Наведенные напряжения на воздушных линиях при неоднородных трассах сближения - Электрическое влияние и установки заземлений в месте ремонта Наведенные напряжения на воздушных линиях при неоднородных трассах сближения

Страница 3 из 3

При отсутствии нагрузки на ВЛ, находящейся под напряжением, наведенные потенциалы будут определяться только электрическим полем. При однородном сближении по всей трассе и изолированной от земли РЛ это влияние не зависит от длины линий и определяется только потенциалами, которые возникли бы на оси расчетного проводника при его отсутствии.

Для неоднородных трасс сближения потенциал проводника принимает среднее значение потенциала по всей трассе. Для линий с постоянной геометрией наведенное напряжение пропорционально длине участка линии, подвергающегося влиянию, т.е. при влиянии на половине длины наведенное напряжение в 2 раза меньше, чем при влиянии по всей длине РЛ, и т.д. При этом абсолютное значение длин линий на значение этих напряжений не влияет.

Электрическое влияние значительно быстрее электромагнитного уменьшается при увеличении расстояния между ВЛ и РЛ. Это ясно из расчетных формул, поскольку в выражение для электромагнитного влияния входит эквивалентная глубина уровня нулевого потенциала, которая складывается с высотами подвеса проводов. В выражение для электрического влияния входят только сами эти высоты, что приводит к более быстрому спаду коэффициентов связи между проводами при таком же росте у1.

Транспозиции как на ВЛ, так и на РЛ, практически не изменяют значения наведенных напряжений при электрическом влиянии.

При идеальном заземлении РЛ по концам и принятых допущениях потенциал ее проводов должен быть равен: нулю. В развернутой схеме замещения расчеты дают снижение потенциала до малых, но не равных нулю значений вследствие влияния распределенной емкости линии и возникновения уравнительных токов от середины линии к ее концам.

В целом можно отметить, что электрическое влияние при заземленной РЛ оказывает на порядки более слабое воздействие, чем электромагнитное влияние при предельных токах в ВЛ. Однако оно может быть определяющим для двухцепных линий при передаче малых мощностей по действующей цепи.

Влияние заземлений в промежуточных точках РЛ оказывается существенно различным в зависимости от режимов ее заземлений по концам. При РЛ, заземленной по обоим концам, как показано ранее, преобладает электромагнитное влияние, а электрическим влиянием можно пренебречь. Для того, чтобы заметно снизить наведенное напряжение, в месте ремонта необходимо обеспечить сопротивление заземления, сравнимое с сопротивлением цепи “провод - контур ближайшей подстанции”. Это требование невыполнимо при высоких значениях сопротивления грунта при работах не на первых от подстанций опорах. Единственным выходом из этой ситуации является разземление РЛ по концам и ее заземление только в одной точке - месте ремонта. В этом случае электромагнитным влиянием можно пренебречь.

Электрическое влияние максимально, значения напряжений на проводе могут достигать нескольких киловольт. Однако сопротивление заземления на РЛ подключается параллельно с емкостью линии. Если оценить емкость линии как 1 мкФ на 100 км, то емкостное сопротивление провода на 50 Гц будет порядка 3 кОм. Ясно, что сопротивление в десятки и даже сотни ом, включенное параллельно ему, будет многократно снижать напряжение по отношению к земле. Кроме того, следует отметить, что емкость при сокращении длины линии уменьшается. Поэтому для коротких линий значение сопротивлений в месте ремонта, достаточное для обеспечения безопасности работ, может быть значительно больше. Такие сопротивления легко обеспечиваются при практически любых проводимостях грунта.

Разработанная методика была использована для анализа опасности наведенных напряжений при ремонтах линий 110 и 150кВ крупного сетевого предприятия. В качестве максимальной нагрузки задавалась максимальная допустимая токовая нагрузка по нагреву проводов [8]. При этом для максимальных внешних воздействий (возможно, достижимых только теоретически) рассмотрены три расчетных случая:

Приведем пример расчета наведенных напряжений для одной из реальных линий.

Данная линия имеет два участка сближения с одной и той же ВЛ: от начала до 34,3 км и с 38,8 км до 47,2 км. Схема замещения состоит из шести звеньев (рис. 3). При максимальной нагрузке на ВЛ максимум наведенного напряжения составляет 228 В, т.е. пример относится ко второму случаю влияния. Длина опасной зоны в зависимости от нагрузки на ВЛ определяется по рис. 4. При работе на изолированной по концам РЛ сопротивление заземления не более 100 Ом обеспечивает безопасность ремонтных работ в любой точке линии.

Проанализированное сетевое предприятие имело 123 высоковольтные линии общей длиной около 3000 км. Из них 49 в соответствии с [1] считаются подверженными влиянию.

Схема сближения ремонтируемой и влияющей линий

Рис. 3. Схема сближения ремонтируемой и влияющей линий

Зона опасного влияния на ремонтируемой линии

Рис. 4. Зона опасного влияния на ремонтируемой линии в зависимости от нагрузки (тока) на влияющей линии: 1(I1) = 27,02 МВт (130 А) - нагрузка (ток), при превышении которой на ремонтируемой линии возникают участки с опасным напряжением (более 42 В); P2(I2) = 156,26 МВт (751,8 А) - максимально допустимая нагрузка по нагреву проводов

По разработанной методике для всех этих линий были проведены расчеты наведенных напряжений. Из них к первому случаю отнесено 28 линий, ко второму случаю отнесено 10 линий, и к третьему случаю - 11 линий. Таким образом, для большинства линий (38 линий из 49) наведенное напряжение либо не достигает опасного уровня, либо его значение может быть оценено на основе графика зависимости зоны опасного влияния от нагрузки на влияющей линии (рис. 4). Практически всегда возможно выполнение обслуживания этих линий в соответствии с ПТБ [1] без применения специальных мероприятий по проведению ремонтных работ. Для остальных линий (составляющих 9% общего числа линий) картину распределения наведенных напряжений можно получить с помощью разработанного комплекса программ.

Во всех случаях рассчитаны значения допустимых сопротивлений заземления линий в одной точке - месте ремонта (естественно, при перемещении этой точки вдоль ремонтируемой линии). При этом не разделяются случаи ремонтов на одной опоре или на двух соседних опорах, так как в пределах одного пролета наведенные напряжения практически не изменяются. В подавляющем большинстве случаев допустимые сопротивления заземлений имеют значения 100 Ом и более, что вполне реализуемо практически при любых параметрах грунта.

Выводы

Список литературы

наведенные напряжения по всей длине не превышают 42 В, т.е. работы на такой линии можно считать безопасными;

при максимальных нагрузках на одной (или доминирующей) влияющей линии напряжение на ремонтируемой линии превышает 42 В. Для каждой из таких линий рассчитаны графики “зон опасного влияния”. Длина этих зон зависит от нагрузки на влияющей линии и уменьшается со снижением последней. При некоторой нагрузке (почти всегда превышающей максимально возможную) длина опасной зоны становится равной нулю. Тогда ремонтировать такую линию можно так же, как и в первом случае, т.е. без применения специальных мероприятий по дополнительной защите персонала;

случай одновременного влияния нескольких линий электропередачи. Здесь перед проведением ремонтных работ необходим расчет по разработанному программному комплексу с заданием конкретных нагрузок на всех влияющихлиниях.

При электромагнитном влиянии (обычный случай при заземленной по концам ремонтируемой линии) в случае сближения влияющей и ремонтируемой линий по всей длине ремонтируемой линии транспозиции на влияющий линии повышают уровни наведенного напряжения на ремонтируемой линии.

Наихудшим вариантом сближения является сближение ремонтируемой и влияющей линий на половине длины ремонтируемой линии.

Электрическое влияние при заземленной РЛ оказывает на порядки более слабое воздействие, чем электромагнитное влияние при предельных токах в ВЛ. Оно может быть определяющим только для двухцепных линий при передаче малых мощностей по действующей цепи. Поэтому эффективным способом повышения безопасности ремонтных работ в таких случаях является разземление линии во всех точках, кроме места ремонта.

Разработанные методика и комплекс программ позволяют произвести детальный расчет распределения наведенных напряжений на линиях электропередачи и выбрать необходимые режимы заземления РЛ, а также значения сопротивлений заземлителей в месте ремонта, обеспечивающих безопасную работу персонала.

Анализ электромагнитной обстановки вдоль всех трасс ремонтируемых линий типичного сетевого предприятия показал, что для подавляющего большинства линий (более 90% всех ВЛ) наведенные напряжения вообще не представляют опасности, или допустимость проведения работ по обычной схеме (с заземленной по концам ремонтируемой линией) может быть определена по простейшим, заранее рассчитанным графикам.

Для нескольких линий (менее 10% всех ВЛ), подверженных одновременно влиянию нескольких ВЛ, опасные напряжения возникают при нагрузках, близких к максимально возможным. В этих случаях на сетевых предприятиях для проведения работ на ремонтируемой линии, заземленной по концам, необходимо выполнить расчет наведенных напряжений при реальных нагрузках в дни ремонта.

Во всех случаях заземление линии только в месте проведения работ является эффективной мерой повышения безопасности ремонтных работ на линии электропередачи. Поэтому в случаях, когда ремонт линии электропередачи производится только одной бригадой в пределах одного пролета, этот способ можно рекомендовать в качестве основного.

Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. М: Энергоатомиздат, 1987.

Тураев В. А. О наведенных напряжениях на воздушных линиях. - Электрические станции, 1995, № 8.

Васюра Г.Ф., Черепанова Г. А., Легконравов В. Л. Исследование наведенных напряжений на отключенных линиях электропередачи. - Электрические станции, 1999, № 2.

Техника высоких напряжений / Под ред. Костенко М. В. М.: Высшая школа, 1973.

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

Нейман Л. Р, Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники. Л.: Энергоиздат, 1981, т. 2.

Костенко М. В. Влияние электрических сетей высокого напряжения на техно- и биосферу Л.: ЛПИ, 1984.

Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под редакцией Баумштейна И. А.., Бажанова С. А. М.: Энергоатомиздат, 1989.