Совершенствование грозозащиты подстанций

Б.В. Ефимов, Н.И. Гумерова,
Ю.М. Невретдинов, С.А. Зайц , Г.П. Фастий
Характеристики требований к исполнению грозозащитных
мероприятий по ПУЭ
Грозозащитные
Требования к исполнению
мероприятия
Защитные аппараты Число защитных аппаратов,
(вентильные
наибольшее допустимое
разрядники - РВ)
расстояние до защищаемого
оборудования
Примечание
Имеется корректировка
защитного расстояния
при замене РВ на ОПН
Защита тросом
подходов ВЛ к
подстанциям
Протяженность тросового
подхода ВЛ, грозозащитный
угол, число тросов
Учет характеристик
подстанции и опор на
подходах ВЛ
Заземление опор
ВЛ на подходе
Величина сопротивления
заземления опор RЗ.
Применение противовесов
при невыполнении
требований к RЗ
Допускаются отклонения
при низкой
электропроводности
грунта
2
Особенности исследований защиты подстанций от грозовых
волн на анализаторе грозозащиты подстанций (АГП)
Допущения при моделировании
Неучтённые факторы
Косоугольная форма грозовой волны
Преломления и отражения волн между
подстанцией и точкой удара молнии
Однофазная постановка модели
Влияние междуфазных каналов
распространения волн и распространения
волны по тросу
Учет влияния импульсной короны с
помощью эмпирической формулы при
определении длины опасной зоны
Влияние активных потерь энергии в канале
распространения волн, импульсной короны
на наведенные напряжения и перекрытия
изоляции ВЛ
Учет перекрытий изоляции при
определении области опасных параметров
грозовых волн
Преломления и отражения волн между
подстанцией и точками перекрытий
изоляции ВЛ
Учет сопротивлений заземления опор в
расчетах числа волн, образованных
ударами молнии в опоры с обратными
перекрытиями изоляции ВЛ
Влияние сопротивления заземления опор на
форму волны и отражений от точек
перекрытия изоляции ВЛ
3
Результаты обследований реализации требований
к заземляющим устройствам подстанций и ВЛ на подходах
Кольского региона
Число подстанций
Заземление элементов сети
Контуры
заземления
подстанций
Всего
в том
числе
Удельное сопротивление
грунта, Ом·м
Всего
Несоответствие
ПУЭ
100 - 5000
100 – 1000
1000 – 2000
2000 - 5000
38 / 100%
19 / 100%
6 / 100%
13 / 100%
24 / 66,7%
16 / 84,2%
4 / 66,7%
4 / 30,8%
Опоры ВЛ на подходах к подстанциям
Класс
напряжения
35 - 330 кВ
Заземление
опор ВЛ на 35 кВ
подходах
110-150 кВ
330 кВ
Число опор с сопротивлением заземления (Rз)
всего
30 < Rз ≤60 Ом
Rз > 60 Ом
400 / 100%
55 / 13,8%
207 / 51,7%
46 / 100%
242 / 100%
10 / 21,7%
30 / 12,4%
12 / 26,1%
124 / 51,2%
112 / 100%
15 / 13,4%
71 / 63,4%
4
Распределение причин автоматических отключений линий
электропередачи в центральной части Кольского полуострова
(за 20 лет регистраций)
Класс напряжения (кВ)
35
110
150
330
35-330
Всего
151
958
846
186
2141
В том числе установленные 104/100% 664/100% 670/100% 149/100% 1587/100%
Причины отключений
Гроза
24 /23,1%
Погода
Механические
Прочие установленные
37/35,6% 104/15,7% 98/14,6% 13/8,7%
16/15,4% 69/10,4%
61/9,1%
10/6,7%
27/26% 294/44,3% 175/26,1% 33/22,1%
272/41%
336/50,1% 93/62,4% 725/45,7%
252/15,9%
156/9,8%
454/28,6%
Распределение числа
автоматических
отключений ВЛ по
месяцам
(сумма за 20 лет
регистраций)
5
Схемы обследованных подстанций 110 и 330 кВ
Схема подстанции 110 кВ
Тупиковая, два блока линиятрансформатор с выключателем
без автоматической перемычки.
Защитные расстояния от ЗА до
трансформатора 15 м.
Схема подстанции 330 кВ
Тупиковая по схеме объединённый
блок. Защитные расстояния от ЗА до
автотрансформатора 25 м.
6
Распределение опасности ударов молнии в подходы ВЛ в
зависимости от расстояния от ОРУ до точки удара молнии
для разных значений сопротивлений заземления опор
Защита вентильным разрядником
с прорывами
на провод
с обратными
перекрытиями
с обратными
перекрытиями
Защита нелинейным ограничителем перенапряжений
7
Перспективные направления
совершенствования требований ПУЭ
1. При определении длины тросового подхода
необходим учёт реальных характеристик заземлений
опор ВЛ, что позволяет снизить затраты при
реализации
достаточной
эффективности
грозозащиты.
2.
Необходимо обновление
грозовой активности.
карты
распределения
3.
Для специфических районов целесообразно
проведение
исследований
неравномерности
грозовой активности и статистики параметров8
Основные направления совершенствования ПУЭ
Изменение классификации ПС
Типовые
Нетиповые
нормирование
грозозащитных
мероприятий по ПУЭ
Возможность варьирования
грозозащитных мероприятий
уменьшение длины
тросового подхода;
определить список
грозозащитных
мероприятий;
ограничение допустимого
защитного расстояния
определить критерии
эффективности систем
грозозащиты подстанций
9
Выводы
1. Имеются проблемы организации эффективной грозозащиты подстанций в
районах с низкой проводимостью грунтов и недостатки нормативных требований.
2. Необходимость корректировки требований к допустимым расстояниям между
защитными аппаратами и защищаемым оборудованием с учетом реальных
характеристик заземлений опор на подходах.
3. В районах с низкой проводимостью грунта длина защищенных тросом подходов
ВЛ может быть снижена.
Для конкретных подстанций целесообразно определение эффективности
грозозащиты с учетом реальных характеристик заземлений опор на подходах ВЛ.
Имеется
возможность
повышения
эффективности
избирательного усиления заземлений отдельных опор.
грозозащиты
путем
4. При организации или реконструкции грозозащиты подстанций в районах с низкой
проводимостью грунтов необходим учет реального распределения грозовой активности в
регионе.
5. Необходимо сформировать критерии эффективности
совершенствования защиты нетиповых подстанций.
грозозащиты
для
10
Спасибо за внимание!
ЦФТПЭС
КНЦ РАН