Токи, создаваемые в заземленном на каждой опоре грозозащитном тросе, при коротком замыкании на опору или на землю, минуя опору

Page 1
background image

Page 2
background image

96

воздушные линии

Токи, создаваемые 
в заземленном на каждой опоре 
грозозащитном тросе, при 
коротком замыкании на опору 
или на землю, минуя опору

УДК 621.315.61

В

 

статье

 

рассмотрены

 

алгоритмы

 

одновременного

 

расчета

 

токов

 

короткого

 

замыкания

 (

КЗ

и

 

токов

создаваемых

 

в

 

заземленном

 

на

 

каждой

 

опоре

 

грозо

-

защитном

 

тросе

 (

ГТ

), 

при

 

КЗ

 

на

 

опору

 

воздушной

 

линии

 (

ВЛ

электропередачи

а

 

также

 

на

 

землю

минуя

 

опору

.

Ключевые

 

слова

:

воздушная линия 

электропередачи, 

грозозащитный трос, 

заземление на каждой 

опоре, ток короткого 

замыкания на опору, ток 

короткого замыкания на 

землю, минуя опору, ток 

в грозозащитном тросе

Зимин

 

К

.

А

.,

руководитель дирекции 

АО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Рубцова

 

Н

.

Б

.,

д.б.н., профессор, 

г.н.с. ФГБНУ «НИИ МТ»

Рябченко

 

В

.

Н

.,

д.т.н., доцент, главный 

технолог АО «НТЦ ФСК 

ЕЭС» 

Токарский

 

А

.

Ю

.,

д.т.н., доцент, ведущий 

эксперт АО «НТЦ ФСК 

ЕЭС» 

В 

настоящее  время  на  воздушных  линиях  электропередачи 

применяются  грозозащитные  тросы,  оснащенные  оптиче-

скими каналами связи (ОКГТ). Технологически ОКГТ зазем-

ляются на каждой опоре ВЛ. При КЗ магнитным полем (МП) 

тока поврежденной фазы ВЛ, а также самим током КЗ в ОКГТ созда-

ется ток, величина которого не должна превышать значения, допу-

стимого по термической стойкости. 

В  [1,  2]  рассмотрена  двухцепная  ВЛ  220  кВ  протяженностью 

46,956 км без транспозиций на опорах марки ПКф220-2 + 5 (рисунок 1), 

для фаз и ГТ которой по уравнениям Карсона [3, 4, 5] при удельном со-

противлении земли 

3

  =  100 Ом·м и длине пролета 0,33 км определены 

собственные  и  взаимные  индуктивные  сопротивления,  сопротивле-

ние земли, а также наведенные в ГТ ЭДС при известных токах одно-

фазных КЗ на землю. Для схемы подключения ВЛ к ПС2 с меньшим со-

противлением сети и холостого хода (ХХ) на стороне ПС1 проведены 

расчеты наведенных в ГТ МП то-

ков КЗ на землю ближайшей к тро-

су фазы С2 на расстоянии 0,5; 1; 2; 

3; 4; 5; 7,8 и 10 км от ПС2. Расчеты 

выполнены для ГТ следующих ма-

рок:  ОКГТ-с-1-24(G.652)-18,7/93, 

ОКГТ-с-1-16(G.652)-14,7/61, ОКГТ-

с-1-24(G.652)-13,1/54 

и  ОКГТ-

ц-1-48(G.652)-12/94.  Для  всех 

ОКГТ  наибольший  ток  наводил-

ся  в  6-м  пролете  при  КЗ  на  рас-

стоянии  5  км  от  ПС2  (для  ОКГТ-

…-18,7/93 

I

Tmax

  =  

I

T

6

  =  5,48 кА). 

Определены  токи,  наведенные 

в  ОКГТ,  для  маловероятного  слу-

чая одновременного КЗ на землю 

фаз  С1  и  С2  на  расстоянии  5  км 

от ПС2. В этом случае для ОКГТ-

…-18,7/93 

I

Tmax

  = 

I

T

6

  =    6,296  кА. 

В  [2]  рассмотрен  вариант  КЗ  на 

землю на расстоянии 5 км от ПС2 

фазы  С2  ВЛ  220  кВ,  подключен-

ной  к  ПС1  и  ПС2,  работающей 

без  передачи  мощности,  и  полу-

чен результат для ОКГТ-…-18,7/93 

I

Tmax

 = 

I

T

6

 = 5,152 кА. Для варианта 

Рис

. 1. 

Двухцепная

 

ВЛ

 220 

кВ

 

на

 

промежуточной

 

опоре

 

ПКф

220-2+5


Page 3
background image

97

ХХ ВЛ 220 кВ на стороне ПС1 и КЗ на землю фазы 

С2 на расстоянии 5 км от ПС2 [1, 2] было проведено 

одновременное определение тока КЗ и токов, созда-

ваемых в ГТ (рисунок 2). 

Метод  одновременного  определения  позволяет 

учесть увеличение тока КЗ в результате влияния тока 

ГТ, а также затекание тока КЗ в ГТ. При расчете по 

одновременному методу наибольшее значение тока 

в ГТ приходится на первый пролет от ПС2 и для ВЛ 

220 кВ с ОКГТ-…-18,7/93 

I

Tmax

  =  

I

T

1

  =  6,876 кА.

1. 

Ток

 

в

 

ГТ

 

в

 

зависимости

 

от

 

расстояния

 

до

 

ПС

места

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фазы

 

С

ВЛ

 220 

кВ

работающей

 

в

 

режиме

 

ХХ

 

на

 

стороне

 

ПС

Для рассмотренных марок ОКГТ проведено одно-

временное определение токов КЗ и токов в тросах при 

КЗ фазы С2 на землю в конце пролета под номером 

n

ПРКЗ

,  имеющим  следующие  значения:  1÷5,  8,  10÷15 

и 18. Для всех вариантов наибольшее значение моду-

ля тока в ОКГТ приходится на первый от ПС2 пролет, 

то есть ток 

I

T

1

 имеет наибольшее значение.

Наибольшие значения токов 

I

T

1

 достигаются для: 

ОКГТ-с-1-24(G.652)-18,7/93 при

 

n

ПРКЗ

 

= 12,

 

I

T

1

 

= 7,42 кА;

ОКГТ-с-1-16(G.652)-14,7/61

 при 

n

ПРКЗ

 

= 11,

 

I

T

1

 

= 6,86 кА;

ОКГТ-с-1-24(G.652)-13,1/54 при

 

n

ПРКЗ

 

= 10÷11,

 

I

T

1

 = 

6,42 кА;

ОКГТ-ц-1-48(G.652)-12,0/94 при

 

n

ПРКЗ

 = 8, 

I

T

1

 = 4,64 кА.

На рисунке 3 представлены гистограммы измене-

ния  модуля  тока  для  ВЛ  220  кВ  с  ОКГТ-…-18,7/93, 

на рисунке 4 — с ОКГТ-…-14,7/61 и ОКГТ-…-13,1/54 

и на рисунке 5 — с ОКГТ-…-12/94.

Рис

. 2. 

Схема

 

одновременного

 

определения

 

тока

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фазы

 

С

и

 

токов

 

в

 

ГТ

Рис

. 3. 

Гистограммы

 

тока

 

I

T1

 

для

 

ВЛ

 220 

кВ

с

 

ОКГТ

-…-18,7/93 

при

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фазы

 

С

в

 

конце

пролетов

 

с

 

номерами

  

n

ПРКЗ

 = 1, 3, 5, 11, 12, 14 

и

 18

Рис

. 5. 

Гистограммы

 

тока

 

I

T1

 

для

 

ВЛ

 220 

кВ

с

 

ОКГТ

-…-12/94 

при

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фазы

 

С

в

 

конце

 

про

-

летов

 

с

 

номерами

 

n

ПРКЗ

 = 1, 3, 5, 8, 10, 13 

и

 18

1

8

7

6

5

4

3

2

1

0

3

5

11

12

14

18

n

ПРКЗ

I

T1

, кА

1

8

7

6

5

4

3

2

1

0

3

5

8

10

13

18

n

ПРКЗ

I

T1

, кА

Рис

. 4. 

Гистограммы

 

тока

 

I

T1

 

для

 

ВЛ

 220 

кВ

с

 

ОКГТ

-…-14,7/61 

и

 

ОКГТ

-…-13,1/54 

при

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фазы

 

С

в

 

конце

 

пролетов

 

с

 

номерами

  

n

ПРКЗ

 = 1, 3, 5, 10, 

11, 12, 14 

и

 18

1

8

7

6

5

4

3

2

1

0

3

5

11

10

12

14

18

n

ПРКЗ

I

T1

, кА

ОКГТ-…-14,7/61

ОКГТ-…-13,1/54

2. 

Ток

 

в

 

ГТ

 

в

 

зависимости

 

от

 

расстояния

до

 

ПС

места

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фаз

 

С

и

 

С

2

ВЛ

 220 

кВ

работающей

 

в

 

режиме

 

ХХ

на

 

стороне

 

ПС

1

Проведем одновременный расчет токов КЗ и то-

ков в ГТ при совместном КЗ на землю фаз С1 и С2. КЗ 

происходит в конце 15-го пролета от ПС2 ВЛ 220 кВ, 

работающей  в  режиме  ХХ.  Схема  расчета  дана  на 

рисунке 6. 

Система  уравнений  по  методу  контурных  токов 

для схемы рисунка 6:

 1 (64) 2021


Page 4
background image

98

  J

.

(

Z

S

2

 + 15

Z

C

 + 15

Z

 + 

R

D

 + 

R

3

Y

Π

C

) + 

J

.

(

R

3

Y

Π

C

 + 

    + 

Z

 + 

Z

TC

2

) + 

J

.

2

(

Z

 + 

Z

TC

2

) + ... + 

J

.

15 

(

Z

 + 

Z

TC

2

) +

   

J

.

16 

(

Z

S

2

 + 

R

D

 + 15

Z

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 15

Z

C

1

C

2

) = 

E

.

C

2

 

J

.

(

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

2

) + 

J

.

1

 (

Z

T

Π

 + 

R

3

Y

 + 

Z

 + 

R

3

Y

Π

C

) –

    – 

J

.

2

 

R

3

Y

 + 

J

.

16

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

1

) = 0;

 

J

.

0

 (

Z

 + 

Z

TC

2

) – 

J

.

1

 

R

3

Y

 + 

J

.

2

 (

Z

T

Π

 + 2

R

3

Y

 + 

Z

) – 

    – 

J

.

3

 

R

3

Y

 + 

J

.

16

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) = 0;

  ....................................... 

(1)

 

J

.

0

 (

Z

 + 

Z

TC

2

) – 

J

.

13

 

R

3

Y

 + 

J

.

14

 (

Z

T

Π

 + 2

R

3

Y

  + 

Z

) – 

    – 

J

.

15

 

R

3

Y

  + 

J

.

16

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) = 0;

 

J

.

0

 (

Z

 + 

Z

TC

2

 ) – 

J

.

14

 

R

3

Y

  +

J

.

15

 (

Z

T

Π

 + 

Z

NE

 + 

Z

 + 

    + 

R

3

Y

) + 

J

.

16

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) = 0;

 

J

.

0

 (

Z

S

2

 + 15

Z

C

 + 15

Z

 + 

R

D

 + 

R

3

Y

Π

C

 ) + 

J

.

1

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

    + 

Z

 + 

Z

TC

2

) + 

J

.

2

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) + ... + 

J

.

14

 (

Z

 + 

    + 

Z

TC

1

) + 

J

.

15

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) + 

J

.

16

 (

Z

S

2

  + 15

Z

C

 +

    + 15

Z

 + 

R

D

 + 

R

3

Y

Π

C

) = 

E

.

C

2

Рассмотрим ВЛ 220 кВ с ОКГТ-с-1-24(G.652)-18,7/

93. Тогда для схемы рисунка 6:

Z

С1П

 = 

R

C

 + 

jX

LC

 = 

Z

C

 = 

R

C

 + 

jX

LC

 =

0,02433 + 

j

0,23388 Ом;

Z

ТП

 = 

R

ТП

 + 

jX

L

ТП

 = 0,0667 + 

j

0,2422 Ом;

Z

 = 0,01533 Ом; 

Z

TC

1

 = 0,0154 + 

j

0,100 Ом;

Z

TC

2

 = 0,015 + 

j

0,101 Ом; 

Z

C

1

C

2

 = 0,0155 + 

j

0,1167 Ом;

Z

S

2

 = 

R

S

2

 + 

jX

LS

2

 = 0,841 + 

j

5,796 Ом;

Z

NE

 = 1,257 + 

j

0,816 Ом; 

R

З

Y

П

C

 = 0,5 Ом;

R

3

Y

 = 10 Ом; 

R

D

 = 0,42 Ом; 

E

.

C

2

 = 127017 120° В.

Решая систему уравнений (1) и учитывая, что

İ

C

12

 = 

J

.

16

İ

C

22

 = 

J

.

0

İ

T

1

 = 

J

.

1

, ..., 

İ

T

15

 = 

J

.

15

 и 

İ

D

 = 

J

.

0

 + 

J

.

16

получим:

İ

C

12

 = 7,868  43,5° кА; 

İ

C

22

 = 7,822  43,3° кА;

İ

D

 = 15,691  43,4° кА; 

İ

T

1

 = 8,055  –138,3° кА;

İ

T

2

 = 7,696  –138,2° кА;  

İ

T

3

 = 7,357  –137,8° кА;

……………………

İ

T

13

 = 4,160  –133,0° кА; 

İ

T

14

 = 3,767  –134,5° кА; 

İ

T

15

 = 3,358  –137,5° кА.

Ток 

I

T

1

 имеет наибольшее значение.

Для выбранных марок ОКГТ проведено одновре-

менное определение токов КЗ и токов в тросах при 

КЗ фаз С1 и С2 на землю в конце пролета под номе-

ром 

n

ПРКЗ

, имеющим значения: 1, 3, 5, 8, 10, 11, 12, 

13, 14, 18.

Наибольшие значения токов 

I

T

1

 для: 

ОКГТ-с-1-24(G.652)-18,7/93 при

 

n

ПРКЗ

 

= 13, 

I

T

1

 

= 8,09 кА;

ОКГТ-с-1-16(G.652)-14,7/61 при 

n

ПРКЗ

 = 12÷13, 

I

T

1

 = 7,45 кА;

ОКГТ-с-1-24(G.652)-13,1/54 при 

n

ПРКЗ

 

= 12, 

I

T

1

 = 6,96 кА;

ОКГТ-ц-1-48(G.652)-12,0/94 при 

n

ПРКЗ

 = 8÷10, 

I

T

1

 

= 4,93 кА.

3. 

Ток

 

в

 

ГТ

 

в

 

зависимости

 

от

 

расстояния

 

до

 

ПС

места

 

КЗ

 

на

 

опору

 

фазы

 

С

ВЛ

 220 

кВ

работающей

 

в

 

подключенном

 

режиме

,

но

 

без

 

передачи

 

мощности

Проведем  одновременный  расчет  токов  в  ГТ 

и тока КЗ фазы С2 ВЛ 220 кВ, работающей в под-

ключенном с обеих сторон режиме, но без переда-

чи мощности. КЗ происходит на опору 1-го от ПС2 

пролета (рисунок 7). Система уравнений по методу 

контурных токов для схемы рисунка 7 дана в выра-

жении (2).

  J

.

1

 [

Z

S

2

 + 

Z

C

 + 

Z

 + 

R

D

 + 

R

3

Y

 + 

R

3

Y

Π

C

] + 

J

.

2

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

    + 

Z

 + 

R

3

Y

 + 

Z

TC

2

 ) – 

J

.

3

 

R

3

Y

 + 0 + ... + 0 + 0 – 

    – 

J

.

144

 (

R

3

Y

 + 

R

D

 ) + 

J

.

145

 (

Z

S

2

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

    + 

Z

C

1

C

2

 ) = 

E

.

C

2

;

 

J

.

1

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

R

3

Y

 + 

Z

TC

2

) + 

J

.

2

 (

Z

T

Π

 + 

R

3

Y

 + 

Z

 + 

    + 

R

3

Y

Π

C

) – 

J

.

3

 

R

3

Y

 + 0 + ... + 0 – 

J

.

144

 

R

3

Y

 + 

    + 

J

.

145

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

1

 ) = 0;

  –

J

.

1

 

R

3

Y

 – 

J

.

2

 

R

3

Y

 + 

J

.

3

 (

Z

T

Π

 + 2

R

3

Y

 + 

Z

) – 

J

.

4

 

R

3

Y

 + 0 + 

    + ... + 0 + 0 + 

J

.

144

 (

Z

 + 

R

3

Y

 + 

Z

TC

2

) + 

J

.

145

 (

Z

 + 

   

Z

TC

1

) = 0;

  ...................................  

(2)

  0 + ... + 0 – 

J

.

142

 

R

3

Y

 +  

J

.

1

43 (

Z

T

Π

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 

R

3

Y

 + 

Z

) +

    +

J

.

144 

(

R

3

Y

Π

C

 

+

 

Z

3Π 

+

 

Z

TC

2

)

 

+

 

J

.

145

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

1

) = 0;

Рис

. 6. 

Схема

 

одновременного

 

КЗ

 

на

 

землю

 

фаз

 

С

и

 

С

в

 

конце

 15-

го

 

пролета

 

от

 

ПС

2

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

99

  –

J

.

1

 (

R

3

Y

 + 

R

D

 ) – 

J

.

2

 

R

3

Y

 + 

    + 

J

.

3

 (

R

3

Y

 + 

Z

 + 

Z

TC

2

 ) + 

    + 

J

.

4

 (

Z

 + 

Z

TC

2

) + 

    + 

J

.

5

 (

Z

 + 

Z

TC

2

 ) + ... + 

    + 

J

.

141

 (

Z

 + 

Z

TC

2

 ) + 

    + 

J

.

142

 (

Z

 + 

Z

TC

2

 ) + 

    + 

J

.

143

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

2

) +

    + 

J

.

144

 [

Z

S

1

 + 141(

Z

C

 +

    + 

Z

) + 

R

D

 + 

R

3

Y

 + 

R

3

Y

Π

C

] + 

    + 

J

.

145

 (

Z

S

1

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 141

Z

 + 

    + 141

Z

C

1

C

2

) = – 

E

.

C

1

 

J

.

1

 (

Z

S

2

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

C

1

C

2

) + 

    + 

J

.

2

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

1

 ) + 

    + 

J

.

3

 (

Z

 + 

Z

TC

1

) + 

J

.

4

 (

Z

 + 

    + 

Z

TC

1

 ) + ... + 

J

.

141

 (

Z

 + 

    + 

Z

TC

1

 ) + 

J

.

142

 (

Z

 + 

Z

TC

1

 ) + 

    + 

J

.

143

 (

R

3

Y

Π

C

 + 

Z

 + 

Z

TC

1

 ) +

    + 

J

.

144

 (

Z

S

1

 + 

R

3

Y

Π

C

 + 141

Z

 + 

    + 141

Z

C

1

C

2

 ) + 

J

.

145

 [

Z

S

2

 + 

Z

S

1

 +

    + 142(

Z

C

 + 

Z

) + 2

R

3

Y

Π

C

] = 

    = 

E

.

C

2

 – 

E

.

C

1

.

После  решения  системы 

уравнений  (2)  получим  значе-

ния тока КЗ, токов в ГТ и в фа-

зах  С1  и  С2.  На  рисунке  8  по-

казаны  гистограммы  модулей 

токов для ВЛ 220 кВ с ОКГТ-…-

18,7/93 (

Z

ТП

 = 0,066 + 

j

0,240 Ом) 

и с ОКГТ-…-12/94 (

Z

ТП

 = 0,368 +

j

0,249 Ом), а на рисунке 9 — 

с ОКГТ-…-14,7/61 (

Z

ТП

 = 0,109 +

j

0,245 Ом) и с ОКГТ-…-13,1/54 

(

Z

ТП

 = 0,146 + j0,427 Ом).

При  КЗ  фазы  С2  на  опору 

1-го пролета значение тока дуги 

составило для ОКГТ-…-18,7/93 

 

İ

D

 = 24,74 43,3° кА,

для ОКГТ-…-12/94

 

İ

D

 = 24,01 43,0° кА,

для ОКГТ-…-14,7/61

Рис

. 7. 

Определение

 

токов

 

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 1-

го

 

от

 

ПС

пролета

Рис

. 8. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 

1-

го

 

пролета

 

для

 

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-18,7/93 

и

 

ОКГТ

-

ц

-1-48(G.652)-12/94

Рис

. 9. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 

1-

го

 

пролета

 

для

 

ОКГТ

-

с

-1-16(G.652)-14,7/61 

и

 

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-13,1/54

145

9

141

10

5

143

7

139

2

144

...

8

140

4

142

11

6

138

1

3

25

20

15

10

5

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т2

I

Т3

I

Т4

I

Т5

I

Т6

I

Т7

I

Т8

I

Т9

I

Т140

I

Т141

I

Т142

I

С22

I

С1

ОКГТ-…-14,7/61

I

С21

 = 22,4 кА

I

Т1

 = 20,9 кА

I

Т2

 = 3,65 кА

I

С22

 = 2,28 кА

I

С1

 = 2,09 кА

ОКГТ-…-13,1/54

I

С21

 = 22,3 кА,

I

Т1

 = 20,7 кА

I

Т2

 = 3,67 кА,

I

С22

 = 2,24 кА,

I

С1

 = 2,05 кА

145

9

141

10

5

143

7

139

2

144

...

8

140

4

142

11

6

138

1

3

25

22,5

20

17,5

15

12,5

10

7,5

5

2,5

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т2

I

Т3

I

Т4

I

Т5

I

Т6

I

Т7

I

Т8

I

Т9

I

Т140

I

Т141

I

Т142

I

С22

I

С1

ОКГТ-…- 18,7/93

I

С21

 = 22,4 кА

I

Т1

 = 21,1 кА

I

Т2

 = 3,57 кА

I

С22

 = 2,30 кА

I

С1

 = 2,11 кА

ОКГТ-…- 12/94

I

С21

 = 22,0 кА,

I

Т1

 = 19,6 кА

I

Т2

 = 3,75 кА,

I

С22

 = 2,05 кА,

I

С1

 = 1,87 кА

 1 (64) 2021


Page 6
background image

100

 

İ

D

 = 24,65 44,0° кА, 

а для ОКГТ-…-13,1/54

 

İ

D

 = 24,54 44,5° кА.

На  рисунке  10  дана  ги-

стограмма  токов  при  КЗ 

фазы С2 ВЛ 220 кВ с ОКГТ-

…-18,7/93 и с ОКГТ-…-12/94 

на 5-ю, а на рисунке 11 — на 

30-ю опору от ПС2.

Значения  токов  в  фа-

зах,  в  тросе  и  тока  дуги 

I

D

 

уменьшаются  при  удалении 

места  КЗ  на  опору  от  ПС2. 

Бόльшее  значение  тока 

в  тросе  достигается  в  про-

лете, расположенном в сто-

рону ближней ПС от опоры, 

на  которую  произошло  КЗ, 

в  нашем  случае  в  сторону 

ПС2.  Наибольшее  значение 

имеет ток 

I

T

1

 при КЗ на опору 

первого пролета.

Гистограммы 

наиболь-

ших  значений  модулей  тока 

I

Tmax

 

в  ГТ  при  КЗ  в  опору 

1÷5-го,  10-го,  15-го,  20-го,

30-го  и  40-го  пролета  со 

стороны  ПС2  для  ОКГТ-с-1-

24(G.652)-18,7/93  и  ОКГТ-ц-

1-48(G.652)-12/94  показаны 

на рисунке 12. 

Наибольшие 

значения 

токов 

I

T

1

  при  КЗ  на  опору 

первого пролета: 

для ОКГТ-…-18,7/93

   

I

T

1

 =  21,1 кА;

для ОКГТ-…-14,7/61

   

I

T

1

 =  20,9 кА;

для ОКГТ-…-13,1/54

   

I

T

1

 =  20,7 кА;

для ОКГТ-…-12,0/94

   

I

T

1

 =  19,6 кА.

4. 

Токи

 

КЗ

 

и

 

токи

 

в

 

ГТ

ВЛ

 220 

кВ

работающей

 

в

 

подключенном

 

режи

-

ме

но

 

без

 

передачи

 

мощности

при

 

одновременном

 

КЗ

 

фаз

 

С

и

 

С

на

 

опору

 

первого

 

пролета

 

от

 

ПС

2

Проведем одновременный расчет токов в ГТ и то-

ков  совместного  КЗ  фаз  С1  и  С2  на  опору  первого 

пролета  от  ПС2  ВЛ  220  кВ,  работающей  в  подклю-

ченном режиме, но без передачи мощности. Схема 

расчета показана на рисунке 13.

Гистограммы  изменения  модулей  контурных 

токов,  токов  в  пролетах  ГТ,  а  также  токов  в  фазах 

С1  и  С2  при  совместном  КЗ  фаз  С1  и  С2  на  опо-

ру  1-го  пролета  для  ГТ,  выполненного  ОКГТ-с-1-

Рис

. 11. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 

30-

го

 

пролета

 

для

 

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-18,7/93 

и

 

ОКГТ

-

ц

-1-48(G.652)-12/94

145

25

43

28

13

49

52

55

19

37

4

142

139

...

22

40

10

46

31

16

34

1

7

7

6

5

4

3

2

1

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т30

I

Т31

I

Т54

I

Т141

I

Т138

I

С22

I

С1

ОКГТ-…-18,7/93

I

С21

 = 6,37 кА

I

Т30

 = 4,86 кА

I

Т31

 = 3,46 кА

I

С22

 = 2,29 кА

I

С1

 = 0,306 кА

ОКГТ-…-12/94

I

С21

 = 6,20 кА,

I

Т30

 = 4,13 кА

I

Т31

 = 3,49 кА,

I

С22

 = 2,16 кА,

I

С1

 = 0,295 кА

Рис

. 10. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 5-

го

 

пролета

 

для

 

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-18,7/93 

и

 

ОКГТ

-

ц

-1-48(G.652)-12/94

145

9

141

10

5

143

7

139

2

144

...

8

140

4

142

11

6

138

1

3

22,5

20

17,5

15

12,5

10

7,5

5

2,5

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т2

I

Т3

I

Т4

I

Т5

I

Т6

I

Т7

I

Т8

I

Т9

I

Т140

I

Т141

I

Т142

I

С22

I

С1

ОКГТ-…- 18,7/93

I

С21

 = 19,2 кА

I

Т1

 = 15,1 кА

I

Т2

 =6,35 кА

I

С22

 = 2,51 кА

I

С1

 = 1,73 кА

ОКГТ-…- 12/94

I

С21

 = 18,7 кА,

I

Т1

 = 12,3 кА

I

Т2

 = 7,20 кА,

I

С22

 = 2,27 кА,

I

С1

 = 1,52 кА

Рис

. 12. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

тока

 

I

Tmax

при

 

КЗ

 

фазы

 

С

на

 

опору

 1÷5-

го

, 10-

го

, 15-

го

,

20-

го

, 30-

го

 

и

 40-

го

 

пролета

 

со

 

стороны

 

ПС

для

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-18,7/93 

и

 

ОКГТ

-

ц

-1-48(G.652)-12/94

1

25

20

15

10

5

0

2

3

4

5

15

10

20

30

40

Номер пролета, в опору которого произошло КЗ,

 

n

ОКЗ

I

Tmax

, кА

I

T40max

I

T15max

I

T4max

I

T30max

I

T10max

I

T3max

I

T20max

I

T5max

I

T2max

I

T1max

ОКГТ-…-18,7/93 

ОКГТ-…-12/94

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 7
background image

101

24(G.652)-18,7/93  и  ОКГТ-ц-

1-48(G.652)-12/94  даны  на 

рисунке 14, а на рисунке 15 —

выполненного  ОКГТ-с-1-16(G. 

652)-14,7/61  и  ОКГТ-с-1-24(G. 

652)-13,1/54.

При совместном КЗ фаз С1 

и С2 на опору 1-го пролета ток 

дуги составил:

для ОКГТ-с-1-24(G.652)-18,7/93

 

İ

D

  =  25,01 43,4° кА,

для ОКГТ-ц-1-48(G.652)-12/94

 

İ

D

  =  24,27 46,7° кА,

для ОКГТ-с-1-16(G.652)-14,7/ 61

 

İ

D

  =  24,92 44,1° кА,

Рис

. 13. 

Схема

 

определения

 

токов

 

КЗ

 

на

 

опору

 

первого

 

пролета

 

фаз

 

С

и

 

С

2, 

а

 

также

 

токов

 

в

 

ГТ

наведенных

 

МП

 

токов

 

КЗ

 220 

кВ

 

ВЛ

работаю

-

щей

 

в

 

подключенном

 

режиме

но

 

без

 

передачи

 

мощности

Рис

. 14. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

в

 

ГТ

 

и

 

фазах

 

ВЛ

 220 

кВ

при

 

одновременном

 

КЗ

 

фаз

 

С

и

 

С

на

 

опору

 1-

го

 

пролета

 

для

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-18,7/93 

и

 

ОКГТ

-

ц

-1-48(G.652)-12/94

145

9

141

10

5

143

7

139

2

144

...

8

140

4

142

11

6

1

3

25

20

15

10

5

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т2

I

Т3

I

Т4

I

Т5

I

Т6

I

Т7

I

Т8

I

Т9

I

Т140

I

Т142

I

С22

I

С12

I

С11

ОКГТ-…-18,7/93

I

С11

 = 10,15 кА

I

С21

 = 10,40 кА

I

Т1

 = 21,31 кА

I

Т2

 = 3,62 кА

I

С12

 = 2,22 кА

I

С22

 = 2,24 кА

ОКГТ-…-12/94

I

С11

 = 10,04 кА

I

С21

 = 10,28 кА

I

Т1

 = 19,85 кА

I

Т2

 = 3,80 кА

I

С12

 = 1,98 кА

I

С22

 = 1,99 кА

146

Санкт-Петербургское

научно-производственное

объединение

АО «Полимер-Аппарат»

разрабатывает и производит

www.polymer-apparat.ru

тел./факс: (812) 331-40-40

(многоканальный)

Для любого класса

напряжений от 0,22 кВ до 750 кВ

Гарантия до 10 лет

Срок службы 30 лет

Для комплектации ограничителей

используются варисторы

различных диаметров и толщин

производства фирмы

EPCOS (Германия)

Возможно изготовление ОПН

с любым наибольшим

длительно допустимым

рабочим напряжением

Вся продукция прошла

полный комплекс испытаний

в лабораториях ОАО «НИЦ ВВА»,

ОАО «НИИПТ», ОАО «НИИВА»

НЕЛИНЕЙНЫЕ
ОГРАНИЧИТЕЛИ

 

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

(

ОПН

)

научно-производственное объединение

АО «Полимер-Аппарат»

На прав

ах рек

ламы

 1 (64) 2021


Page 8
background image

102

Рис

. 15. 

Гистограммы

 

изменения

 

модулей

 

токов

 

в

 

ГТ

 

и

 

фазах

 

ВЛ

 220 

кВ

 

при

 

одновременном

 

КЗ

 

фаз

 

С

и

 

С

на

 

опору

 1-

го

 

пролета

 

для

 

ОКГТ

-

с

-1-

16(G.652)-14,7/61 

и

 

ОКГТ

-

с

-1-24(G.652)-13,1/54

145

9

141

10

5

143

7

139

2

144

...

8

140

4

142

11

6

1

3

25

20

15

10

5

0

Номер контурного тока, 

n

КТ

I

, кА

I

C21

I

Т1

I

Т2

I

Т3

I

Т4

I

Т5

I

Т6

I

Т7

I

Т8

I

Т9

I

Т140

I

Т142

I

С22

I

С12

I

С11

ОКГТ-…-14,7/61

I

С11

 = 10,13 кА

I

С21

 = 10,38 кА

I

Т1

 = 21,09 кА

I

Т2

 = 3,69 кА

I

С12

 = 2,20 кА

I

С22

 = 2,22 кА

ОКГТ-…-13,1/54

I

С11

 = 10,11 кА

I

С21

 = 10,36 кА

I

Т1

 = 20,88 кА

I

Т2

 = 3,70 кА

I

С12

 = 2,15 кА

I

С22

 = 2,17 кА

146

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

Табл. 1. Предельно допустимое

время отключения тока КЗ на ПС2 (

t

ПДоткл

)

ОКГТ

18,7/93 14,7/61 13,1/54 12/94 22,5/113

ТС, кА

2

·

с

350,2

132,7

78,7

31,2

969,9

I

T1

, кА

21,31

21,09

20,88

19,85

21,48

t

ПДоткл

, с

0,771

0,298

0,164

0,079

2,102

а для ОКГТ-с-1-24(G.652)-

13,1/54 

İ

D

  =  24,78 44,6° кА.

Наибольшие значения то-

ков 

I

T

1

 при КЗ фаз С1 и С2 на 

опору первого пролета: 

для ОКГТ-…-18,7/93

   

I

T

1

  =  21,31 кА;

для ОКГТ-…-14,7/61

   

I

T

1

  =  21,09 кА;

для ОКГТ-…-13,1/54

   

I

T

1

  =  20,88 кА;

для ОКГТ-…-12,0/94

   

I

T

1

  =  19,85 кА.

Токи,  создаваемые  в  ГТ, 

имеют наибольшие значения 

при их одновременном опре-

делении  с  токами  совмест-

ного КЗ фаз С1 и С2 на опору 

первого от ПС2 пролета. 

Предельно  допустимое 

время 

t

ПДоткл

 отключения тока 

КЗ  на  ПС2  определяется  по 

термической  стойкости  (ТС, 

кА

2

·с)  ОКГТ  и  наибольшему 

значению тока (

I

T

1

) в пролете ГТ: 

t

ПДоткл 

= ТС / 

I

2

T

1

. Ре-

зультаты  расчета  предельно  допустимого  времени 

t

ПДоткл

 отключения тока КЗ на ПС2 для рассмотрен-

ных типов ОКГТ даны в таблице 1. 

ВЫВОДЫ

Ранее  предложенные  марки  ОКГТ  имеют  малое 

предельно  допустимое  время 

t

ПДоткл

  отключения 

(менее  1  с).  Поэтому  выбран  ОКГТ-с-1-24(G.  652)-

22,5/113  диаметром  22,5  мм,  с  удельным  сопро-

тивлением  0,12  Ом/км  и  термической  стойкостью 

ТС = 969,9 кА

2

·с, для которого при КЗ фаз С1 и С2 

на  опору  первого  от  ПС2  пролета 

I

T

1

  =  21,48  кА, 

I

С11 

=  10,16  кА, 

I

С21

  =  10,42  кА, 

I

С12

  =  2,24  кА, 

I

С22

 = 2,26 кА и 

t

ПДоткл

 = 2,1 с.  

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Зимин  К.А.,  Рубцова  Н.Б.,  Ряб-

ченко  В.Н.,  Токарский  А.Ю.  Токи 

в грозозащитном тросе воздушной 

линии  электропередачи  при  одно-

фазных  коротких  замыканиях  / 

Методические  вопросы  исследо-

вания надежности больших систем 

энергетики:  Вып.  69.  Надежность 

развивающихся систем энергетики. 

В 2-х книгах. Книга 2. Отв. ред. Н.И. 

Воропай. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 

2018. С. 247–256. 

2.  Zimin K., Rubtsova N., Riabchenko V.,

Tokarskskiy A.  Currents  in  the  over-

head  transmission  line  lighting  wire 

in  case  of  single-phase  short  cir-

cuit.  E3S  Web  of  Conferences  69, 

02010  (2018)  Green  Energy  and 

Smart  Grids  2018.  URL:  https://doi.

org/10.1051/e3sconf/20186902010.

3.  Костенко  М.В.,  Перельман  Л.С., 

Шкарин  Ю.П.  Волновые  процессы 

и  электрические  помехи  в  много-

проводных линиях высокого напря-

жения. М.: Энергия, 1973. 272 с.

4.  Костенко М.В. Приближенные фор-

мулы для определения модуля со-

противления между линиями с уче-

том  конечной  проводимости  зем-

ли / Защита устройств связи и сиг-

нализации  от  влияния  электро-

технических  установок  высокого 

напряжения.  М.:  Госэнергоиздат, 

1959. 335 с.

5.  Цицикян Г.Н. Электромагнитная со-

вместимость  в  электроэнергетике. 

СПб: «Элмор», 2007. 184 с. 

REFERENCES

1.  Zimin  K.A.,  Rubtzova  N.B.,  Ryab-

chenko V.N., Tokarskiy A.Yu. Currents 

in  the  ground  wire  of  an  overhead 

transmission line at phase-to-ground 

faults  /  Methodical  aspects  of  reli-

ability study of large energy systems: 

Issue  69.  Reliability  of  developing 

electric systems. In 2 books. Book 2. 

Voropay  N.I.,  editor-in-chief.  Irkutsk, 

Melentiev  Energy  Systems  Insti-

tute. Siberian Branch of the Russian 

Academy  of  Sciences  Publ.,  2018, 

pp. 247–256. (In Russian)

2.  Zimin K., Rubtsova N., Riabchenko V.,

Tokarskskiy A.  Currents  in  the  over-

head  transmission  line  lighting  wire 

in  case  of  single-phase  short  cir-

cuit.  E3S  Web  of  Conferences  69, 

02010  (2018)  Green  Energy  and 

Smart  Grids  2018.  URL:  https://doi.

org/10.1051/e3sconf/20186902010.

3.  Kostenko M.V., Perelman L.S., Shka-

rin  Yu.P.  Wave  processes  and  elec-

trical  disturbances  in  multi-wire  HV 

transmission lines. Moscow, Energiya 

Publ., 1973. 272 p. (In Russian)

4. Kostenko M.V. Approximate formulae 

for  determination  of  the  resistance 

module between lines with regard to 

fi nite ground conductivity / Protection 

of  communication  and  alarm  equip-

ment  against  electromechanical  HV 

installation  impact.  Moscow,  Gosen-

ergoizdat Publ., 1959. 335 p. (In Rus-

sian)

5. Tsitsikyan G.N. Electromagnetic com-

patibility in power engineering. Saint 

Petersburg, Elmor Publ., 2007. 184 p. 

(In Russian)


Читать онлайн

В статье рассмотрены алгоритмы одновременного расчета токов короткого замыкания (КЗ) и токов, создаваемых в заземленном на каждой опоре грозозащитном тросе (ГТ), при КЗ на опору воздушной линии (ВЛ) электропередачи, а также на землю, минуя опору.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»