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


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: