Результаты расчетов грозозащиты ВЛ 35-220 кВ, питающих предприятия нефти и газа, с помощью традиционных способов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Результаты расчетов грозозащиты ВЛ 35-220 кВ, питающих предприятия нефти и газа, с помощью традиционных способов

Ю.С. Попова

В статье приведена специфика нефтяной и газовой промышленности, основные положения расчета количества грозовых отключений линий 35-110 кВ. Представлен обзор результатов расчёта эффективности применения традиционных методов грозозащиты ВЛ35 - 110 кВ

Ключевые слова: грозозащита, двухцепная линия, традиционные способы, грозозащитный трос, количество грозовых отключений

Производство энергоресурсов и, прежде всего, нефти и газа, а также рациональное потребление электроэнергии является основой высокого уровня жизни и эффективной экономики. Нарушения технологического цикла может привести к серьезной потере нефти и газа, а в ряде случаев - и к выходу из строя отдельного узла, например, нефтяной или газовой скважины[1].

Большинство линий 35-110 кВ на месторождениях нефти и газа выполнены в двухцепном варианте. При этом грозоупорность таких ВЛ в целом ниже грозоупорности одноцепных линий, поэтому неприемлемый показатель надежности грозозащиты приводит к серьезным финансовым потерям вследствие отключения линий и повреждения электрооборудования (выключателей, разъединителей, кабелей, трансформаторов и др.). Поэтому в последние годы основное внимание научных проектных и эксплуатирующих организаций направляется на обеспечение надежности работы ВЛ, в том числе при воздействии на их изоляцию грозовых перенапряжений.

Двухцепные отключения, главным образом, происходят из-за большого значения удельного сопротивления грунтов в некоторых районах по трассе ВЛ, где не удается обеспечить сопротивление заземления опор менее 10-20 Ом. В итоге происходят обратные перекрытия на различных фазах различных цепей.

Для выбора оптимального варианта грозозащиты ВЛ необходимо сравнение результатов расчетов для различных (в том числе и альтернативных) способов грозозащиты: а именно количества годовых грозовых отключений линии Nб. Этот подход содержит анализ традиционных способов грозозащиты линии, предложенных в [2], путем варьирования факторов, влияющих на грозоупорность. Расчеты были выполнены для длин линий 100 км, грозовой деятельности 100 грозовых часов в год и без учёта успешного АПВ. Полученные значенияNб можно легко привести к иным значениям длины линии , грозовой активности Tч, и вероятности успешного срабатывания АПВ РАПВ, помножив на коэффициент .

Расчёт числа выполнен для пяти опор 35 кВ, шести опор 110 кВ [5].

Число грозовых отключений линии прямо пропорционально зависит от количества прямых ударов молнии [3].

Существенным фактором, влияющим на число грозовых отключений линий, является сопротивление заземления опор Rоп. Потенциал всей опоры и напряжение на гирляндах изоляторов при ударах молнии в ВЛ как раз и зависят от падения напряжения на Rоп. Значение Rоп зависит от конструкций заземляющих устройств опор, удельной проводимости грунта и его влажности и др. В данных расчётах, так же как и в [4], Rоп принимается усреднённым по всей длине линии. Результат расчёта представлен на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость числа грозовых отключений от сопротивления заземления опор грозовая линия заземление отключение

Величина удельного сопротивления грунта ()влияет на грозоупорность линии двояко. С одной стороны большее обуславливает большую значительную грозовых волн, снижая напряжения на гирляндах изоляторов, и, тем самым понижая вероятность перекрытия. Расчёты, проведённые для Омм и Омм показали, что при большем число отключений снижается слабо, примерно в 1,15 раза. С другой стороны, при прочих равных условиях, большее увеличивает сопротивление заземления опор.

С увеличением длины пролёта между опорами ВЛ увеличивается провес проводов и тросов, что несколько уменьшает связь между ними. Расчёты показали, что увеличение длины пролёта с 300 м до 600 м увеличивает количество грозовых отключений примерно на 20 %.

Как показали расчёты, что при добавления к гирлянде одного изолятора, количество отключений снижается примерно на 10%. Однако такой способ повышения грозоупорности линии экономически нецелесообразен и технически сложен.

Несмотря на то, что разные марки сталеалюминевых проводов и стальных тросов имеют различающиеся параметры (диаметр, масса и т.д.), влияющие на протекание переходного процесса при ударе молнии в ВЛ, общее влияние марки провода или троса на показатель грозоупорности ВЛ незначительно и не превышает 4 %.

Одним из альтернативных методов грозозащиты является метод, при котором грозозащитный трос переносится с вершины опоры на уровень нижних фаз (либо ниже). Существенным недостатком этого метода является то, что все молнии, не перехваченные опорами ВЛ, ударяют в фазные провода, и с высокой вероятностью приводят к перекрытию линейной изоляции. Другими словами, количество отключений от ударов молнии в фазный провод возрастает на порядок, и тем самым значительно повышает суммарное число грозовых отключений. По сравнению с ВЛ с тросом на вершине опоры, количество грозовых одноцепных отключений возрастает в 2 - 5 раз для всех рассматриваемых опор. Эксплуатация линии с тросом на уровне нижних фаз без защитных аппаратов нецелесообразна из-за недопустимо большого количества одноцепных отключений ВЛ даже при малых сопротивлениях заземления опор.

Этого недостатка лишён метод грозозащиты, при котором тросы сооружаются и на вершине опоры, и на уровне нижних фаз. Кроме повышения коэффициента связи с нижними проводами за счёт наличия дополнительного троса возрастает доля отводимого от поражённой опоры тока.

Ещё большее снижение числа грозовых отключений обеспечивает установка двух тросов на уровне нижних фаз совместно с тросом на вершине опоры (см. рис. 2).

опоры 35 кВ: 1 - П35-1; 2 - П35-2;3 - ПБ35-1; 4 - ПБ35-2; 5 - ПБ35-1в

б) опоры 110 кВ: 1 - П110-2; 2 - П110-1; 3 - ПСБ110-1; 4 - ПБ110-1; 5 -ПБ110-2

Рис. 2. Снижение числа грозовых отключений при установке дополнительных двух тросов под нижними фазами

В заключение хочется отметить, что для всех рассмотренных линий, при различных мероприятиях по грозозащите, связанных с применением дополнительных тросов, годовое число грозовых отключений превышает допустимое уже при сопротивлениях заземления Rоп больших 20 - 25 Ом. Поэтому для повышения грозоупорности ВЛ 35-110 кВ требуется применение нетрадиционных способов, одним из которых является установка ОПН на ВЛ 35-110 кВ.

Библиографический список

Повышение надежности работы электрооборудования и линий 0,4-110 кВ нефтяной промышленности при воздействиях перенапряжений / Ф.Х.Халилов, В.Г. Гольдштейн, А.Н. Гордиенко, А.А. Пухальский. - М: Энергоатомиздат, 2006. - 356 с.

Правила Устройства Электроустановок. 7-ое издание. - СПб.: издательство ДЕАН, 2008. - 704 с.

Техника высоких напряжений / Под редакцией Г.С. Кучинского. СПб: Энергоатомиздат, 2003.

Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений / Под научной редакцией академика РАН Тиходеева Н.Н. - 2-е изд. - СПб: ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999.

Справочник по электрическим установкам высокого напряжения 3-е издание / Под редакцией Баумштейна И.А. - М.: Энергия, 1989.

Размещено на Allbest.ru