Электропередачи

Линии электропередачи, проходящие в одном коридоре, тем более линии, расположенные на общих опорах, оказывают влияние друг на друга. Это влияние и становится опасным, если одна линия остается в работе, а другая отключается для производства работ.

В соответствии с правилами техники безопасности энергосистемам предписывается выявлять путем измерений воздушные линии электропередачи (ВЛ), на проводах которых при их отключении и заземлении по концам (в РУ) и на рабочих местах могут находиться напряжения выше 25 В от проходящих вблизи действующих ВЛ.

В соответствии с [ ] наведенное напряжение на проводах отключенной линии определяется путем измерения потенциала провода, заземленного на опоре (спуске, заземлителе 0 относительно точки нулевого потенциала, расположенного на расстоянии 15–10 м от места заземления провода. Измерения необходимо производить при максимальной загрузке линии. Если фактическая загрузка линии отличалась от максимальной, то требуется по окончании измерений осуществить пересчет значения наведенного напряжения по выражению

, (9.35)

где – измеренное напряжение,

– максимальный рабочий ток,

– фактический ток в момент измерения.

При прохождении отключенной ВЛ в коридоре нескольких влияющих линий пересчет производится с учетом наибольшего рабочего тока линии, ближайшей к отключенной ВЛ, а при прочих равных условиях – линии с максимальным значением тока нагрузки. Схема измерений наведенного напряжения и схема подключения измерительного прибора показана соответственно на рис 9.18 и 9.20.

По результатам измерений предприятия электрических сетей должны определить перечень ВЛ, находящихся после отключения и заземления под наведенным напряжением более 25в и обеспечить безопасное проведение работ на этих линиях. Выполнение этих требований сопряжено с рядом трудностей.

Рис. 9.18. Схемы измерений наведенного напряжения на проводах отключенной ВЛ с металлическими (а) и деревянными (б) опорами (без заземляющего спуска)

Рис. 9.19. Схема подсоединения измерительного прибора к месту заземления провода ВЛ: 1 – опора (заземлитель); 2 – изолирующая штанга; 3 – изолированные провода;

4 – измерительный зонд

Величина уровня наведенного напряжения (УНН) зависит от множества различных факторов: от режима работы влияющей ВЛ, взаимного расположения действующей ВЛ и под­верженного влиянию устройства, протяженности трасс параллельного следования и т.д. При этом данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что определение УНН путем прямых измерений в реальных электрических сетях про­вести достаточно сложно, а в ряде случаев и невозможно. Объясняется это как труд­ностью проведения самих измерений в полевых условиях, так и сложностью пересчета результатов измерения наведенного напряжения к режиму максимальных нагрузок влияющих ВЛ. Кроме того, в электросетевом строительстве часто значения ожидаемых УНН необходимо знать еще до начала строительства – на стадии проек­тирования. Поэтому для получения достоверной информации о величине наведен­ного напряжения на смежном устройстве, подверженном электростатическому и электромагнитному влияниям от одной или нескольких действующих ВЛ, проходя­щих в непосредственной близости от него, необходимы эффективные методики и алгоритмы и программы расчета УНН, которые бы достаточно полно учитывали особенности сложных электрических сетей.

Влияние работающей линии на отключенную осуществляется через емкостную и индуктивную связи. Электростатическая составляющая напряжения, появляющегося на i -м проводе отключенной линии от заряда провода j работающей линии, определяется выражением:

, (9.36)

где r_ji, r'_ji – расстояние от j -гo провода работающей линии и соответственно от его зеркального отображения до i -гo провода отключенной линии.

Результирующее напряжение на i -м проводе отключенной линии находится как результат геометрического суммирования действия от всех трех фаз. Для симметричного режима в сети можно принять Q_A = Q_B = Q_C, тогда наведенное напряжение на i -м проводе равно:

, (9.37)

где

Каждый j -й провод работающей линии (А, В, С) связан взаимной индуктивностью с каждым i -м проводом отключенной линии (А', В', С'). Под взаимной индуктивностью между двумя проводами линий электропередач обычно понимается величина взаимной индуктивности между двумя петлями «провод – земля». При этом погонное сопротивление взаимной индукции между проводами i и j принимается:

. (9.38)

Электромагнитная составляющая ЭДС, наведенная в i -м проводе при протекании тока Ij в j -м проводе, определяется выражением

(9.39)

Ток каждой фазы работающей линии (А, В, С) наводит в каждой фазе отключенной линии (А', В', С') ЭДС.

Для симметричного режима работающей линии можно записать:

(9.40)

Полная величина наведенного напряжения определяется геометрическим суммированием электромагнитной (9.40) и электростатической (9.37) составляющих.

Аналитические методы расчета наведенного напряжения на отключенной линии являются достаточно трудоемкими. В рассматриваемой задаче анализ выполняется для участка линии, который сам по себе является несимметричным элементом. Несимметрия продольных и особенно поперечных параметров отключенных и работающих линий, разнообразие способов заземления отключенной линии и тросов приводят к большим погрешностям при использовании метода симметричных координат и к необходимости при исследовании наведенных напряжений использовать более простой и в то же время более универсальный метод – метод фазных координат [3,4].

Предварительно определяется полная матрица продольных и поперечных сопротивлений и составляется трехфазная расчетная схема замещения (рис.9.20), полностью соответствующая параметрам реальных линий электропередачи. В фазных координатах можно одинаково просто считать как полностью симметричную схему, так и содержащую любое число несимметричных элементов, связанных между собой взаимоиндукцией, также можно рассчитывать многократную несимметрию (несколько коротких замыканий одновременно, обрывы проводов и др.).

Рис. 9.20. Трехфазная схема исследования наведенных напряжений

Питание линий двухстороннее. Нагрузочный режим по линиям регулируется изменением угла сдвига фаз δ между ЭДС Е' и Е" одноименных фаз и величинами сопротивления системы Z' и Z". На отключенной линии предусмотрена установка заземлений по концам линии (R_3l,R₃₂) и на линии (R₃₃). Предусмотрено отключение любого сопротивления, в том числе отключение всех сопротивлений. Величина сопротивления заземления может варьироваться в пределах от нуля до бесконечности.

Линия разбита на n участков, что позволяет устанавливать заземления и измерять напряжения в пяти точках на линии 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1. Место установки заземления определяется:

U_·u = l/L, (9.41)

где L – полная длина линии (50–500 км); l – расстояние до места измерения.

Исследования выполнены для реальных линий электропередачи 500 кВ на опорах ПБ-1 с двумя грозозащитными тросами 2хС-70, заземленными в начале линии. Марка провода ЗхАС-500/64. Средняя стрела провеса 10 м. Расстояние между цепями взято 100 м.