Расчет термической стойкости грозозащитных тросов ВЛ 110–750 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

66

Расчет термической 
стойкости грозозащитных 
тросов ВЛ 110–750 кВ

УДК

 621.3.051.025

Дмитриев

 

М

.

В

.,

 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

Санкт

-

Петербургского

 

политехнического

 

университета

Родчихин

 

С

.

В

.,

 

магистрант

 

Санкт

-

Петербургского

 

политехнического

 

университета

Одним

 

из

 

разделов

 

проектной

 

документации

 

является

 

расчет

 

термической

 

стойкости

 

грозозащитных

 

тросов

 

ВЛ

 110–750 

кВ

 

токам

 

короткого

 

замыкания

Для

 

проведения

 

таких

 

расчетов

 

традиционно

 

использовались

 

простые

 

и

 

проверенные

 

методи

-

ческие

 

указания

разработанные

 

в

 

СССР

 

в

 1976 

году

Ситуация

 

изменилась

когда

 

в

 2014 

году

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

выпу

-

стило

 

новую

 

редакцию

 

методических

 

указаний

оформленную

 

в

 

качестве

 

СТО

Новый

 

документ

 

оказался

 

сложнее

 

предше

-

ственника

требует

 

учета

 

значительного

 

числа

 

исходных

 

дан

-

ных

что

 

вынуждает

 

проектировщиков

 

обращаться

 

за

 

помощью

 

к

 

его

 

авторам

порой

 

на

 

коммерческой

 

основе

Постараемся

 

разобраться

чем

 

же

 

отличаются

 

документы

 1976 

и

 2014 

года

.

Ключевые

 

слова

:

воздушная

 

линия

 

электропередачи

грозозащитный

 

трос

короткое

 

замыкание

термическая

 

стойкость

Keywords:

overhead transmission 
line, ground wire, short 
circuit, thermal resistance

ВВЕДЕНИЕ

Грозозащитный

 

трос

 

является

 

одним

 

из

 

элементов

 

воздушной

 

линии

  (

ВЛ

электропередачи

 

и

 

пред

-

назначен

 

для

 

защиты

 

от

 

прямых

 

ударов

 

молнии

 

в

 

фазные

 

провода

Трос

 

должен

 

соответствовать

 

требованиям

указанным

 

в

 [1], 

среди

 

которых

 

до

-

статочная

 

механическая

 

прочность

 

и

 

стойкость

 

к

 

термическому

 

воздействию

 

тока

 

короткого

 

замы

-

кания

На

 

рисунке

 1 

показана

 

ВЛ

 

с

 

установленным

 

на

 

ней

 

тросом

связывающая

 

два

 

распределитель

-

ных

 

устройства

 (

РУ

и

 

РУ

2). 

Обычно

 

трос

 

крепится

 

к

 

опорам

 

при

 

помощи

 

специальной

 

изолирующей

 

подвески

которая

если

 

требуется

 

заземление

 

троса

шунтируется

 

проводником

.

Пусть

 

на

 

одной

 

из

 

опор

 

ВЛ

 

произошло

 

короткое

 

замыкание

  (

КЗ

). 

Если

 

на

 

этой

 

опоре

 

выполнено

 

изолированное

 

крепление

 

троса

то

 

весь

 

ток

 

КЗ

 

проходит

 

по

 

телу

 

опоры

 

в

 

ее

 

контур

 

заземления

 

(

рисунок

  2

а

). 

Если

 

же

 

подвеска

 

троса

 

шунтирова

-

на

то

 

есть

 

трос

 

заземлен

то

 

тогда

 

в

 

контур

 

опоры

 

пойдет

 

лишь

 

часть

 

тока

 

КЗ

а

 

другая

 

поднимется

 

вверх

 

и

 

направится

 

по

 

тросу

 

в

 

сторону

 

РУ

и

 

РУ

(

рисунок

 2

б

).

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 л

и

н

и

и

воздушные линии

Рис

. 1. 

Воздушная

 

линия

 

с

 

грозозащитным

 

тросом


Page 3
background image

67

Прохождение

 

по

 

тросу

 

той

 

или

 

иной

 

части

 

тока

 

КЗ

 

вызывает

 

нагрев

 

троса

 

и

 

в

 

ряде

 

случаев

 

мо

-

жет

 

вызвать

 

повреждение

 

его

 

проволок

 

или

 

узлов

 

крепления

Расчет

 

термической

 

стойкости

 

троса

 

токам

 

КЗ

 (

с

 

учетом

 

длительности

 

их

 

протекания

) — 

это

 

важный

 

раздел

 

проектной

 

документации

.

Термическое

 

воздействие

 

тока

 

короткого

 

замы

-

кания

 

на

 

грозозащитный

 

трос

 

описано

 

в

 

ГОСТ

 [2]. 

Количественно

 

оно

 

определяется

 

значением

 

инте

-

грала

 

Джоуля

:

 

t

откл

 

B

k

 = 

 

i

2

(

t

dt

, (1)

 

0

где

 

i

(

t

) — 

ток

 

КЗ

 

в

 

произвольный

 

момент

 

времени

,  

t

откл

 — 

длительность

 

протекания

 

тока

До

 

недавнего

 

времени

 

единственным

 

докумен

-

том

 

по

 

расчету

 

термической

 

стойкости

 

грозозащит

-

ных

 

тросов

 

токам

 

КЗ

 

были

 

методические

 

указания

 

1976 

года

 [3]. 

В

 2014 

году

 

был

 

введен

 

в

 

действие

 

новый

 

стандарт

 «

ФСК

 

ЕЭС

» [4], 

который

по

 

мнению

 

его

 

разработчиков

уточнил

 

методику

 [3]. 

В

 

част

-

ности

были

 

добавлены

 

учет

 

влияния

 

других

 

ВЛ

проходящих

 

рядом

 

с

 

рас

-

сматриваемой

;

 

учет

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

КЗ

;

 

расчетный

 

случай

 

двухфазного

 

КЗ

 

на

 

землю

;

 

новые

 

соображения

 

по

 

длительности

 

КЗ

.

Сравним

 

расчеты

выполненные

 

по

  «

старой

» [3] 

и

 «

новой

» [4] 

методикам

а

 

также

 

сопоставим

 

их

 

с

 

ре

-

зультатами

 

компьютерного

 

моделирования

выпол

-

ненного

 

во

 

всемирно

 

известной

 

компьютерной

 

про

-

грамме

 EMTP. 

Для

 

решения

 

поставленной

 

задачи

 

определим

 

со

-

ставляющие

 

интеграла

 (1) — 

ток

 

в

 

тросе

 

и

 

длитель

-

ность

 

его

 

протекания

РАСЧЕТ

 

ТОКА

 

В

 

ТРОСЕ

«

Новый

» 

стандарт

 [4] 

уже

 

имеет

 

на

 

своих

 

страницах

 

ряд

 

примеров

 

расчетов

и

на

 

первый

 

взгляд

было

 

бы

 

разумно

 

и

 

удобно

 

воспользоваться

 

приведенны

-

ми

 

в

 

них

 

параметрами

 

сети

 

и

 

ВЛ

 

для

 

выполнения

 

вы

-

числений

 

по

 «

старой

» 

методике

 [3] 

и

 

в

 EMTP. 

Однако

к

 

сожалению

информации

приведенной

 

в

 

описании

 

примеров

 [4], 

оказалось

 

недостаточно

чтобы

 

повто

-

рить

 

расчеты

 

собственными

 

силами

Так

в

 

одной

 

из

 

задач

 

не

 

хватает

 

данных

 

для

 

поиска

 

параметров

 

при

-

мыкающей

 

к

 

ВЛ

 

сети

В

 

другой

 – 

указаны

 

результаты

 

расчетов

 

токов

  «

в

 

ветвях

», 

но

 

нет

 

ясности

о

 

каких

 

же

 

ветвях

 

идет

 

речь

Весьма

 

прискорбно

что

 

в

 

наци

-

ональном

 

стандарте

 

содержатся

 

примеры

которые

 

невозможно

 

использовать

Учитывая

 

изложенное

мы

 

вынуждены

 

придумать

 

свой

 

собственный

 

тесто

-

вый

 

пример

.

Пусть

 

имеется

 

одноцепная

 

ВЛ

 110 

кВ

 

протяженно

-

стью

 10 

км

Все

 

пролеты

 

ВЛ

 (

и

 

вблизи

 

от

 

РУ

и

 

в

 

сред

-

ней

 

части

 

ВЛ

одинаковой

 

длины

равной

 200 

м

Таким

 

образом

линия

 

имеет

 50 

пролетов

общее

 

количество

 

опор

 

трассы

 

составляет

 

n

 = 49 

плюс

 

две

 

концевых

 

опоры

 — 

в

 

местах

 

присоединения

 

к

 

РУ

и

 

РУ

2 (

рисунок

 1). 

Примем

что

 

все

 

опоры

 

одинакового

 

типа

 

П

110-3, 

на

 

них

 

размещены

 

провода

 

АС

 185/29, 

один

 

гро

-

зозащитный

 

трос

 

ТК

-70 (

параметры

 

по

 [4]). 

Будем

 

считать

что

 

грозозащитный

 

трос

 

заземлен

 

на

 

каж

-

дой

 

опоре

Сопротивление

 

заземления

 

каждой

 

из

 

49 

опор

 

равно

 10 

Ом

 

за

 

исключением

 

двух

 

концевых

где

 

оно

 

составляет

 0,5 

Ом

.

В

 

методике

 [3] 

рассматриваются

 

лишь

 

одно

-

фазные

 

КЗ

тогда

 

как

 

в

 [4] 

еще

 

и

 

двухфазные

Для

 

сравнения

 

результатов

 

остановим

 

выбор

 

только

 

на

 

однофазных

 

КЗ

При

 

этом

 

пусть

 

будет

 

два

 

различных

 

места

 

возникновения

 

КЗ

 (

рисунок

 1):

 

на

 

опоре

 

 1 (

вблизи

 

от

 

РУ

1);

 

на

 

опоре

 

 49 (

вблизи

 

от

 

РУ

2).

Программа

 EMTP

Для

 

расчета

 

тока

 

в

 

тросе

 

в

 

программе

 EMTP 

не

-

обходимо

 

знать

 

эквивалентные

 

параметры

 

сетей

примыкающих

 

к

 

ВЛ

 

в

 

ее

 

начале

 

и

 

в

 

ее

 

конце

, — 

их

 

эквивалентные

 

сопротивления

 

и

 

эдс

которые

 

можно

 

получить

 

на

 

основе

 

информации

 

о

 

величинах

 

токов

 

трехфазного

 

и

 

однофазного

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

РУ

и

 

РУ

2. 

Эквивалентные

 

эдс

 

примем

 

отвечающими

 

номи

-

нальному

 

напряжению

 110 

кВ

а

 

для

 

определения

 

эквивалентных

 

индуктивных

 

сопротивлений

 

сетей

 

положим

:

 

ток

 

трехфазного

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

РУ

I

(3)

РУ

1

 = 15 

кА

;

 

ток

 

трехфазного

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

РУ

I

(3)

РУ

2

 = 12 

кА

;

 

ток

 

однофазного

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

РУ

I

(1)

РУ

1

 = 10 

кА

;

 

ток

 

однофазного

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

РУ

I

(1)

РУ

2

 = 8 

кА

.

В

 

программе

 EMTP 

линия

 

представлена

 

совокуп

-

ностью

 

участков

  (

пролетов

), 

расположенных

 

между

 

опорами

для

 

каждой

 

из

 

которых

 

можно

 

учесть

 

со

-

единение

 

троса

  (

заземлен

 

или

 

нет

и

 

указать

 

уни

-

кальное

 

сопротивление

 

заземления

Каждый

 

участок

 

(

пролет

ВЛ

 

моделируется

 

многопроводной

 

линией

состоящей

 

из

 

фазных

 

проводов

 

и

 

троса

взаимное

 

расположение

 

которых

 

задается

 

в

 

зависимости

 

от

 

выбранного

 

типа

 

опоры

 

с

 

учетом

 

длины

 

гирлянды

 

изоляторов

 

на

 

опоре

 

и

 

стрелы

 

провеса

 

в

 

средней

 

ча

-

сти

 

пролета

.

После

 

создания

 EMTP-

модели

 

в

 

ней

 

были

 

опре

-

делены

 

действующие

 

значения

 

тока

 

короткого

 

замы

-

кания

 

I

K

 

и

 

его

 

составляющих

 

I

T

1

 

и

 

I

T

2

проходящих

 

по

 

тросу

 

в

 

сторону

 

РУ

и

 

РУ

2. 

Результаты

 

приведены

 

в

 

таблице

 1.

Здесь

 

важно

 

отметить

 

некоторые

 

различия

 

в

 

последовательности

 

вычислений

выполняемых

 

Рис

. 2. 

Составляющие

 

тока

 

КЗ

 

при

 

его

 

возникновении

 

на

 

опоре

 

ВЛ

а

трос

 

изолирован

б

трос

 

заземлен

I

1

I

2

I

К

I

ОП

I

Т1

I

Т2

I

1

I

2

К

I

ОП

б)

а)

I

 3 (42) 2017


Page 4
background image

68

в

 EMTP 

и

 

по

 

формулам

 [3, 4]. 

В

 

частности

в

 EMTP 

токи

 

I

K

I

T

1

I

T

2

определяются

 

одновременно

 «

за

 

один

 

расчет

», 

тогда

 

как

 

в

 [3, 4] — 

последовательно

на

 

первом

 

этапе

 

определяется

 

ток

 

КЗ

 

I

K

 

и

 

только

 

затем

 

он

 

используется

 

в

 

формулах

которые

 

позволяют

 

найти

 

I

T

1

 

и

 

I

T

2

.

«

Старая

» 

методика

 1976 

года

 [3]

Ток

 

в

 

тросе

 

представляет

 

собой

 

сумму

 

двух

 

ос

-

новных

 

составляющих

Первая

 

из

 

них

 

определяется

 

величиной

 

индуктивной

 

связи

 

между

 

тросом

 

и

 

прово

-

дами

 

ВЛ

с

 

учетом

 

тока

 

в

 

проводах

Вторая

 

опреде

-

ляется

 

соотношением

 

сопротивления

 

троса

а

 

также

 

сопротивлений

 

заземления

 

опор

 

ВЛ

 

и

 

контуров

 

РУ

:

 

 

·

Z

0

 

·

I

T

1

 = (1 —  

·

P

) · 

·

I

1

 +  

·

· 

·

I

K

 · —, 

 

 

·

Z

ВХ

1

  

(2)

 

 

·

Z

0

 

·

I

T

2

 = (1 —  

·

P

) · 

·

I

2

 +  

·

· 

·

I

K

 · —, 

 

 

·

Z

ВХ

2

где

 

·

I

K

·

I

1

·

I

2

·

I

T

1

·

I

T

2

 — 

токи

показанные

 

на

 

рисунке

 2;

·

Z

ВХ

1

,  

·

Z

ВХ

2

 — 

входные

 

сопротивления

 

многократно

 

за

-

земленных

 

тросов

какими

 

они

 

видятся

если

 

считать

 

от

 

места

 

КЗ

 

влево

 (

в

 

сторону

 

РУ

1) 

и

 

вправо

 (

в

 

сторо

-

ну

 

РУ

2);  

·

Z

0

 — 

сопротивление

определяемое

 

по

 [3];

·

— 

безразмерный

 

коэффициент

учитывающий

 

вза

-

имоиндукцию

 

между

 

проводами

 

ВЛ

 

и

 

тросом

.

По

 [3] 

первая

 

составляющая

 

формулы

 (2) 

оказы

-

вает

 

заметное

 

влияние

 

только

 

для

 

тросов

 

с

 

высокой

 

проводимостью

 (

например

сталеалюминиевых

). 

Что

 

касается

 

простых

 

стальных

 

тросов

то

 

для

 

них

 

допус

-

тимо

 

принять

  

·

P

 = 1.

«

Новый

» 

стандарт

 2014 

года

Ток

 

в

 

тросе

 

представляет

 

собой

 

сумму

 

шести

 

со

-

ставляющих

:

·

I

T

 

·

I

УР

 

·

I

ДОП

(

R

оп

·

I

ДОП

(

R

ру

1

·

I

ДОП

(

R

ру

2

·

I

ИНД

.

З

 

·

I

ИНД

.

Ф

.

СМЕЖ

, (3.1)

где

 

·

I

УР

 — 

составляющая

 

тока

 

в

 

тросе

 

при

 

равестве

 

нулю

 

сопротивления

 

опоры

на

 

которой

 

рассматри

-

вается

 

КЗ

и

 

сопротивлений

 

заземления

 

РУ

и

 

РУ

2;

 

·

I

ДОП

(

R

оп

)

 — 

дополнительная

 

составляющая

 

тока

 

в

 

тро

-

се

учитывающая

 

ненулевое

 

значение

 

сопротивле

-

ния

 

опоры

 

с

 

точкой

 

КЗ

·

I

ДОП

(

R

ру

1

)

·

I

ДОП

(

R

ру

2

)

 — 

дополни

-

тельные

 

составляющие

 

тока

 

в

 

тросе

учитывающие

 

влияние

 

ненулевых

 

значений

 

сопротивления

 

зазем

-

ления

 

РУ

и

 

РУ

2;  

·

I

ИНД

.

З

 — 

составляющая

 

тока

 

в

 

тро

-

се

обусловленная

 

индуктивной

 

связью

 

между

 

током

 

земли

 

и

 

тросом

 (

как

 

в

 [3], 

так

 

и

 

в

 [4] 

она

 

не

 

учитыва

-

ется

);  

·

I

ИНД

.

Ф

.

СМЕЖ

 — 

составляющая

 

тока

 

в

 

тросе

об

-

условленная

 

индуктивной

 

связью

 

троса

 

с

 

фазными

 

проводами

 

смежных

 

ВЛ

.

Поскольку

 

в

 

тестовом

 

примере

 110 

кВ

 

принято

что

 

рядом

 

с

 

рассматриваемой

 

ВЛ

 

отсутствуют

 

какие

-

то

 

другие

то

 

формула

 (3.1) 

может

 

быть

 

сокращена

:

 

·

I

T

 =  

·

I

УР

 

+  

·

I

ДОП

(

R

оп

+  

·

I

ДОП

(

R

ру

)

. (3.2)

В

 

формуле

 (3.2) 

составляющая

 

тока

 

в

 

тросе

·

I

ДОП

(

R

ру

)

 

указана

 

без

 

индекса

 1 

или

 2, 

поскольку

 

со

-

гласно

 [4] 

при

 

расположении

 

точки

 

КЗ

 

вблизи

 

от

 

того

 

или

 

иного

 

конца

 

ВЛ

 (

что

 

имеет

 

место

 

в

 

выбранном

 

примере

достаточно

 

рассматривать

 

только

 

влия

-

ние

 

ближайшего

 

РУ

а

 

влиянием

 

другого

 

допустимо

 

пренебрегать

Так

при

 

КЗ

 

на

 

опоре

 

 1 (

вблизи

 

РУ

1) 

достаточно

 

учитывать

 

только

 

·

I

ДОП

(

R

ру

1

)

а

 

при

 

КЗ

 

на

 

опоре

 

 49 (

вблизи

 

РУ

2) — 

только

  

·

I

ДОП

(

R

ру

2

)

.

Если

 

подставить

 

в

 (3.2) 

выражения

 

для

 

отдель

-

ных

 

составляющих

то

 

получим

:

 

 

·

Z

0

 

 

·

I

T

1

 = (1 —  

·

P

) · 

·

I

1

 +  

·

· 

·

I

K

 · —

 

 +  

·

I

ДОП

(

R

ру

1

)

 

 

·

Z

ВХ

1

  

(3.3)

 

 

·

Z

0

 

·

I

T

2

 = (1 —  

·

P

) · 

·

I

2

 +  

·

· 

·

I

K

 · — +  

·

I

ДОП

(

R

ру

2

)

 

 

·

Z

ВХ

2

В

 

условиях

 

рассматриваемого

 

здесь

 

примера

 

формулы

 (2) 

и

 (3.3) 

отличаются

 

лишь

 

последним

 

слагаемым

появление

 

которого

 

в

 [4] 

объясняется

 

необходимостью

 

учета

  «

влияния

 

ненулевого

 

сопро

-

тивления

 

заземления

 

РУ

и

 

РУ

2». 

Такое

 

пояснение

 

непонятно

поскольку

 

учет

 

сопротивлений

 

зазем

-

ления

 

РУ

и

 

РУ

уже

 

проведен

 

в

 

тот

 

момент

когда

 

определялись

 

входные

 

сопротивления

 

многократ

-

но

 

заземленных

 

тросов

   

·

Z

ВХ

1

·

Z

ВХ

2

 

на

 

участках

 

слева

 

и

 

справа

 

от

 

места

 

КЗ

.

Ясно

что

 

расчеты

 

по

 (2) 

и

 (3.3) 

не

 

могут

 

совпасть

 

друг

 

с

 

другом

но

 

проверим

какой

 

из

 

них

 

окажется

 

ближе

 

к

 

результатам

 

компьютерного

 

моделирования

 

в

 EMTP. 

Сопоставление

 

расчетов

В

 

таблице

 1 

приведены

 

результаты

 

расчетов

выполненных

 

с

 

помощью

 EMTP 

и

 

по

 

методикам

 

1976 

года

 [3] 

и

 2014 

года

 [4].

Поскольку

 EMTP 

является

 

известной

 

програм

-

мой

а

 

рассмотренный

 

здесь

 

пример

 

очень

 

прост

то

 

именно

 

расчеты

 

в

 EMTP 

приняты

 

как

 

эталон

 

точно

-

сти

Из

 

таблицы

 1 

следует

что

 

расчеты

 

по

 

методи

-

ке

 1976 

года

 

хорошо

 

совпали

 

с

 EMTP, 

а

 

вот

 

новый

 

стандарт

 2014 

года

 

дает

 

существенно

 

иные

 

резуль

-

таты

 — 

ошибка

 

достигает

 20 % 

и

 

более

Эта

 

ошибка

 

вносится

 

тем

 

самым

 

третьим

 

слага

-

емым

 

в

 

формуле

 (3.3), 

которое

 

имеет

 

достаточно

 

сложное

 

аналитическое

 

выражение

 

и

 

по

 

задумке

 

разработчиков

 [4] 

зачем

-

то

 

должно

 

учитывать

 

и

 

без

 

того

 

уже

 

учтенное

 

влияние

 

сопротивлений

 

РУ

и

 

РУ

2. 

Возможно

в

 

исследованиях

предваривших

 

разработку

 

документа

 [4], 

даны

 

необходимые

 

ком

-

ментарии

 

на

 

этот

 

счет

однако

 

они

 

не

 

меняют

 

резуль

-

Табл

. 1. 

Сравнение

 

результатов

 

расчетов

тока

 

в

 

тросе

выполненных

 

различными

 

способами

Ве

-

личи

-

на

Расчет

 

в

 EMTP

Методика

 1976 

г

. [3]

Стандарт

 2014 

г

. [4]

Ток

А Ток

А Отличие

от

 EMTP, %

Ток

А Отличие

от

 EMTP, %

Короткое

 

замыкание

 

на

 

опоре

 

 1

I

T

1

6440

6430

0,1

7710

19,8

I

T

2

2660

2690

1,1

1680

36,8

Короткое

 

замыкание

 

на

 

опоре

 

 2

I

T

1

2190

2110

3,9

1770

19,2

I

T

2

4970

5040

1,6

5570

12,2

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

69

тата

 — 

СТО

 

очень

 

сильно

 

отличается

 

от

 

признанной

 

во

 

всем

 

мире

 

программы

 EMTP.

Важно

 

отметить

что

 

рассмотренный

 

здесь

 

те

-

стовый

 

пример

 

является

 

самым

 

простым

ведь

 

длины

 

всех

 

пролетов

 

одинаковы

а

 

влияние

 

со

-

седних

 

линий

 

и

 

цепей

 

отсутствует

В

 

случае

 

не

-

обходимости

 

усложнить

 

задачу

программа

 EMTP 

без

 

труда

 

позволит

 

это

 

сделать

В

 

том

 

числе

 

она

 

позволит

 

рассмотреть

 

не

 

только

 

однофазные

но

 

и

 

двухфазные

 

короткие

 

замыкания

.

К

 

сожалению

расчеты

 

токов

 

в

 

тросах

выпол

-

ненные

 

в

 EMTP, 

весьма

 

неохотно

 

принимаются

 

экспертами

работающими

 

в

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

». 

В

 

большинстве

 

своем

 

эксперты

 

требуют

 

проведе

-

ния

 

расчетов

 

в

 

строгом

 

соответствии

 

с

 

методикой

 

2014 

года

 [4]. 

Да

необходимость

 

использования

 

разработанного

 

СТО

 [4] 

формально

 

верна

если

 

бы

 

не

 

случайное

 

или

 

преднамеренное

 

стечение

 

обстоятельств

:

 

СТО

 

составлен

 

таким

 

образом

что

 

им

 

весьма

 

сложно

 

пользоваться

  (

в

 

частности

имеющиеся

 

примеры

 

являются

 

не

 

полными

их

 

нельзя

 

исполь

-

зовать

 

для

 

помощи

 

в

 

самостоятельном

 

освоении

 

методики

);

 

СТО

 

требует

 

учета

 

значительного

 

числа

 

исход

-

ных

 

данных

что

 

сложно

 

сделать

 

без

 

специали

-

зированных

 

компьютерных

 

программ

в

 

каче

-

стве

 

такой

 

программы

 

в

 

Приложении

 

А

 

к

 

СТО

 

упомянута

 

лишь

 

одна

которая

 

отсутствует

 

в

 

свободной

 

продаже

и

на

 

сколько

 

нам

 

извест

-

но

есть

 

лишь

 

на

 

компьютере

 

разработчиков

 

этого

 

стандарта

;

 

расчет

 

термической

 

стойкости

 

грозотроса

вы

 -

полненный

 

в

 

строгом

 

соответствии

 

со

 

СТО

 

по

 

рекомендуемой

 

там

 

программе

обходится

 

про

-

ектировщикам

 

в

 

сумму

 

едва

 

ли

 

менее

 

миллиона

 

рублей

.

Интересно

 

отметить

что

 

расчет

 

термической

 

стойкости

 

троса

 

в

 

программе

 EMTP, 

распространя

-

емой

 

во

 

всем

 

мире

 

практически

 

на

 

безвозмездной

 

основе

во

-

первых

обойдется

 

проектной

 

органи

-

зации

 

существенно

 

дешевле

  «

расчетов

 

по

 

СТО

», 

а

 

во

-

вторых

скорее

 

всего

окажется

 

куда

 

как

 

более

 

точным

.

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ

ПРОТЕКАНИЯ

 

ТОКА

 

В

 

ТРОСЕ

Длительность

 

протекания

 

тока

 

КЗ

 

в

 

тросе

 

опреде

-

ляется

 

временем

 

работы

 

релейной

 

защиты

 

и

 

соб

-

ственным

 

временем

 

отключения

 

выключателя

Время

 

работы

 

защиты

 

зависит

 

от

 

многих

 

факто

-

ров

 

и

в

 

частности

от

 

наличия

 

автоматического

 

повторного

 

включения

 (

АПВ

и

 

его

 

кратности

.

Как

 

правило

выключатели

 

с

 

двух

 

сторон

 

ВЛ

 

от

-

ключаются

 

не

 

одновременно

и

 

надо

 

учитывать

что

 

при

 

односторонне

 

включенной

 

линии

ток

 

в

 

тросе

 

продолжает

 

протекать

а

 

его

 

величина

 

бу

-

дет

 

меньше

 

по

 

сравнению

 

с

 

исходным

 

случаем

 

КЗ

 

на

 

ВЛ

включенной

 

сразу

 

с

 

обеих

 

сторон

Это

 

не

-

сколько

 

усложняет

 

задачу

 

определения

 

термиче

-

ского

 

действия

 

тока

 

КЗ

 

на

 

трос

однако

 

здесь

 

сле

-

дует

 

помнить

что

 

основной

 

вклад

 

в

 

разогрев

 

троса

 

все

 

же

 

происходит

 

за

 

то

 

время

пока

 

ВЛ

 

остается

 

включенной

 

с

 

двух

 

сторон

.

В

 

целом

по

 

вопросам

 

длительности

 

протека

-

ния

 

тока

 

к

 

СТО

 [4] 

замечаний

 

нет

за

 

исключением

 

методики

 

учета

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

КЗ

Дело

 

в

 

том

что

 

нагрев

 

от

 

этой

 

составля

-

ющей

 

тока

 

учитывается

 

не

 

впрямую

а

 

косвенно

 — 

за

 

счет

 

завышения

 

общего

 

времени

 

прохождения

 

тока

 

КЗ

 

на

 

величину

равную

 

постоянной

 

времени

 

T

а

 

затухания

 

апериодического

 

тока

Вклад

 

апериодического

 

тока

 

в

 

тепловой

 

импульс

 

при

 

КЗ

 

может

 

достигать

 20 % 

и

 

даже

 

более

поэтому

 

актуальным

 

является

 

вопрос

 

о

 

величине

 

T

а

которая

:

 

увеличивается

если

 

точка

 

КЗ

 

располагается

 

не

 

в

 

средней

 

части

 

ВЛ

а

 

вблизи

 

от

 

концевых

 

РУ

или

 

РУ

2;

 

увеличивается

если

 

к

 

ВЛ

 

примыкает

 

не

 

подстан

-

ция

а

 

электрическая

 

станция

.

В

 

примере

 

из

 

стандарта

 [4] 

значение

 

T

а

 

принима

-

ется

 

равным

 0.01 

сек

 

вне

 

зависимости

 

от

 

двух

 

пере

-

численных

 

факторов

едва

 

ли

 

это

 

корректно

Что

 

ка

-

сается

 EMTP, 

то

 

здесь

 

учет

 

изменения

 

T

а

 

происходит

 

автоматически

.

ВЫВОДЫ

1. 

Сохранение

 

термической

 

стойкости

 

грозозащит

-

ных

 

тросов

 

при

 

воздействии

 

токов

 

КЗ

 

является

 

одним

 

из

 

важных

 

условий

 

нормальной

 

работы

 

ВЛ

Термическое

 

воздействие

 

тока

 

КЗ

 

зависит

 

от

 

его

 

величины

 

и

 

длительности

 

протекания

2. 

Величина

 

тока

 

КЗ

определенная

 

по

 

новому

 

стандарту

 [4], 

даже

 

для

 

самых

 

простых

 

схем

 

существенно

 

отличается

 

от

  «

старой

» 

методи

-

ки

 [3] 

и

 

от

 

признанной

 

компьютерной

 

программы

 

EMTP.

3. 

Методика

 [4] 

не

 

должна

 

использоваться

 

как

 

единственная

по

 

которой

 

надо

 

выполнять

 

рас

-

четы

 

термической

 

стойкости

 

тросов

 

ВЛ

Суще

-

ствуют

 

более

 

простые

эффективные

точные

доступные

 

инструменты

 

для

 

проведения

 

таких

 

расчетов

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

СТО

 56947007-29.060.50.015-2008. 

Грозозащитные

 

тро

-

сы

 

для

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 35–750 

кВ

Технические

 

требования

Стандарт

 

предприятия

ОАО

 

«

ФСК

 

ЕЭС

», 2014.

2. 

ГОСТ

 

Р

 52736-2007. 

Короткие

 

замыкания

 

в

 

электро

-

установках

Методы

 

расчета

 

электродинамического

 

и

 

термического

 

действия

 

тока

 

короткого

 

замыкания

Введен

 01.07.2008. 

М

.: 

Стандартинформ

, 2007.

3. 

Методические

 

указания

 

по

 

расчету

 

термической

 

устой

-

чивости

 

грозозащитных

 

тросов

 

воздушных

 

линий

 

элек

-

тропередачи

 5290 

тм

-

т

1, 

М

.: 

ВГПИ

 

и

 

НИИ

 «

Энерго

-

сетьпроект

», 1976.

4. 

СТО

 56947007-33.180.10.173-2014. 

Методические

 

ука

-

зания

 

по

 

расчету

 

термического

 

воздействия

 

токов

 

ко

-

роткого

 

замыкания

 

и

 

термической

 

устойчивости

 

грозо

-

защитных

 

тросов

 

и

 

оптических

 

кабелей

встроенных

 

в

 

грозозащитный

 

трос

подвешиваемых

 

на

 

воздушных

 

линиях

 

электропередачи

Стандарт

 

предприятия

ОАО

 

«

ФСК

 

ЕЭС

», 2014.

 3 (42) 2017


Оригинал статьи: Расчет термической стойкости грозозащитных тросов ВЛ 110–750 кВ

Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, грозозащитный трос, короткое замыкание, термическая стойкость

Читать онлайн

Одним из разделов проектной документации является расчет термической стойкости грозозащитных тросов ВЛ 110–750 кВ токам короткого замыкания. Для проведения таких расчетов традиционно использовались простые и проверенные методические указания, разработанные в СССР в 1976 году. Ситуация изменилась, когда в 2014 году ПАО «ФСК ЕЭС» выпустило новую редакцию методических указаний, оформленную в качестве СТО. Новый документ оказался сложнее предшественника, требует учета значительного числа исходных данных, что вынуждает проектировщиков обращаться за помощью к его авторам, порой на коммерческой основе. Постараемся
разобраться, чем же отличаются документы 1976 и 2014 года.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Особенности технологии защитного заземления при работах на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением

Воздушные линии Работа под напряжением Охрана труда / Производственный травматизм
Платонова Е.Г. Мюльбаер А.А. Целебровский Ю.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»