Проблемы электромагнитной совместимости на подстанциях

Page 1
background image

Page 2
background image

102

СЕТИ  РОССИИ

В

 

 

настоящее

 

время

 

в

 

Рос

-

сии

 

на

 

ряде

 

подстанций

 

вы

-

сокого

  (

ВН

), 

сверхвысоко

-

го

  (

СВН

и

 

ультравысоко

-

го

  (

УВН

напряжений

независимо

 

от

 

их

 

ведомственной

 

принадлежно

-

сти

имеются

 

нерешённые

 

пробле

-

мы

вызванные

 

следующими

 

обсто

-

ятельствами

:

• 

в

 

работе

 

находятся

 

устаревшие

 

виды

 

электрооборудования

а

 

от

 

распредустройства

 

отходят

 

уста

-

ревшие

 

воздушные

 

и

 

кабельные

 

линии

сроки

 

эксплуатации

 

кото

-

рых

 

находятся

 

за

 

чертой

 

норма

-

тивных

 ;

• 

на

 

некоторых

 

подстанциях

 

уста

-

новлены

 

слабо

 

совмещённые

 

оте

-

чественные

 

и

 

зарубежные

 

виды

 

электрооборудования

например

советские

  (

российские

силовые

 

трансформаторы

  (

автотрансфор

-

маторы

и

 

КРУЭ

;

• 

в

 

цепях

 

вторичной

 

коммутации

 

применяется

 

частично

 

изменён

-

ная

более

 

чувствительная

 

эле

-

ментная

 

база

 

релейной

 

защиты

 

и

 

системной

 

автоматики

что

 

ино

-

гда

 

приводит

 

к

 

отказам

;

• 

на

 

многих

 

подстанциях

постро

-

енных

 25—30 

лет

 

назад

недо

-

статочно

 

изучена

 

электромагнит

-

ная

 

обстановка

 

и

 

не

 

обеспече

-

на

 

электромагнитная

 

совмести

-

мость

  (

ЭМС

между

 

цепями

 

пер

-

вичной

 

и

 

вторичной

 

коммутации

а

 

также

 

систем

 

АСТУ

  (

автомати

-

ческие

 

и

 

автоматизированные

 

системы

 

технического

 

управле

-

ния

), 

АСДУ

 (

автоматизированные

 

системы

 

диспетчерского

 

управ

-

ления

), 

АРН

  (

системы

 

автомати

-

ческого

 

регулирования

 

напря

-

жения

), 

АРЧМ

  (

системы

 

автома

-

тического

 

регулирования

 

часто

-

ты

 

и

 

мощности

), 

АСУТП

  (

автома

-

тизированные

 

системы

 

управле

-

ния

 

технологическими

 

процес

-

сами

), 

АСКУЭ

  (

автоматизирован

-

ные

 

системы

 

коммерческого

 

учё

-

та

 

электроэнергии

).

На

 

ряде

 

устаревших

 

подстанций

 

до

 

сих

 

пор

 

эксплуатируются

 

неэкра

-

нированные

 

контрольные

 

кабели

 

Проблемы 

электромагнитной 

совместимости на подстанциях

Фирудин ХАЛИЛОВ, д.т.н.,

 профессор Санкт-Петербургского

 государственного политехнического университета

типа

 

ВК

-12, 

длительная

 

электриче

-

ская

 

прочность

 

которых

 

составляет

 

около

 2 

кВ

;

• 

для

 

защиты

 

электрооборудования

 

подстанций

 

от

 

перенапряжений

 

на

 

них

 

устанавливают

 

одновре

-

менно

 

новейшие

 

защитные

 

аппа

-

раты

 — 

ограничители

 

перенапря

-

жений

 (

ОПН

) — 

и

 

устаревшие

 

вен

-

тильные

 

разрядники

  (

РВ

), 

вслед

-

ствие

 

чего

 

ОПН

 

перегружаются

 

импульсными

 

токами

;

• 

при

 

реконструкции

 

устаревших

 

подстанций

 

на

 

них

 

применяют

-

ся

 

кабели

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшито

-

го

 

полиэтилена

при

 

этом

 

зазем

-

ление

 

их

 

экранов

 

ненадлежа

-

щим

 

образом

 

приводит

 

к

 

негатив

-

ным

 

явлениям

например

к

 

сни

-

жению

 

пропускной

 

способности

 

кабелей

.

Факторы

изложенные

 

выше

в

 

ряде

 

случаев

 

могут

 

привести

 

к

 

повы

-

шению

 

отказов

 

или

 

даже

 

аварийно

-

сти

.

Как

 

показано

 

в

 

литературе

 [1—3], 

проблемы

 

электромагнитной

 

совме

-

стимости

 

между

 

электроэнергетикой

 

(

ЭЭ

) — 

в

 

рассматриваемом

 

случае

 

подстанцией

техносферой

 

и

 

биосфе

-

рой

 — 

могут

 

быть

 

условно

 

подразде

-

лены

 

на

 

пять

 

проблем

:

•  

ЭМС

 

между

 

электроэнергетикой

 

и

 

экологией

 (

ЭКО

-

ЭМС

);

•  

биологические

 — 

между

 

ЭЭ

тех

-

носферой

 

и

 

биосферой

  (

БИО

-

ЭМС

);

•  

между

 

ЭЭ

 

и

 

протяжёнными

 

объек

-

тами

  (

техно

-

ЭМС

), 

например

ка

-

белями

 

управления

 

подстанцией

;

•  

между

 

ЭЭ

 

и

 

слаботочными

 

систе

-

мами

  (

электроно

-

ЭМС

), 

напри

-

мер

компьютерами

системами

 

управления

 

и

 

др

.;


Page 3
background image

103

№ 5 (8), сентябрь-октябрь, 2011

•  

связанные

 

с

 

подсистемами

 

са

-

мой

 

ЭЭ

 (

ИНТЕР

-

ЭМС

).

Ниже

 

рассмотрены

 

проблемы

 

техно

-

ЭМС

 

и

 

электроно

-

ЭМС

имею

-

щие

 

важное

 

значение

 

для

 

обеспече

-

ния

 «

живучести

» 

подстанций

.

Источниками

 

помех

 

и

 

перенапря

-

жений

  (

сверхтоков

на

 

подстанциях

 

ВН

СВН

 

и

 

УВН

 

являются

• 

фазные

 

провода

 

ошиновки

 

под

-

станций

оказывающие

 

электро

-

магнитные

 

влияния

 

на

 

кабели

 

управления

;

• 

силовые

 

кабели

проложенные

 

в

 

канале

  (

траншее

для

 

кабелей

 

управления

влияющие

 

на

 

кабе

-

ли

 

для

 

АСТУ

АСДУ

АРН

АРЧМ

АСУТП

АСКУЭ

;

• 

тросы

проложенные

 

в

 

траншее

 

кабелей

 

управления

 

и

 

служащие

 

для

 

выравнивания

 

потенциалов

;

• 

заземление

 

путём

 

выноса

 

потен

-

циалов

в

 

том

 

числе

 

потенциалов

 

при

 

неудачном

 

заземлении

 

одно

-

фазных

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

;

• 

феррорезонансные

 

сверхтоки

 

в

 

обмотках

 

электромагнитных

 

трансформаторов

 

напряжения

;

• 

несимметричные

 

КЗ

возникаю

-

щие

 

в

 

сети

 

и

 

на

 

подстанции

;

• 

грозовые

 

перенапряжения

 

на

 

подстанции

;

• 

высокочастотные

 

перенапряже

-

ния

 

при

 

коммутациях

 

разъедини

-

телями

в

 

том

 

числе

 

разъедините

-

лями

 

КРУЭ

;

• 

токи

 

с

 

частотой

 

около

 1

Гц

возни

-

кающие

 

при

 

магнитных

 

бурях

 [4].

Решение

 

проблем

 

фазных

 

прово

-

дов

 

ошиновки

 

подстанций

 

и

 

силовых

 

кабелей

проложенных

 

в

 

траншее

настолько

 

важно

что

 

за

 

рубежом

на

-

пример

 

в

 

Германии

 [5, 6], 

упомяну

-

тыми

 

проблемами

 

занимаются

 

мощ

-

ные

 

исследовательские

 

центры

.

Тросы

необходимые

 

для

 

вырав

-

нивания

 

потенциалов

на

 

электро

-

магнитную

 

обстановку

 

влияют

 

дво

-

яко

с

 

одной

 

стороны

они

 

являются

 

как

 

бы

 

электромагнитным

 

экраном

 

для

 

кабелей

 

управления

а

 

с

 

другой

 — 

при

 

КЗ

 

в

 

сети

  (

в

 

частности

на

 

под

-

станции

по

 

этим

 

тросам

 

замыкается

 

часть

 

тока

 

несимметричного

 

КЗ

ко

-

торая

 

может

 

вызвать

 

помехи

  (

пере

-

напряжения

в

 

кабелях

 

управления

.

Выносы

 

потенциалов

 

с

 

контура

 

заземления

 

подстанций

 

в

 

металли

-

ческие

 

конструкции

 

траншей

 

для

 

ка

-

белей

 

управления

 

могут

 

привести

 

к

 

пробоям

 

изоляции

 

этих

 

кабелей

.

При

 

определённых

 

эксплуатаци

-

онных

 

схемах

 

в

 

обмотке

 

ВН

 

электро

-

магнитных

 

трансформаторов

 

напря

-

жения

 

могут

 

возникать

 

феррорезо

-

нансные

 

сверхтоки

 

и

 

перенапряже

-

ния

передаваемые

 

в

 

обмотки

 

НН

а

 

следовательно

в

 

цепи

 

АСТУ

АСДУ

АРН

АРЧМ

АСУТП

АСКУЭ

.

Важнейшую

 

роль

 

могут

 

играть

 

токи

 

КЗ

 

в

 

сети

 

или

 

на

 

самой

 

подстан

-

ции

Вследствие

 

относительно

 

неболь

-

шой

 

высоты

 

проводов

 

систем

 

шин

 

над

 

кабельными

 

траншеями

 

магнит

-

ные

 

поля

 

токов

 

КЗ

 

могут

 

в

 

кабелях

 

управления

 (

КУ

вызвать

 

опасные

 

пе

-

ренапряжения

 

для

 

изоляции

 

или

 

ме

-

шающие

 

влияния

 

в

 

цепи

 

управления

.

Несмотря

 

на

 

то

что

 

грозовые

 

пе

-

ренапряжения

 

на

 

подстанциях

 

огра

-

ничиваются

 

с

 

помощью

 

ОПН

 

или

 

РВ

такие

 

перенапряжения

 

могут

 

вы

-

звать

 

опасные

 

или

 

мешающие

 

элек

-

трические

 

влияния

 

на

 

КУ

 

и

 

цепи

 

управления

.

Сооружение

 

на

 

подстанциях

 

КРУЭ

 

ВН

СВН

 

и

 

УВН

 

в

 

значительной

 

степе

-

ни

 

снижает

 

показатель

 

надёжности

 

грозозащиты

в

 

них

 

при

 

коммутациях

 

разъединителями

 

возникают

 

высо

-

кочастотные

 

перенапряжения

 

нано

-

секундного

 

диапазона

В

 

настоящее

 


Page 4
background image

104

СЕТИ  РОССИИ

время

 

слабо

 

изучено

 

влияние

 

таких

 

перенапряжений

 

на

 

изоляцию

 

элек

-

трооборудования

 

вне

 

КРУЭ

на

 

ха

-

рактеристики

 

защитных

 

аппаратов

а

 

также

 

влияние

 

волн

 

высокочастот

-

ных

 

перенапряжений

 

на

 

электромаг

-

нитную

 

совместимость

.

При

 

магнитных

 

бурях

 

через

 

ней

-

траль

 

трансформаторов

  (

автотранс

-

форматоров

и

 

ЗУ

 

подстанций

 

текут

 

токи

 

частотой

 1 

Гц

Эти

 

токи

 

в

 

двух

 

аспектах

 

могут

 

привести

 

к

 

негатив

-

ным

 

явлениям

:

• 

ложно

 

запустить

 

релейную

 

защиту

 

и

 

системную

 

автоматику

;

• 

вызвать

 

насыщение

 

стали

 

магни

-

топровода

 

силовых

 

трансформа

-

торов

и

 

резонансные

 

явления

.

В

 

любом

 

случае

 

эти

 

токи

 

могут

 

привести

 

к

 

изменению

 

электромаг

-

нитной

 

обстановки

 

и

 

нарушению

 

ЭМС

.

Таким

 

образом

во

 

многих

 

случа

-

ях

 

нарушается

 

ЭМС

 

на

 

подстанци

-

ях

вследствие

 

чего

 

выходят

 

из

 

строя

 

элементы

 

слаботочных

 

цепей

 

или

 

ложно

 

срабатывают

 

релейная

 

защи

-

та

 

и

 

системная

 

автоматика

Во

 

избе

-

жание

 

этого

 

следует

 

применять

 

схем

-

ные

организационные

 

и

 

аппарат

-

ные

 

мероприятия

.

Эти

 

мероприятия

 

могут

 

быть

 

учте

-

ны

 

при

 

проектировании

 

и

 

рекон

-

струкции

 

подстанций

 

путём

 

обосно

-

ванной

 

прокладки

 

кабелей

 

управле

-

ния

 

в

 

траншеях

применения

 

новей

-

ших

 

устройств

 

передачи

 

информа

-

ции

содержащих

 

системы

 

передачи

 

данных

 

по

 

оптическим

 

линиям

 

связи

волоконно

-

оптические

 

датчики

 

тока

напряжения

 

и

 

других

 

электрических

 

величин

оптимального

 

расположе

-

ния

 

шкафов

 

управления

 

в

 

зданиях

 

и

 

др

.

Аппаратные

 

мероприятия

 

по

 

ограничению

 

перенапряжений

 

в

 

це

-

пях

 

релейной

 

защиты

 

подстанций

 

могут

 

содержать

:

• 

грубую

 

защиту

  (

ОПН

разрядни

-

ки

 

и

 

др

.), 

снижающую

 «

выбросы

» 

напряжения

 

до

 600—800 

В

;

• 

тонкую

 

защиту

  (

диоды

 

Зенера

 

и

 

другие

 

мероприятия

), 

снижаю

-

щую

  «

выбросы

» 

напряжения

 

до

 

нескольких

 

десятков

 

вольт

.

ЛИТЕРАТУРА

1.  

Горюнов

 

А

.

К

., 

Таджибаев

 

А

.

И

., 

Ха

-

лилов

 

Ф

.

Х

Электромагнитная

 

со

-

вместимость

 

в

 

сетях

 

низкого

 

на

-

пряжения

 

и

 

меры

 

борьбы

 

с

 

её

 

нарушениями

Учебное

 

пособие

Изд

ПЭИПК

Санкт

-

Петербург

2002.

2.  

Кадомская

 

К

.

П

., 

Кандаков

 

С

.

А

., 

Лавров

 

Ю

.

А

., 

Шевченко

 

С

.

С

Элек

-

тромагнитная

 

совместимость

 

воздушных

подземных

 

и

 

подво

-

дных

 

линий

 

электропередачи

 

вы

-

сокого

 

напряжения

 

с

 

биосферой

 

и

 

окружающей

 

средой

. — 

Новоси

-

бирск

Изд

. — 

НГТУ

, 2007. 

3.  

Костенко

 

М

.

В

., 

Михайлов

 

Ю

.

А

., 

Халилов

 

Ф

.

Х

Электромагнитная

 

совместимость

Часть

 1. 

Электро

-

энергетика

учебное

 

пособие

. - 

СПб

.: 

Изд

СПбГПУ

, 1997, 

ч

. 1.

4.  

Фоминич

 

Э

., 

Костроминов

 

А

., 

Ланно

 

В

Защита

 

элементов

 

элек

-

тротехники

 

и

 

электроники

 

от

 

воз

-

действия

 

мощных

 

электромаг

-

нитных

 

помех

Военно

-

строит

бюл

., 1992, 

 1.

5.  

Пятая

 

Международная

 

отрас

-

левая

 

ярмарка

 

по

 

электро

-

магнитной

 

совместимости

Galvanotechnik, 1996, 87, 

 1.

6.  

Дрезденская

 

электротехниче

-

ская

 

выставка

 

по

 

ЭМС

. Heiden 

Sigrun. Elektromeister + dtsch. 
Elektrohandwerk, 1997, 72, 

 10.


Читать онлайн

В настоящее время в России на ряде подстанций высокого (ВН), сверхвысокого (СВН) и ультравысокого (УВН) напряжений, независимо от их ведомственной принадлежности, имеются нерешённые проблемы.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»