Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Электромагнитные влияния действующих воздушных линий на смежные устройства 13
1.1. Магнитные влияния 16
1.2. Электрические влияния.. 20
1 3. Проблема наведенных напряжений в электрических сетях 27
1.4. Выводы к главе 1 32
Глава 2. Алгоритмы моделирования и средства анализа уровней наведенных напряжений в электрических сетях 33
2.1. Расчет и моделирование электромагнитной составляющей наведенного напряжения 33
2.2. Расчет и моделирование электростатической составляющей наведенного напряжения 46
2.3. Анализ существующих подходов и методик по определению уровней наведенных напряжений 51
2.4. Программно-вычислительные комплексы для расчета уровней наведенных напряжений 57
2.5. Выводы к главе 2 62
Глава 3. Программно - вычислительный комплекс «navodka-98» для расчета уровней наведенных напряжений в сложных электрических сетях 65
3.1. Методика расчета электростатической составляющей наведенного напряжения 65
3.2. Методика расчета электромагнитной составляющей наведенного напряжения 68
3.3. Основные направления модернизации программно- вычислительного комплекса «N AVODKA» 70
3.4. Алгоритмическое обеспечение программно-вычислительного комплекса «NAVODKA-98» 71
3.5. Основные характеристики программно-вычислительного комплекса «NAVODKA-98» 76
3.6. Выводы к главе 3 80
Глава 4. Исследование основных факторов, влияющих на уровни наведенного напряжения 81
4.1. Оценка электромагнитного влияния на смежные устройства при наличии плотных коридоров действующих воздушных линий 35-750 кВ 81
4.2. Анализ влияния отдельных показателей качества электро- энергии на величину наведенного напряжения 93
4.3. Выбор схемы заземления 102
4.4. Расчет параметров заземлителей при оценке электромагнит- ных влияний 105
4.5. Сопоставление результатов расчетов с прямыми измерениями уровней наведенных напряжений І 13
4.6. Выводы к главе 4 115
Глава 5. Оценка уровней наведенных напряжений в сложных электрических сетях 116
5.1. Расчет наведенных напряжений при помощи программно- вычислительного комплекса «NAVODKA-98» 118
5.2. Прямые измерения уровней наведенных напряжений 123
5.3. Математические модели для экспресс - оценки уровней наведенного напряжения 126
4
5.4. Экспресс-оценка УНН для участка II трассы «Братская ГЭС -
Братский алюминиевый завод» 132
5.5. Выводы к главе 5 135
Заключение 137
Литература
- Проблема наведенных напряжений в электрических сетях
- Расчет и моделирование электростатической составляющей наведенного напряжения
- Алгоритмическое обеспечение программно-вычислительного комплекса «NAVODKA-98»
- Анализ влияния отдельных показателей качества электро- энергии на величину наведенного напряжения
Введение к работе
Промышленные инфраструктуры, в том числе и объекты электроэнергетики, оказывают значительное влияние на окружающую среду. Так, существование большого числа различных энергообъектов, являющихся источниками электромагнитных излучений, приводит к тому, что в настоящее время интенсивность электромагнитных полей многократно превосходит уровень естественного магнитного поля Земли. Прежде всего, это оказывает негативное влияние на здоровье людей [1,3,4,62,103,115,116], а также обостряет проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) технических структур в энергетике, что в свою очередь затрагивает надежность функционирования ЭЭС в связи с постоянным внедрением современных микропроцессорных средств управления этими системами, и, кроме того, во многом предопределяет качество радиовещательных, телевизионных и других видов связи [28,32,106].
В связи с этим появилась необходимость решения сложной задачи электромагнитных влияний с позиций ЭМС, требующая создания таких условий, когда электрооборудование и приборы нормально функционируют в реальной электрической сети, не внося никаких помех (искажений) и не воспринимая их со стороны сети.
В свою очередь, вопрос о негативном влиянии на человека низкочастотных электрических и магнитных полей, создаваемых электроэнергетическими и электротехническими установками на производстве и в быту, широко обсуждается в ведущих международных электротехнических и медицинских организациях [3, 4, 32, 46, 62, 107, 115, 116] с целью конкретизации реальной опасности и выработки соответствующих нормативных документов по защите населения и персонала от электромагнитного излучения - биоэлектромагнитная совместимость [5,115].
Следует отметить, что изучению проблемы электромагнитных влияний действующих электроустановок посвящено большое количество работ, как в нашей стране, так и за рубежом [1-6, 10-20, 26-30, 62, 65, 82, 99, 101-107, 115, 116]. Существенный вклад в исследование различных вопросов данной проблемы внесли Костенко MB., Марквардт К.Г., Михайлов М.И., Ратнер М.П., Шалимов М.Г. и другие. В настоящее время отдельные аспекты проблемы электромагнитных влияний рассматриваются в работах Васюры Ю.Ф., Верещагина И.П., Винокурова В.Н., Глушко В.И., Ишкина В.Х., Же-желенко И.В., Кадомской К.П., Калюжного В.Ф., Колечицкого ЕС, Курбац-кого В.Г., Легконравова В.Л., Максимова Б.К., Павлова И.В., Петрова С.Н., Плиса А.И., Расторгуева В.А., Садовской Л.Ю., Тураева В.А., Целебровского Ю.В., Шкарина Ю.П., Шарандина A.A., Are М., Андерса Р., Аррилаги Дж., Бэкмана В., Боннела, Вуда А., Маддока, Риубрюгента Е., Рюденберга, Фей-ста К. и их коллег.
Однако оценка реальных уровней напряженности электрических и магнитных полей вблизи электроэнергетических объектов с учетом сложности электрических соединений и строительных конструкций, а также схемно-режимных особенностей исследуемого участка электрической сети до сих пор остается сложной научно-технической проблемой, требующей всестороннего изучения.
Целью диссертационной работы является совершенствование практических методов и алгоритмов оценивания электромагнитных влияний действующих воздушных линий (ВЛ) 35-750 кВ на смежные устройства*, разработка программно-вычислительного комплекса для расчета уровней наведенных напряжений в сложных электрических сетях энергосистем.
Под смежными устройствами здесь и далее следует понимать однородные протяженные проводники, проходящие в непосредственной близости от действующих ВЛ, в первую очередь линии связи, ВЛ, трубопроводы, оптоволоконные линии и т.д.
Для достижения поставленных целей в работе были поставлены и решены следующие задачи:
Всестороннее изучение проблемы электромагнитных влияний действующих электроустановок с позиций ЭМС технических структур в энергетике и биоэлектромагнитной совместимости для обеспечения безопасных условий производства работ.
Анализ существующих методов расчета электромагнитных влияний действующих высоковольтных ВЛ на смежные устройства.
Дальнейшее развитие и совершенствование алгоритмов моделирования и анализа уровней наведенных напряжений на смежных устройствах, расположенных в непосредственной близости от действующих ВЛ 35-750 кВ, работающих в сложных электрических сетях.
Разработка программно-вычислительного комплекса для расчета уровней наведенных напряжений.
Исследование влияний на уровни наведенных напряжений схемно-режимных параметров электрической сети.
Разработка математических моделей для проведения экспресс -оценки электромагнитной обстановки вблизи действующих высоковольтных линий.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач применялись методы теории электромагнитного поля с использованием фундаментальных законов электротехники, методы теории вероятностей, методы теории подобия и моделирования.
Проверка эффективности предложенных методов осуществлялась с. помощью вычислительных экспериментов применительно к ряду реальных и эквивалентных схем электрической сети и в результате прямых измерений отдельных параметров.
Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертации подтверждены широкомасштабными экспериментальными исследованиями в электрических сетях.
Научная новизна. Проведен анализ существующих подходов и методов оценки электромагнитных влияний от действующих воздушных линий электропередач на смежные устройства. Показаны их достоинства, недостатки, определены области дальнейшего исследования.
Обобщены, уточнены и получили дальнейшее развитие алгоритмы анализа и моделирования уровней наведенных напряжений (УНН) в сложных электрических сетях.
Приведена методика расчета электростатической (ЭСН) и электромагнитной (ЭМН) составляющих наведенных напряжений и их результирующей величины. Определены зависимости УНН от количества влияющих ВЛ, от отдельных показателей качества электроэнергии. Исследованы влияния на величины ЭСН и ЭМН таких характеристик, как коэффициент экранирования заземленных проводов и тросов, электрические параметры грунта, высота подвеса проводов ВЛ, сопротивления заземляющего устройства и другие.
Разработаны алгоритмические и программные средства анализа УНН. Алгоритмы расчета УНН для сложных ЭЭС с пониженным качеством электроэнергии реализованы в программно-вычислительном комплексе «NA-VODKA-98».
Разработаны математические модели псевдоизмерений для экспресс -оценки электромагнитной обстановки вблизи влияющих высоковольтных линий при наличии плотных коридоров параллельного следования действующих ВЛ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Алгоритмы анализа и моделирования уровней наведенных напряжений от действующих ВЛ 35-750 кВ, работающих в сложных электрических сетях.
Программно-вычислительный комплекс «NAVODKA-98» для расчета электростатической и электромагнитной составляющих наведенного напряжения и их результирующей величины с учетом особенностей сложных электрических сетей.
Экспресс-оценка уровней наведенных напряжений на смежных устройствах при наличии плотных коридоров действующих высоковольтных вл.
Практическая ценность. Разработанные с участием автора алгоритмы и программно-вычислительный комплекс позволяют осуществлять анализ и моделирование уровней наведенных напряжений на смежных устройствах, находящихся в зоне электромагнитных влияний действующих ВЛ 35-750кВ, работающих в сложных электрических сетях.
Для случаев, когда в условиях реальной эксплуатации ЭЭС применение вычислительной техники с целью анализа изменения картины электромагнитного поля не представляется возможным для оценки УНН предложены математические модели.
Реализация работы. Исследования диссертационной работы были связаны с выполнением заданий предприятий электрических сетей и электромонтажных организаций, а также госбюджетных работ по различным планам. Подтвержденный экономический эффект от внедрения разработок составил 43 800 руб. (в ценах 1998 г.).
Полученные в диссертационной работе результаты включены во второй раздел учебного пособия «Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость в электрических сетях» (стр.137 и далее) и используются в учебных курсах «Эксплуатация энергосистем», «Изоляция и перенапряжения в электрических сетях» и «АСУ и оптимизация режимов работы энергосистем» для специальности 10.04, а также «Оптимизация режимов работ систем электроснабжения промпредприятий» для специальности 10.02.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её разделы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных, региональных конференциях, в том числе на:
Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (Ир-ГТУ, г. Иркутск, 1996, 1997г.);
Всероссийской научно-технической и методической конференции «Электрооборудование, электроснабжение, электропотребление», (г. Новомосковск Тульский 1996г., г. Оренбург, ОГУ, 1999г.);
Всероссийской научно - технической и методической конференции «Электрификация металлургических предприятий Сибири» (г. Новокузнецк, СГГМА, 1997г., г. Санкт-Петербург, 1999г.); XXVII конференции научной молодежи СЭИ СО РАН (г. Иркутск, 1997г.);
Всероссийской конференции молодых специалистов электроэнергетики-2000 (диплом, третья премия, г. Москва, РАО «ЕЭС России», 2000г.);
Научно-технических конференциях Братского индустриального института (г. Братск, 1996 - 2000г.).
Разработанный программно-вычислительный комплекс «NAVODKA-98» был представлен на Межрегиональной конференции с международным участием «Наука, образование, новые технологии: стратегия и тактика развития» (г. Иркутск, 1999 г.), а также на Межрегиональной конференции с международным участием «Энергетика и энергосбережение» (г. Иркутск, 2000 г.)
Публикации. По результатам исследований соискателем лично и в соавторстве опубликовано 18 статей и докладов, 6 отчетов по госбюджетным научно-исследовательским работам по теме диссертации, зарегистрированным во ВНТИцентр, г. Москва.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения; пяти глав; заключения; списка литературы, включающего 122 наименования; 6 приложений, включая и материалы внедрения.
Диссертация содержит 184 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 25 таблиц.
Во введении определен объект исследования, отмечена актуальность представленной работы, сформулирована её цель и структура, показана научная новизна проведенных исследований и их практическая ценность. Представлены сведения о внедрении работ, перечислены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе отмечается, что вопрос обеспечения биоэлектромагнитной совместимости и ЭМС технических средств в электрических сетях до настоящего времени сохраняет свою актуальность. На основании опыта эксплуатации электроэнергетических систем дан анализ состояния проблемы электромагнитных влияний от действующих ВЛ 35-750 кВ, работающих в сложных электрических сетях ЭЭС, на смежные устройства.
Во второй главе проанализированы существующие подходы и методы по оценке электромагнитных влияний от действующих высоковольтных ВЛ на смежные устройства, в том числе и на смежные ВЛ, проходящие в непосредственной близости от действующих. Показаны их достоинства, недостатки, области применения. Дано описание алгоритмов моделирования и анализа уровней наведенных напряжений в электрических сетях.
В третьей главе предложены алгоритмы расчета уровней наведенных напряжений от действующих ВЛ 35-750 кВ, работающих в сложных электрических сетях, на основе которых разработан программно-вычислительный комплекс «NAVODKA-98», предназначенный для анализа и моделирования УНН на смежных устройствах.
В четвертой главе основное внимание уделено исследованию отдельных влияющих факторов при моделировании электромагнитных влияний, таких как качество электроэнергии, количество параллельно следующих действующих ВЛ, сопротивление заземляющего устройства и др.
В пятой главе в качестве примера представлен анализ уровней наведенных напряжений на отключенной ВЛ, проходящей внутри плотного коридора действующих линий 220, 500 кВ. Приведены данные прямых измерений УНН на проводах отключенной линии. Для случаев, когда применение ПЭВМ для расчета уровней наведенных напряжений не представляется возможным предложена методика проведения экспресс-анализа электромагнитной обстановки вблизи действующих высоковольтных ВЛ, основанная на определении УНН с помощью простейших математических моделей. В работе произведена экспресс - оценка уровней наведенного напряжения на проводах отключенной ВЛ 220 кВ, проходящей внутри плотного коридора линий 220, 500 кВ трассы «Братская ГЭС - Братский алюминиевый завод»
В заключении сформулированы основные результаты работы и указаны пути дальнейших исследований в области оценивания электромагнитных влияний.
В приложениях представлено описание работы с программно-вычислительным комплексом «NAVODKA-98», предназначенным для расчета УНН, а также приведены результаты экспериментальных исследований, схемные, конструктивные и другие технические решения, представлены материалы о внедрении.
Проблема наведенных напряжений в электрических сетях
Действующие В Л высокого и сверхвысокого напряжения создают в окружающем пространстве электромагнитные поля, отрицательное воздействие которых выражается в виде токов, напряжений и зарядов, индуцируемых в людях, животных и других объектах, находящихся вблизи проводов BJL Высокие напряженности электромагнитных полей могут оказывать на человека негативное физиологическое влияние, воздействуя на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и внутренних органов [5,115,116]. В свою очередь при прикосновении к неза-земленным металлическим предметам, сельскохозяйственным машинам и транспортным средствам человек может подвергаться воздействию кратковременных разрядов. В этом случае человек включается в электрическую цепь, и по нему начинает протекать электрический ток, величина которого зависит от множества различных факторов и в некоторых ситуациях может превышать безопасные значения [119]. Повышенную опасность представляют собой касания к металлическим конструкциям большой протяженности (проводам, металлическим ограждениям, трубопроводам и т.д.). Это обстоятельство объясняется прямой зависимостью уровня наведенного напряжения от длины параллельного сближения подверженного влиянию проводника и действующей В Л (1.3).
Результаты анализа биоэлектромагнитной совместимости показывают [5], что к группам риска относится население, проживающее вблизи ЛЭП высокого напряжения, а также люди, имеющие длительный профессиональный контакт с электромагнитными полями ВЛ. Наибольшей опасности, с этой точки зрения, подвергаются члены строительно-монтажных бригад и обслуживающий персонал, проводящие строительные, монтажные и ремонтные работы на смежных устройствах, находящихся под наведенным напряжением, т.к. большинство операций в этом случае связано с непосредственным касанием к металлическим проводникам.
В настоящее время эта проблема приобрела ещё большую значимость в связи с вводом в эксплуатацию ЭЭС новой проводной связи на базе оптоволоконных линий (ВОЛС). Так на территории Иркутской области трасса ВОЛС прокладывается по опорам эксплуатируемых ЛЭП-110 кВ и ЛЭП-220 кВ в виде волоконно-оптического кабеля, расположенного внутри грозозащитного троса ВЛ. В случае плотных коридоров действующих ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения на грозозащитном тросе может наводиться достаточно большой потенциал, даже если сама ВЛ, на которой производится монтаж кабеля, находится в отключенном состоянии.
В связи с вышеизложенным для обеспечения безопасных условий выполнения работ на смежном устройстве, находящемся под наведенным напряжением, отечественными стандартами [60,73] приняты допустимые значения напряжения прикосновения: в нормальном режиме - 42 В; в аварийном - 500 В, при продолжительности воздействия тока КЗ. 0.1 сек; 100 В - 0.5 сек; 50 В - при 1 сек. Наряду с ограничением напряжения прикосновения также регламентируются напряженности электромагнитных полей образующихся вблизи действующих электроустановок. В зависимости от уровней воздействия электрического поля на персонал в электрических сетях высокого и сверхвысокого напряжений различаются три зоны: I - в непосредственной близости от токоведущих частей, находящихся под напряжением, где напряженность электрического поля на несколько порядков превышает величину, допустимую для человека без средств защиты от влияния электрического поля. Радиус зоны I равен минимально допустимому расстоянию приближения токоведущих частей под напряжением к заземленным конструкциям; II - на расстоянии от токоведущих частей, больше минимально допустимого, однако уровень напряженности электрического поля при этом превышает 25 кВ/м. Это не позволяет персоналу находиться внутри зоны без специальных средств защиты;
Расчет и моделирование электростатической составляющей наведенного напряжения
Определение эквивалентной емкости, согласно [44], можно произвести в соответствии с выражением: с = { пер +2ai2cPX ucP апер) аи(% +2аі2сР\апер -al2cp)-allcp(afA + а;в + «.) где ацСр - среднее арифметическое из потенциальных коэффициентов, характеризующих собственную емкость проводов линии относительно земли; осі2ср - среднее арифметическое из потенциальных коэффициентов, характеризующих взаимную емкость между проводами. Полагая, что сопротивление емкостной связи V г значительно больше сопротивления человека R4c;, (рис.2.4), получаем, что величина тока, протекающего через тело человека, который коснулся провода, изолированного от земли, определяется как
В том случае, если рассматриваемый проводник заземляется через конечное сопротивление (Z=R3A3), то потенциал на проводе в точке заземления определяется как падение напряжения на данном сопротивлении от протекания емкостного тока,
Приведенная выше методика приближенного расчета ЭСН на одиночном проводнике может быть преобразована для определения электростатической составляющей наведенного напряжения одновременно на нескольких проводах отключенной ВЛ, находящейся в зоне влияния действующей линии. При этом она относительно проста в реализации и согласно [113] дает достаточную степень точности при расчетах ЭСН в случае заземления всех трех фаз отключенной линии. Однако для варианта, когда на отключенной ВЛ заземлена одна фаза, расчетная величина электростатической составляющей оказывается значительно завышенной [113].
Более гибкой является методика, изложенная в [20, 43], согласно которой электростатическая составляющая при взаимном расположении проводов, представленном на рис. 1.2, определяется по формуле U{=Ui- J- (2.25) — +jCO{Cnlc+Cul{) где Ui - индуцированное напряжение в подверженной влиянию однопровод-ной цепи 1, В; і - фазный провод влияющей ВЛ (А,В,С); Си - погонная эквивалентная взаимная емкость между однопроводными цепями і и 1 (коэффициент емкостной связи), Ф/км; Сц - погонная емкость провода 1 по отношению к земле, Ф/км; 1С - длина параллельного сближения, км; 11 - длина подверженного влиянию провода, км;
R - сопротивление, включенное между подверженным влиянию проводом и землей, Ом. Из выражения (2.30) следует, что значение ЭСН в изолированном от земли проводе зависит только от напряжения влияющей цепи, ширины сближения и в случае, когда длины обеих цепей равны, не зависит от длины сближения. При этом согласно [25,45] величина ЭСН на отключенном проводе одинакова по всей длине подверженной влиянию ВЛ. При заземлении провода в любом месте величина потенциала, вызванного электростатическим влиянием, определяется значением сопротивления заземления R3.
Это обстоятельство определяет необходимость точного и корректного представления исходной информации по параметрам грунта и заземляющих устройств, используемой при расчетах электрического влияния.
Всесторонний анализ известных подходов и методик по расчету электромагнитных влияний от действующих ВЛ, показывает, что в большинстве работ [10-16,29-33,44,69,99] рассматривается влияние лишь одной действующей ВЛ и практически не исследован тот вариант, когда влияние оказывают несколько параллельно работающих высоковольтных ЛЭП. Наряду с этим, в приведенных методиках в качестве смежного устройства, подверженного электромагнитному влиянию, в подавляющем большинстве случаев предлагается рассматривать только однотипные объекты (либо ВЛ, либо ЛС, либо трубопровод). При этом, действующие нормативные документы [9,60,73] и существующие подходы по оценке электромагнитных влияний от работающих высоковольтных ВЛ на смежные линии электропередач ориентированы в основном на тот вариант, когда строящаяся ВЛ расположена с одной стороны от действующих. Хотя, в настоящее время часто встречаются случаи, когда трассу строящейся ВЛ прокладывают и между действующими
ВЛ. Это связано с тем, что последняя редакция ПУЭ [112] допускает наименьшее расстояние между осями параллельно следующих ВЛ на участках нестесненной трассы определять высотой наиболее высокой опоры, а при сближении ВЛ-500 кВ с линиями более низких классов напряжений - не менее 50 м. При этом значительно возрастают требования к обеспечению безопасных условий производства работ при строительстве ВЛ. Несмотря на это, вариант, когда отключенная линия проходит внутри коридора между несколькими параллельно работающими высоковольтными ВЛ, в отечественных и зарубежных работах практически не исследован.
Кроме того, подавляющее большинство подходов по оценке электромагнитных влияний от действующих ВЛ ориентированы на электрические сети, не содержащие искажений. Однако результаты расчетов и реальных измерений УНН выявили [17, 64, 70, 71] существенное влияние на его величину отдельных показателей качества электроэнергии. Установлено, что наибольшее влияние на значения УНН оказывают несинусоидальность и несимметрия токов и напряжений трехфазной ВЛ. Так в [71] показано, что если коэффициент несимметрии составляет 3-6%, то результирующее значение УНН в 1.2-1.5 раза превышает величину наведенного напряжения для случаев, когда токи высших гармоник симметричны.
В приведенных выше методиках неучтенным остается и тот вопрос, что приборы, предназначенные для измерения токовых нагрузок и величин напряжений по фазам действующих ВЛ, устанавливаются обычно на отдельных подстанциях и могут быть значительно удалены от участка воздушной линии, в пределах которого производятся расчеты наведенных напряжений. Таким образом, при анализе электромагнитных влияний не всегда удается провести измерения необходимых режимных параметров вблизи точки расчета наведенного напряжения, что в большинстве случаев приводит к существенной погрешности расчетов.
Алгоритмическое обеспечение программно-вычислительного комплекса «NAVODKA-98»
В процессе совершенствования существующих методик и алгоритмов по расчету электромагнитных влияний с учетом современных требований и возможностей были определены основные направления модернизации ПВК «NAVODKA» [90,92]. В первую очередь это устранение выявленных в ходе промышленной эксплуатации недостатков программно-вычислительного комплекса, а также дальнейшее развитие его структуры.
Наряду с этим, в процессе модернизации ПВК «NAVODKA», было решено не только расширить вычислительные возможности комплекса, но и реализовать их с помощью языков более высокого уровня, рассчитанных на более совершенную, по сравнению с DOS, среду программирования -Windows. Благодаря своим преимуществам, таким как: возможность выполнения нескольких задач одновременно (проводить расчеты, общаясь с текстовыми и графическими редакторами), устойчивый интерфейс, практическое отсутствие барьера используемой памяти (для DOS - 640 КБайт), аппаратная независимость (программе, работающей в Windows не требуется знать точно на какой аппаратуре она работает, т. к. она общается с драйверами, которые предоставляют интерфейс программе и конкретно работают с видеоадаптером, принтером и теми периферийными устройствами, для которых они были написаны) и т.д., Windows позволяет не только полнее реализовать известные алгоритмы расчета отдельных составляющих наведенного напряжения, но и значительно ускорить сам процесс написания, отладки и дальнейшего совершенствования программы.
Принимая во внимание всё вышеизложенное, после длительного изучения возможностей разных языков программирования, для модернизации ПВК «NAVODKA» [92] был выбран язык - Pascal и наиболее совершенная среда для этого языка - Delphi for Windows.
Возможности Delphi весьма разнообразны. Небольшие программы, соз-данные на Delphi будут работать на любом компьютере. Другими словами, они не требуют больших ОЗУ и высокой скорости процессора. Кроме того, Delphi позволяет разработчикам строить ПВК из заранее подготовленных модулей, что весьма облегчает и ускоряет процесс написания и дальнейшего совершенствования программы.
Таким образом, широкие возможности и относительная простота Delphi for Windows позволили в новом ПВК наиболее эффективно и полно использовать как ресурсы самого языка, так и ресурсы ПЭВМ (Приложение 1).
Программа расчета УНН состоит из ряда блоков (рис.3.4). Ввод информации и запись её в отдельный файл (блоки 1,15) осуществляется в диалоговом режиме отдельно для каждой влияющей линии и подверженного влиянию смежного устройства.
Преобразование информации к виду, удобному для расчета промежуточных величин и значений наведенного напряжения, осуществляется в блоках! и 16.
Алгоритм расчета ЭСН предполагает предварительное определение собственных и взаимных потенциальных коэффициентов для проводов влияющей В Л и подверженного влиянию проводника (блоки 3-6): собственный потенциальный коэффициент проводника k j-oro смежного устройства (блокЗ): ajk-o - Я „ (ЗЛО) где q - числовой коэффициент, равный 18 106; Djb - эквивалентная высота подвески проводника над землей, м, Djb = (D 1 Л v Z J j (3.11) f+i5 - высота провеса проводника при средней годовой температуре без ветра и гололеда, м; Djk-o - высота подвеса проводника над уровнем земли, м; Rjb эквивалентный радиус проводника, м; взаимный потенциальный коэффициент между k-ым проводником j-ого устройства, подверженного влиянию, и m-ым проводом і—ой действующей ВЛ (блок 4): а М . = с1 1п , (3.12) где Djkim- расстояние между проводником k j-oro смежного устройства и зеркальным изображением провода га і-ой ВЛ, м (рис.1.4); ajkim - расстояние между проводником k j-oro смежного устройства и проводом m і-ой действующей ВЛ, м; потенциальный коэффициент для проводов фаз влияющих ВЛ (блок 5): R , (3.13) где Dim, - эквивалентная высота подвески провода над землей (3.1 I), м, Rjfo- эквивалентный радиус расщепленной фазы, м при П=2 И П=3 Rim - 4 0 V 2 S При П=4 п - число проводов в расщепленной фазе; S - расстояние между осями проводов в расщепленной фазе, м; Ro - радиус провода, м; взаимный потенциальный коэффициент между проводами влияющих ВЛ (блок 6): . — /1-2 ал_, =q In D n /1-2- ш d , (3.14) "/1-2 где D//.2 - расстояние между проводом 1 і-ой действующей ВЛ и зеркальным изображением провода 2 этой же і-ой ВЛ, м; d,i-2 - расстояние между проводами 1 и 2 влияющей ВЛ, м. Аналогично рассчитываются потенциальные коэффициенты ац-з и а,.;,. среднее арифметическое значение взаимных потенциальных коэффициентов между проводами влияющих ВЛ:
Анализ влияния отдельных показателей качества электро- энергии на величину наведенного напряжения
Работы на смежных устройствах, находящихся в зоне наведенного напряжения, требуют эффективного заземления смежного устройства, подверженного электромагнитному влиянию действующих высоковольтных ВЛ, что позволит обеспечить безопасные условия для производства работ на данном объекте. Наиболее остро эта проблема встает при строительстве и ремонте воздушных линий, особенно в тех ситуациях, когда отключенная цепь находится на одной опоре с действующей цепью, а также при прокладке кабеля волоконно-оптической связи по грозозащитному тросу действующей ВЛ. В таких случаях отключенные проводники ближе всего находятся от проводов ВЛ, по которым протекает переменный ток.
При заземлении отключенного провода ВЛ, находящегося под наведенным напряжением, на отдельные заземлители происходит перенос потенциала с провода на вход заземлителя. Возникающая при стекании тока в землю разность потенциалов между отдельными точками зоны его растекания может достигать значений, представляющих опасность для человека. В связи с этим при работе на отключенных (строящихся) ВЛ, находящихся в зоне электромагнитного влияния, снижение уровня наведенного напряжения на рабочем месте до допустимой величины 42 В обеспечивается по схемам заземления ВЛ, которые осуществляются согласно [66] с помощью подстанционного или базового заземления, а в ряде случаев - специального заземления. Помимо указанных заземлений на рабочих местах на ЛЭП могут устанавливаться также линейные заземлители.
В соответствие с этим, согласно действующим ПТБ [9], при работах на ВЛ под наведенным напряжением принимаются следующие схемы заземления линий: схема МІ: ВЛ заземлена с обоих концов на подстанционное заземление (рис.4. И).
Заземление линии на её концах жестко фиксирует потенциальную характеристику, и положение точки нулевого потенциала характеристики зависит от величин сопротивлений заземляющих устройств на подстанции I (ПСІ) и подстанции II (ПСИ) и определяется из выражения Хо = kRl\ + (4.1)
При этом точка нулевого потенциала смещается в сторону меньшего из сопротивлений заземляющих устройств (рис. 4.11 б). схема ЛЬЗ: ВЛ разземлена с обоих концов и заземлена на рабочем месте на базовое заземление. Это освобождает потенциальную характеристику от жесткой связи с землей на подстанциях. Точка нулевого потенциала потенциальной характеристики провода совпадает с местом установки заземления. При смещении точки заземления по линии от а к х потенциалы точек а и х изменяются (рис.4.11 г): Е /, / _ UY=E-E—!— (4 2 Ї Uu /, + /2 А /,+/2 1 1)
Основным недостатком схемы №3 является проблема заземления ВЛ на базовый заземлитель, связанная с переходом от одного рабочего места к другому, а также с надежностью базового заземления: выход из строя базового заземления переводит линию в режим разземленной ВЛ, в результате чего значение наведенного напряжения за счет электростатической составляющей может достигать нескольких кВ [64].
В [44, 66] предлагается еще один вариант заземления ВЛ, находящейся под наведенным напряжением {схема №4): ВЛ заземляется по схеме №1 или №2 и в одном или нескольких местах линии заземляется на специальное заземление (рис. 4.11 д).
Применение схемы заземления №4 позволяет существенно расширить области применения схем №1 и №2 и одновременно ограничить применение схемы №3. Предлагаемая схема №4 позволяет снизить УНН до безопасного значения по всей длине линии или по меньшей мере на отдельных её участках. В этом случае работы могут производиться с применением обычных средств защиты. В практическом отношении использование схемы №4 не представляет особых затруднений. Специальное заземление на ВЛ 110 кВ и выше осуществляется на систему «трос-опора», а на ВЛ с изолированным тросом - на заземляющее устройство одной или нескольких опор с предварительным шунтированием искровых промежутков.
Следует отметить, что безопасность производства работ на отключенных (строящихся) линиях, находящихся вблизи действующих ВЛ, определяется не только схемой заземления, но и эффективностью выбора параметров заземляющего устройства, устанавливаемого на месте производства работ. В связи с этим особое внимание при модернизации программного комплекса «NAVODKA-98» было уделено вопросу корректного представления исходных данных по параметрам заземлений, устанавливаемых на смежном уст ройстве на месте производства работ или по его концам, а также по характеристикам грунта, распространенного на расчетном участке трассы ВЛ.
Значение удельного сопротивления грунта, р является одним из основных исходных параметров, необходимых для расчета уровней наведенных напряжений. Так, например, величина рз определяет положение уровня нулевого потенциала, ho, рассчитываемого по формуле (1.14), а следовательно, сказывается и на значениях потенциальных коэффициентов, а, которые вычисляются в соответствии с выражениями (3.12), (3.14) и используются при расчете электростатической составляющей наведенного напряжения. Наряду с этим, электрическое сопротивление грунта оказывает значительное влияние на величины коэффициента взаимоиндукции, М, присутствуя в формуле (1.9), и взаимного сопротивления между влияющей и подверженной влиянию цепями, ZM -уравнение (2.1) , что в свою очередь определяет достоверность оценки электромагнитной составляющей УНН. Кроме того, в соответствии с выражением (1.20) от величины р3 зависит сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления на месте производства работ смежного устройства, подверженного электромагнитному влиянию. При этом правильный выбор заземления и корректный расчет его параметров обеспечивает безопасность производства работ в зоне наведенных напряжений
Похожие диссертации на Оценка уровней наведенных напряжений от высоковольтных линий электропередач
