методы оценки электромагнитного влияния высоковольтных ВЛ на смежные линии электропередачи. Показано, что большинство из них предназначено для случая влияния лишь одной действующей ВЛ и практически не исследованы варианты одновременного влияния на смежные ВЛ нескольких параллельно работающих ВЛ.

Опыт эксплуатации ВЛ 35-750 кВ свидетельствует о том, что при определенных условиях на проводах отключенной (строящейся) ВЛ, находящейся вблизи действующей ВЛ, возможно появление опасных для жизни потенциалов даже при заземлении проводов ВЛ, подверженной влиянию, в полном соответствии с требованиями Правил техники безопасности. Особую опасность представляют работы на ВЛ под наведенным напряжением, когда необходимо выполнение дополнительных мер по защите персонала от наведенного потенциала, обусловленного электрическим и магнитным влияниями действующих ВЛ. Ряд несчастных случаев с летальным исходом, имевших место в отечественных электрических сетях при

-20-строительстве, ремонте и текущей эксплуатации ВЛ, находящихся в зоне наведенного напряжения, потребовали более серьезного отношения в проблеме обеспечения безопасных условий производства работ на ВЛ, находящихся в зоне влияния действующих высоковольтных ВЛ.

Отмечается, что в последнее время в отечественных энергосистемах и за рубежом достаточно широко используется система ремонтов и технического обслуживания ВЛ 35-750 кВ без снятия напряжения. Она позволяет сохранять нормальный режим работы электрических сетей, обеспечивая их высокую надежность. Показано, что применение этой, безусловно, прогрессивной системы в условиях реальной эксплуатации электрических сетей и в электросетевом строительстве сопряжено со значительными трудностями. Подчеркивается, что работы без снятия напряжения охватывают достаточно ограниченные технологические операции на проводах, изоляторах, арматуре и других элементах ВЛ. Кроме того, серьезным препятствием при использовании этой системы являются и погодные условия. Показана необходимость новых подходов и дальнейшего совершенствования методов и алгоритмов расчета при оценке электромагнитных влияний от высоковольтных ВЛ.

Представлены данные измерений уровней наведенных напряжений на проводах (тросах) строящихся (отключенных) ВЛ 110-750 кВ в электрических сетях России и Украины. Показано, что даже при нормальных режимах работы электрической сети величина наведенного напряжения на отдельных ВЛ превышает допустимое значение, равное 42 В. В связи с повышенной опасностью поражения персонала электрическим током, такие ВЛ выделяются в отдельную группу и считаются находящимися в зоне усиленного действия наведенного напряжения.

Отмечается, что подавляющее большинство подходов по оценке электромагнитных влияний от действующих ВЛ на смежные линии электропередачи ориентированы на электрические сети, не содержащие искажений. Анализ результатов расчетов и реальных измерений УНН выявил существенное влияние на его величину отдельных ПКЭ. Установлено, что наибольшее влияние на значения УНН оказывают несинусоидальность и несимметрия токов и напряжений трехфазной ВЛ. Показано, что для обеспечения биоэлектромагнитной совмести-

-21-мости при строительстве (эксплуатации) ВЛ 35-750 кВ имеется необходимость получения достоверной и надежной исходной информации по отдельным ПКЭ с целью повышения точности расчетов УНН. При этом наиболее целесообразной признана структура измерительного обеспечения, включающая в свой состав как специализированные измерительные системы на базе ПЭВМ, так и переносные приборы для прямых измерений отдельных ПКЭ.

Всесторонний анализ существующих подходов и методов оценки электромагнитных влияний действующих ВЛ на смежные линии позволил обобщить, уточнить и разработать основные положения по расчету УНН в электрических сетях. В работе предложен системный подход для проведения таких расчетов в электрических сетях энергосистем с пониженным КЭ. Величина наведенного напряжения при этом определяется как результат совместного действия электрического и магнитного полей.

Различают две составляющие наведенного напряжения (табл.2):

электростатическую, ЭСН (U₃);

электромагнитную, ЭМН(Е„).

Таблица 2

Составляющие уровня наведенного напряжения

Электростатическая, ЭСН (ТЛ)

Электромагнитная, ЭМН (Ем)

'%е L - число учитываемых действующих ВЛ

где N - номер наибольшей из учитываемых гармоник.

Результирующая величина наведенного напряженая (Uj)

(1)

ю х п х Cjkim х /с

U/ktmn * Ulmn

+ С„

»"^п,(^СУ*"п *'*

где U„, - напряжение n-й гармоники в проводе m і-й действующей ВЛ; го - круговая частота, рад/с; п - номер гармоники; С^,_т - частичная емкость между k-м проводом подверженной влиянию j-й ВЛ и т-м проводом і-й действующей ВЛ, Ф/км; z - сопротивление, включенное между проводом к j-й подверженной влиянию ВЛ и землей, Ом; С** - погонная емкость подверженного влиянию провода по отношению к земле, Ф/км; Ц - длина параллельного сближения, км; 1, - длина подверженного влиянию провода, км; S, - коэффициент экранирования при электростатическом влиянии.

,(2)

m 2ln

J*K

,J*K

*ЛІ

2h„

I-

ln-

^dKl-J) J

+ (m-l) 21n

¹⁴ * V "ki-i>

где dj(i.2); dj(i-3> - расстояния между проводами фаз j-ой подверженной влиянию ВЛ, м; hjk", Rjk - соответственно высота подвеса и радиус провода j-ой подверженной влиянию ВЛ.

(³)-(/Дп= ІОатп (⁴>-

V jkm»

V» -і

(6)

Е/Лпп =Ш xnxM_/drm x/fc,x/_c xS_x

где M^drnn - коэффициент взаимной индукции (КВИ) между т-м проводом і-й действующей ВЛ и k-м проводом подверженной влиянию j-й ВЛ на частоте n-й гармоники, Гн/км; Liu - величина n-й гармоники тока в фазе m і-й действующей ВЛ, А; 1_с - длина параллельного сближения, км; So&,„ - общий коэффициент защитного действия (КЗД) при магнитном влиянии.

1_Ш = Усо х М (7)

(8)

t ^S" х Si х /,

i^ .

I.

где S" ті и s'n, - КЗД заземленных а тросов и р проводов на і-м участке сближения.

Для симметричной системы векторов

+ Ба»_ях в² + Ё*е»х a (9)

(II),

Е jkmtt

Е*„ = Е,

_-'Ж

Электростатическая составляющая наведенного напряжения обусловлена электрическими потенциалами проводов. Величина U₃ зависит от рабочего напряжения действующей ВЛ, поперечных геометрических размеров и взаимного расположения проводов рассматриваемых ВЛ и определяется емкостными связями системы проводов. Последние находятся с помощью линейных уравнений, составленных по первой и третьей группам формул Максвелла. Об электростатической составляющей наведенного напряжения можно говорить тогда, когда провод, подверженный электрическому влиянию со стороны действующей ВЛ, заземлен на достаточно большое по величине сопротивление заземления Z заз ИЛИ COB-СЄМ не имеет контакта с землей. В этом случае величина ЭСН определяется по формулам (1) *- (5) и остается неизменной по всей длине подверженного влиянию провода.

Многочисленные исследования, проведенные автором, показали, что заземление строящихся (отключенных) ВЛ по концам и на месте производства работ существенно снижает напряжение, обусловленное электростатической составляющей, в большинстве случаев сводя ее до безопасного значения по всей длине ВЛ. Однако, как указывается в работе,следует отдельно выделить ВЛ, находящиеся под особо сильным электростатическим воздействием. В этом случае заземление линии на инвентарный заземлитель не обеспечивает безопасности работ, так как величина U₃ превысит допустимое значение, равное 42 В. Участки таких линий считаются "зоной повышенной опасности по условию электростатического влияния" (ЗПОэс). Поскольку работы на ВЛ, находящихся в зоне усиленного действия наведенного напряжения, выполняются чаще всего без заземления линий на станциях (подстанциях), то возникает необходимость рассчитать величину этого сопротивления.

В настоящее время имеются работы и монографии, на высоком научном уровне и достаточно детально раскрывающие такие проблемы, как физические основы работы заземляющих устройств, методы расчета и проектирования, измерение электрических параметров грунта и заземлителей. Однако в них рассмотрены исключительно заземлители распределительных устройств и промышленных предприятий и совершенно не затрагиваются особенности использования заземляющих устройств для обеспечения необходимых уровней надежности и

-24-безопасности работ на строящихся (отключенных) ВЛ при электрическом влиянии действующих ВЛ.

Эффективность выбора заземлителей во многом предопределяется величиной удельного сопротивления (р, Омм). Практика расчетов показывает, что в подавляющем большинстве случаев значение р применяется для наиболее характерного в данном регионе типа грунта, в предположении его однородности, с небольшим диапазоном возможных изменений. Так, для территории, обслуживаемой "Иркутскэнерго", используют р = 150+250 Ом-м, в объединении "Винницаэнерго" - 250+300 Ом-м. Многочисленные исследования, выполненные автором на территории Восточной Сибири и Красноярского края, выявили, что вечномерзлотный грунт имеет четырех слой ную структуру. В работе показано, что использование в качестве расчетной модели грунта только верхнего слоя позволяет выполнить расчеты с достаточной инженерной точностью.

Электромагнитная составляю щая( продольная ЭДС) наводится в проводах подверженной влиянию ВЛ за счет электромагнитной связи с проводами действующих ВЛ.

Известные подходы по моделированию магнитных влияний можно разделить на две группы. В первой при расчете используют величину коэффициента взаимной индуктивности (КВИ) между влияющей и подверженной влиянию цепями М(^П1/км). Во второй - сопротивление взаимной индукции между этими же цепями Z_m(^m/km). В работе показано, что существующие методики расчета величины КВИ, несмотря на определенные различия, при решении практических задач по расчету электромагнитных влияний дают достаточно близкие результаты. При использовании в расчетах величины Z_M, последнюю наиболее часто рассчитывают применительно к схеме петли "бесконечно длинный провод-земля" по упрощенным формулам Поллячека и Карсона. Накагава и Ивамото предложили более точный расчет для случая многослойной земди с учетом токов смещения в земле. Результаты исследований, проведенных в работе, свидетельствуют о крайней сложности практической реализации этого подхода вследствие необходимости знания параметров реального геоэлектрического разреза земли. С другой стороны, при использовании упрощенных формул погрешность вычислений не превышала 10 + 15%.

В работе решена проблема выбора КВИ и Z_M в зависимости от особенностей оценки электромагнитной составляющей наведенного напряжения.

Расчет величины ЭМН производится по формулам (6), (8), (10)-ь(12), представленным в табл.2. Предложенная методика определения ЭМН справедлива для электрически коротких линий, когда длина ВЛ для основной гармоники не превышает 150+ 200 км и не требуется учета волновых процессов ВЛ. В противном случае выражение (6) следует умножить на коэффициент К, определяемый по формуле

chY_n(l-x)

К = -^ ^}- (14)

chY_nl ,

^zon У on ' коэффициент распространения электромагнитной волны на частоте n-ой высшей гармонической; х - расстояние от начала

сближения до расчетной точки, км.

f Z _on = r_on + jeo n L о ₍₁₅₎

1 Yon = g о ! + J«nC₀

где z_on, goi, Lo. и Со - соответственно, активное сопротивление, проводимость, индуктивность и емкость на единицу длины ВЛ на частоте n-ой гармоники.

Проведенные автором теоретические и экспериментальные исследования показали, что величину коэффициента защитного действия (КЗД), So6hxm. необходимо учитывать при достаточно близком расположении проводов. Для линий связи необходимость ее определения не вызывает сомнений. Для высоковольтных же ВЛ 35-750 кВ расстояния между проводами значительно больше и, при сохранении требуемой инженерной точности расчетов, величину КЗД можно принять равной единице.

Выполнен анализ влияния отдельных ПКЭ на ЭМН. Показано, что наибольшее влияние на величину электромагнитной составляющей оказывают несинусоидальность и несимметрия токов и напряжений трехфазной ВЛ.

Приведены расчетные схемы замещения и потенциальные характеристики ЭМН для вариантов параллельного следования трасс по всей длине ВЛ и при наличии лишь совместных

-26-участков параллельного сближения. Участки строящейся (отключенной) ВЛ, на которых величина наведенного напряжения в аварийном режиме превышает 15 кВ, считается "зоной повышенной опасности по условию электромагнитного влияния" (ЗПОэм).

В работе показано, что необходимость определения результирующей величины наведенного напря-ж е н и я U_s по выражению (15) возникает только в том случае, когда подверженная влиянию ВЛ заземлена на достаточно большое сопротивление, достигающее сотен Ом. На практике, в основном, встречаются два случая - провода ВЛ либо изолированы от земли, либо заземлены в одной или нескольких точках. В первом случае для ВЛ 35-750 кВ величина Ejk будет значительно меньше Ujk.. Заземление провода даже в одной точке приводит к существенному уменьшению величины Ujk и составляющие ЭСН и ЭМН становятся соизмеримыми.

Определено, что при нормальном режиме работы электрической сети наибольшего значения величина УНН достигает при разном чередовании фаз действующих ВЛ, при аварийном (несимметричное к.з. на действующей ВЛ) величина наведенного напряжения возрастает в десятки раз по сравнению с нормальным режимом работы электрической сети.

6. ПРОГРАММНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС "NAVODKA" ДЛЯ РАСЧЕТА УРОВНЕЙ НАВЕДЕННЫХ

На основе разработанных алгоритмов и программ создан программно-вычислительный комплекс "NAVODKA", составленный на языке "TURBO-PASKAL". ПВК "NAVODKA" позволяет рассчитать электростатическую и электромагнитную составляющие наведенного напряжения и их результирующее значение на проводах строящейся или выведенной в ремонт_ВЛ любого класса напряжения при электромагнитном влиянии нескольких (до 14) действующих ВЛ с учетом несинусоидальных и несимметричных режимов работы электрических сетей и волновых процессов в ВЛ на частотах высших гармоник.

В связи с различными вариантами взаимного расположения линий электропередач уровни наведенного напряжения в проводах строящейся (отключенной) ВЛ возможно определять для следующих случаев:

отключенная ВЛ расположена между действующими ВЛ (вариант 1);

отключенная ВЛ расположена между действующими, но одна из них выведена из работы (вариант 2);

- отключенная ВЛ расположена вне действующих ВЛ
(вариантЗ).

При этом различают следующие режимы работы на отключенных ВЛ, находящихся под наведенным напряжением:

-нормальный - работа на ВЛ при наибольшей рабочей загрузке действующей ВЛ;

- аварийный - при несимметричном внешнем корот
ком замыкании на действующей ВЛ.

Исходная информация, необходимая для выполнения расчетов по программе, делится на технологическую (длины линии, спектры гармоники токов и напряжений, величины токов и напряжений действующих ВЛ, параметры грунта) и нормативно-справочную (марки проводов, геометрические размеры опор, характеристики трассы линий электропередач и т.д.).

Для оценки условий безопасности выполнения работ на отключенной ВЛ, находящейся в зоне влияния действующих ВЛ, используются следующие допустимые значения напряжения прикосновения: в нормальном режиме - 42 В; в аварийном - 500 В, при продолжительности воздействия тока к.з. 0,1 сек; 100В - 0,5 сек; 50 В - при 1,0 сек.

С помощью ПВК "NAVODKA" проведено большое число расчетов уровней наведенных напряжений на проводах различных ВЛ 35-500 кВ ОЭС Сибири, в частности, при реконструкции ВЛ 220 кВ "Братская ГЭС - Седановский переключательный пункт", строительстве ВЛ 500 кВ "Братский переключательный пункт - подстанция Новозиминская", строительстве ВЛ ПО кВ "Чуна тяговая - Огневка". В ходе расчетов исследовались три случая:

качество электроэнергии в исследуемой электрической сети соответствует требованиям ГОСТ 13109-87 (варианті);

симметричный несинусоидальный режим работы электрической сети (вариант 2);

несимметричный нссинусоидальный режим работы электрической сети (вариант 3).

Фрагмент расчетов величин ЭМН, ЭСН и результирующего наведенного напряжения Uy для пролета №2 отключенной двухцепной ВЛ 220 кВ, проходящей в непосредственной

-28-близости от ВЛ 220 кВ "Братская ГЭС - Седановский переключательный пункт" (рис. 4) приведен в табл.3. Расчеты показывают, что сопротивление заземлителя, равное 50 Ом,

т?п-

"ті*'

_^L.

та з?гг-*—і 1 «

Т—

_{bk і ; і}

^;L - - J і. {и ц, -i^v""- - i-~- 4 - 4 -

i» ! ' 4/ ' -L

1^ ,-jip.TQnan пта-іт _г.|-^' *Щ, ^Т\ї^^^\Т^ь\л r.f

Рис. 4. Схема расположения действующих и отключенной ВЛ

позволяет достичь требуемый уровень напряжения 42 В с позиций ЭСН, но не является эффективным с точки зрения снижения величины электромагнитной составляющей. Существенное уменьшение последней и результирующей величины наведенного напряжения обеспечивается при сопротивлении заземлителя 10 Ом и менее.

Данные расчетов и измерений свидетельствуют о том, что наличие в электрических сетях несимметрии и несинусоидальности приводит к увеличению величины УНН в 1,5 раза и выше.

Более высокими значениями наведенных напряжений характеризуются аварийные режимы. Так, при обрыве одной из фаз действующей ВЛ значение в проводе отключенной ВЛ, расположенной внутри коридора действующих ВЛ, возросло в 6 раз по сравнению с нормальным режимом работы, и более чем вдвое при расположении отключенной ВЛ вне коридора действующих ВЛ.

Таблица З

Примечание

Работают всеВЛ

Отключена ВЛ №242

Отключена ВЛ №243

Отключена ВЛ№571

Работают всеВЛ

Этключена ВЛ №242

Отключена ВЛ №243

Отключена В Л №571

Работают вееВЛ

Отключена ВЛ №242

Отключена ВЛ №243

Отключена

ВЛ№571

СТРОЯЩИХСЯ (ОТКЛЮЧЕННЫХ) ВЛ, НАХОДЯЩИХСЯ

По результатам расчетов или непосредственных измерений величин УНН разрабатываются технические и организационные мероприятия по обеспечению безопасных условий производства работ.

Согласно действующим технологическим картам K-V-9 считается, что "в опасной по наводимым электрическим напряжениям зоне находятся сооружаемые ВЛ на участке пересечения с действующей линией 35-750 кВ или проходящие параллельно этой линии по всей длине (или на участке не менее 2 км) на расстоянии от нее между осями менее:

100 м - при напряжении действующей ВЛ до ПО кВ включительно;

150 м - при напряжении действующей ВЛ до 150-220 кВ включительно;

200 м - при напряжении действующей ВЛ до 330-500 кВ включительно".

Исследования, выполненные в работе, показали, что значения уровней наведенных напряжений, обусловленные электростатическим и электромагнитным влияниям действующих ВЛ, часто превышают допустимую величину при длинах сближения значительно меньше 2 км.

Отмечается, что режим заземления ВЛ на станциях (подстанциях) определяется величиной УНН на проводах строящейся (отключенных) ВЛ. При работах на ВЛ, находящихся в зоне усиленного действия наведенного напряжения, в качестве основного технического решения рекомендуется способ производства работ без заземления ВЛ по концам, что позволяет существенно снизить значения УНН на месте производства работ. Работы на ВЛ при уровнях наведенного напряжения, не превышающих 42 В, выполняются с заземлением линий" на станциях (подстанциях).

В работе предлагается для защиты работающих от поражения электрическим током, наведенным действующей ВЛ, работать с заземлением проводов только на одной опоре или на двух смежных. При этом заземлять ВЛ (цепь) в распредуст-ройствах запрещается. Допускается работа на опорах, на которых установлены заземления, и в пролете между ними.

Существующие нормативные документы ориентированы на вариант, когда строящаяся ВЛ расположена с одной стороны. Однако в настоящее время встречаются случаи, когда трассу строящейся ВЛ прокладывают и между действующими ВЛ. Это связано с тем, что последняя редакция ПУЭ допускает наименьшее расстояние между осями параллельно следующих ВЛ на участках нестесненной трассы определять высотой наиболее высокой опоры, а при сближении ВЛ-500 кВ с ВЛ более низких классов напряжений - не менее 50 м. Результаты практических работ, выполненных при непосредственном участии автора, свидетельствуют о том, что при таком варианте строительства резко снижаются затраты на подготовительные мероприятия (вырубка просеки, подготовка подъездных путей и т.д.), уменьшается площадь отчуждаемых сельскохозяйственных угодий и существенно облегчается эксплуатация ВЛ. Но одновременно значительно возрастают требования к обеспечению безопасных условий производства работ при строительстве ВЛ. По этой причине случаю, когда трасса строящейся ВЛ прокладывается между действующими ВЛ, в работе уделяется повышенное внимание.

Разработан комплекс мероприятий по безопасному производству работ на строящейся ВЛ, расположенной в зоне параллельного сближения с действующими ВЛ.

Представлена безопасная технология при раскатке провода (троса) на всю строительную длину (2 км и более). Приведена последовательность операций при использовании гусеничных механизмов (тракторы, транспортеры) в зонах усиленного действия наведенного напряжения.

Предложены мероприятия по безопасному подъему и закреплению на опоре проводов. Обосновано заземление проводов при соединении шлейфов только на одной анкерной опоре. Показано, что заземление проводов в двух и более точках участка строящейся ВЛ недопустимо, вследствие увеличения значения ЭМН.

Представлены особенности производства работ на строящихся (отключенных) ВЛ:

в зоне повышенной опасности по условию электростатического влияния;

в зоне повышенной опасности по условию электромагнитного влияния;

в коридоре и вне коридора действующих ВЛ.

-32-Приведены основные мероприятия для безопасного совмещения работ на ВЛ. Подчеркивается, что совмещение работ на разных участках ВЛ, находящейся под наведенным напряжением, при значениях напряжения провода относительно земли в нормальном режиме менее 42 В, разрешается во всех случаях.

В диссертационной работе обобщены теоретические и экспериментальные исследования и решена научная проблема в области электромагнитной совместимости и качества электроэнергии, имеющая важное народнохозяйственное значение. Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Обобщены и систематизированы многочисленные результаты исследований КЭ в различных регионах России и выявлены ПКЭ, превышающие нормы ГОСТ 13109-87. Предложена структура мероприятий по нормализации КЭ как на этапе проектирования, так и в условиях эксплуатации электрических сетей.

2. Разработаны практические рекомендации для нормативно-технических документов в области электромагнитной совместимости и качества электроэнергии.

3. Выявлены особенности промышленных измерений ПКЭ в режимах эпизодического контроля и мониторинга. Обоснована рациональная структура средств измерения ПКЭ при решении проблемы электромагнитной совместимости.

4. Показано, что проблема анализа и контроля КЭ в отечественных электрических сетях резко осложняется серьезным дефицитом средств измерения ПКЭ. Для получения достоверной информации о качестве электроэнергии в отдельных узлах электрической сети разработаны переносные приборы для прямых измерений отдельных ПКЭ:

сетевой измеритель гармоник (СИГ-5кц);

измеритель отклонения напряжения (ИЗОН).

5. Проведенные углубленные теоретические, а также экспе
риментальные исследования послужили основой для совершен
ствования математических моделей количественной оценки
влияния высоковольтных ВЛ на смежные строящиеся
(отключенные) ВЛ.

6. Анализ существующих методов расчета уровней наведенных напряжений на проводах строящихся (отключенных) ВЛ свидетельствует о том, что большинство из них ориентированы на электрические сети, не содержащие источников искажений. Предложен подход для проведения расчетов УНН в электрических сетях энергосистем с пониженным КЭ.

7. Получили дальнейшее развитие алгоритмы анализа и моделирования УНН, величина которых определяется как результат совместного действия электрического и магнитного полей. На основе предложенных алгоритмов разработан программно-вычислительный комплекс "NAVODKA" при электромагнитном влиянии нескольких (до 14) действующих ВЛ с учетом несинусоидальных и несимметричных режимов работы электрических сетей.

8. Определены зависимости электромагнитной составляющей наведенного напряжения от различных ПКЭ. Исследованы влияния на величину электростатической составляющей наведенного напряжения отдельных характеристик - высоты подвеса проводов, коэффициента экранирования, сопротивления заземления, длины параллельного сближения.

9. Разработан комплекс организационно-технических мероприятий но обеспечению безопасных условий производства работ и защите работающего персонала от поражения электрическим током на отдельных строящихся (отключенных) ВЛ. находящихся в непосредственной близости от действующих ВЛ. Приведены рекомендации по защите работающего персонала от поражения электрическим током.

10. Представлены особенности производства работ на от
ключенных ВЛ, находящихся в зоне усиленного действия наве
денного напряжения.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований и практические рекомендации внедрены в производство с подтвержденным экономическим эффектом более 1 миллиона рублей (в ценах 1990 года).

1. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н., Головщиков В.О. Моделирование па ЦАФК режимов ЭЭС с учетом их несинусоидальности // Моделирование электроэнергетических систем.

-34-Тез.докл. IX Всесоюз. научн. конф. - Рига: ФЭИ. 1987.-С.416-417.

2. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. О совершенствовании нормирования качества электроэнергии//Электричество, 1988, №3.-С.78-79.

3. Головщиков В.О., Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Экспериментальный анализ несинусоидальных режимов работы северо-восточной части ОЭС Сибири//Электрические станции, 1988,№11.-С.53-57.

4. Курбацкий В.Г, Печковский А.В., Яременко В.Н. Измерение и оперативный контроль показателей качества электроэнергии в северо-восточной части ОЭС Сибири// Устройства преобразования информации для контроля и управления в энергетике. Тез. докл. III Республик, научн.-техн. конф. Харьков, 1988.-С.23-24.

5. Курбацкий В.Г., Лебедев Г.П., Таратенко Д.В. О пересмотре типовой технологической карты K-V-9 // Энергетическое строительство, 1989,-№2.-С76.

6. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н., Алюкин Н.А. Экспериментальный анализ показателей качества электроэнергии в распределительных сетях крупного промышленного энергорайона// Промышленная энергетика, 1989,№1.-С.23-25.

7. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н., Стан В.В. Методика определения фактических значений ПКЭ для расчета скидок и надбавок к тарифу при пониженном качестве электроэнергии. -М.: Тип. ХОЗУ Минэнерго СССР, 1989,- 21с.

8. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н., Лебедев Г.П. Расчет и измерения уровней наведенного напряжения в зоне строительства ВЛ 500 кВ// Энергетическое строительство, 1989,№3.-С72-75.

9. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Распределение коэффициента несинусоидальности по отдельным нелинейным потребителям энергосистемы// Промышленная энергетика, 1989, №6.-С.35-39.

10. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Экономическая оценка
влияния качества электроэнергии на работу электрооборудо
вания//Промышленная энергетика. 1990,№4.-С. 12-14.

11. Курбацкий В.Г. Эпизодический контроль качества
электроэнергии в распределительных сетях энергосистем// Ис
следование качества электроэнергии в сложных электрических
системах.-Братск:БрИИ, 1990.-С.5-13.

12. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Определение наведенных напряжений и токов на проводах ВЛ , находящихся в зоне влияния действующих высоковольтных линий электропередач// Известия ВУЗов СССР.Энергетика, 1990,№6.-С.31-35.

13.Курбацкий В.Г., Кордюков Е.И., Тарасенко A.M. и др. Влияние фильтрокомпенсирующих устройств на качество электроэнергии при различных режимах работы питающей се-ти//Промышленная энергетика, 1990,№12,- С.32-35.

14. Курбацкий В.Г., Печковский А.В., Яременко В.Н. Повышение надежности работы электрических сетей при пониженном качестве электроэнергии// Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта. Тез.док. Всезоюз. научн.-техн. конф.- Днепропетровск: ДГИ, 1990.-С.36.

15. Курбацкий В.Г. Надежность работы электрической сети с пониженным качеством электроэнергии при изменении ее топологии//Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта. Тез.докл. Всесоюз. научн.-техн. конф.-Днепропетровск:ДГИ, 1990.-С.45-46.

16. Железко Ю.С., Кордюков Е.И., Курбацкий В.Г. и др. Правила применения скидок и надбавок к тарифам за качество электроэнергии// Промышленная энергетика, 1990,№11.-С.52-55.

17.Курбацкий В.Г. Использование реакторов для стабилизации уровней напряжения//Известия ВУЗов СССР . Энергетика, 1990,№3,-С.36-43.

18. Курбацкий В.Г. Искажение качества электроэнергии в питающих сетях энергосистем// Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири. Тез.докл. Регион. научн.-техн. конф. - 4.1.-Иркутск: ИПИЛ991.-С.11-12.

19. Курбацкий В.Г., Горбунова ЕМ Исследование уровней напряжения протяженных электрических сетей. Тез.докл. Регион, научн.-техн. конф. -Ч.1.-Иркутск:ИПИ, 1991.-С. 12-13.

20. Курбацкий В.Г., Печковский А.В, Попик В.А.Яременко В.Н. Оперативный контроль качества электроэнергии для анализа режимов распределительных сетей// Процессы и режимы электрических сетей.Тез.докл. конф.- Томск:ТПИ, 1990.-С.18-23.

-36-21 Курбацкий В.Г. Влияние тяговых нагрузок на качество электроэнергии в распределительных сетях// Промышленная энергетика, 1991,№4.-С. 44-47.

22. Курбацкий В.Г., Трофимов Г.Г. Контроль несинусоидальности напряжения в электрических сетях// Электричество, 1991, №6.-С. 17-22.

23. Курбацкий В.Г., Яременко ВЫ Обеспечение безопасных условий производства работ при строительстве (реконструкции )ВЛ 35-750кВ, находящихся в зоне влияния действующих линий электропередач// Техн. вестник Братскгэсстроя Братск. 1991,№2.-С85-100.

24. Курбацкий В.Г. Анализ работы электрической сети с пониженным качеством электроэнергии//Снижепие потерь и повышение качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем.Тез.докл. Всесоюз. научн.-техн. совещ.-Бишкек,1991.-С.36-37.

25. Курбацкий В.Г. , Яременко В.Н. Контроль показателей качества электроэнергии в распределительных сетях ОЭС Сибири// Снижение потерь и повышение качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем: Тез.докл. Всесоюз. научн.-техн. совещ.- Бишкек, 1991.-С.29-32.

26. Железко Ю.С., Кордюков Е.И., Курбацкий В.Г. и др. Правила присоединения потребителя к сети общего назначения по условиям влияния на качество электроэнер-гии//Промышленная энергетика, 1992,№2.-С.45-48.

27. Курбацкий В.Г. Измерение и контроль несинусоидальности в электрических сетях ОЭС Сибпри//Качество электрической энергии: Докл. на Международной науч. конф.- Спа-ла,Польша,1991.-С.7-14.

28. Курбацкий В.Г. Регуляризирующий алгоритм обработки несинусоидальных режимов/ЛМоделирование электроэнергетических систем.Тез.докл.Х Всесоюз. науч. конф.-Каунас, 1991.-С.223-224.

29. Курбацкий В.Г., Яременко В.Н. Моделирование наведенных напряжений на проводах отключенных ВЛ в сложных электрических сетях. Тез.докл. X Всесоюз. научи.конф.-Каунас , 1991.-С.63-65.

30. Курбацкий В.Г. Обеспечение безопасных условий производства работ в 'электросетевом строительстве при наличии наведенных напряжений// Энергетическс : строительство, 1992,№1.-С.54-59.

ЗІ.Курбацкий В.Г. Исследование качества электроэнергии в протяженных системах тягового электроснабже-ния//Улучшение качества и снижение потерь электрической энергии в системах электроснабжения железных до-рог.Сб.науч.тр,- Омск, ОмИИТ, 1991.- С.59-64.

32.Курбацкий В.Г. , Саламатов Г.П. Непрерывный контроль качества электроэнергии в электрических сетях ОЭС Сибири //Промышленная энергетика .1993,№8.-С.41-43.

33. Курбапкий В.Г. Анализ распространения высших гармоник в электрических сетях //Известия ВУЗов СССР.Энергетика, 1993,№11-№12.-С.25-30.

34. Курбацкий В.Г. Анализ несинусоидальности при изменении топологии электрической сети // Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий: Сб.тр.III Международной научн. конф.- Мариуполь: Украина. 1994.-С.74-76.

35. Курбацкий В.Г., Саламатов Г.П. Информационно-
измерительное обеспечение подсистемы контроля качества
электроэнергии // Эффективность и качество электроснабжения
промышленных предприятий : Сб.тр. III Международной на
учн. конф.- Мариуполь:Украина, 1994.-С. 197-199.

36. Курбацкий В.Г. Исследование электромагнитного воздействия воздушных линий 35-750 кВ в энергосистемах с пониженным качеством электроэнергии// Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири: Тез.докл. Всероссийской научн.-техн. конф.- Иркутск:ИПИ, 1994.-С.56-57.

37. Курбацкий В.Г., Бизимова Е.Ю. Оценка потерь мощности и ущерба в электрических сетях при наличии мощных нелинейных нагрузок// Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири: Тез.докл. Всероссийской научн.-техн. конф.Иркутск: ИПИ , 1994.-С.86-87.

38. Курбацкий В.Г., Саламатов Г.П. Прибор для регистрации и измерения высших гармоник // Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование: Тез.докл. Всероссийской научн.-техн.конф.-Москва, 1994.-С.48-48.

39. Курбацкий В.Г., Бизимова Е.Ю. Стабилизация напряжения в отдельных узлах протяженной системы электроснабжения //Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование: Тез.докл. Всероссийской научн.-техн. конф.-Москва, 1994.-С.54-55.

40. Курбацкий В.Г. Оценка электромагнитного влияния
действующих воздушных линий 35-750кВ при пониженном ка
честве электроэнергии // Энергосбережение, электропотребле
ние, электрооборудование: Тез.докл. Всероссийской научн.-
техн.конф.-Москва, 1995. -С. 27-28.

41. Курбацкий В.Г. Оценка электромагнитного влияния в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии. // Динамика систем, механизмов и машин: Тез.докл.Международной научи.-техн. конф.-Омск, 1995.-С.11-12.

42. Курбацкий В.Г., Яковкина Т.Н. Определение наведенных напряжений в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии. // Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири. Тез.докл. регион, научн.-техн. конф.- Иркутск: ИрГТУ, 1996.-С. 112-113.

43. Курбацкий В.Г. Приборное обеспечение при контроле и диагностике показателей качества электроэнергии // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Тез. докл. регион, научн.-техн. конф.-Иркутск:ИрГТУ, 1996.-С. 110-111.

44 Курбацкий В.Г., Саламатов Г.П. Измеритель отклонения напряжения.//Энергетик, 1996, №8.-С. 16-17.

45. Курбацкий В.Г., Саламатов Г.П. Измерение и контроль
качества электроэнергии в электрических сетях. - Братск:
БрИИ, 1996,-48с.

46. Курбацкий В.Г. Измерительное обеспечение оценки электромагнитного влияния действующих воздушных линий 35-750 кВ // Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование: Тез.докл. Всероссийской научн. -техн. конф. -Москва,1996.-С74.

47. Курбацкий В.Г., Яковкина Т.Н. Влияние отдельных показателей качества электроэнергии на уровни наведенных напряжений.//Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири.: Тез. докл. реґТюн. научн.-техн. конф.- Иркутск: ИрГТУ, 1997. - С. 102.

48. Курбацкий В.Г. Информационно-измерительное обеспечение подсистемы контроля качества электроэнергии. // Известия ВУЗов. Энергетика, 1997, №1-2.- С.44-48.

-39-СОДЕРЖАНИЕ

Похожие диссертации на Мониторинг качества электроэнергии в электрических сетях России для выбора мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости

Методы исследований и расчеты показателей качества электроэнергии в сетях с резкопеременными нагрузками Коляда Людмила Ивановна

Повышение качества электроэнергии в распределительных сетях за счет снижения несинусоидальности кривой напряженияЛютаревич Александр Геннадьевич

Повышение эффективности технических средств обеспечения качества электроэнергии в распределительных сетяхДолингер, Станислав Юрьевич

Научно-методические основы стратегии снижения потерь и повышения качества электроэнергии в электрических сетяхЖелезко, Юрий Станиславович

Гибридные фильтрокомпенсирующие устройства для управления качеством электроэнергии в распределительных сетяхТемербаев, Сергей Андреевич

Методы оптимального управления режимами электрических сетей с учетом показателей качества электроэнергииОлянишин, Вадим Олегович

Повышение качества электроэнергии в городских распределительных сетях посредством управления режимами реактивной мощностиКронгауз, Дмитрий Эдуардович

Повышение качества электроэнергии в высоковольтных электрических сетях, питающих тяговую нагрузкуРогов, Григорий Викторович

Анализ влияния качества электроэнергии на потери в электрических сетях крупных промышленных центров с целью их снижения. (На примере Приазовского предприятия электрических сетей)Аль-Кахен, Валид Ради

Разработка методики оценки влияния качества электроэнергии на потери мощности и энергии в электрических сетях Шамонов Роман Геннадьевич