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
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
2
места
КЗ
на
землю
фазы
С
2
ВЛ
220
кВ
,
работающей
в
режиме
ХХ
на
стороне
ПС
1
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
2
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
2
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
2
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
2
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
2
места
КЗ
на
землю
фаз
С
1
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
98
J
.
0
(
Z
S
2
+ 15
Z
C
2Π
+ 15
Z
3Π
+
R
D
+
R
3
Y
Π
C
) +
J
.
1
(
R
3
Y
Π
C
+
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
J
.
2
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) + ... +
J
.
15
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
J
.
16
(
Z
S
2
+
R
D
+ 15
Z
3Π
+
R
3
Y
Π
C
+ 15
Z
C
1
C
2
) =
E
.
C
2
J
.
0
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
J
.
1
(
Z
T
Π
+
R
3
Y
+
Z
3Π
+
R
3
Y
Π
C
) –
–
J
.
2
R
3
Y
+
J
.
16
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
J
.
0
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) –
J
.
1
R
3
Y
+
J
.
2
(
Z
T
Π
+ 2
R
3
Y
+
Z
3Π
) –
–
J
.
3
R
3
Y
+
J
.
16
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
.......................................
(1)
J
.
0
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) –
J
.
13
R
3
Y
+
J
.
14
(
Z
T
Π
+ 2
R
3
Y
+
Z
3Π
) –
–
J
.
15
R
3
Y
+
J
.
16
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
J
.
0
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) –
J
.
14
R
3
Y
+
J
.
15
(
Z
T
Π
+
Z
NE
+
Z
3Π
+
+
R
3
Y
) +
J
.
16
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
J
.
0
(
Z
S
2
+ 15
Z
C
1Π
+ 15
Z
3Π
+
R
D
+
R
3
Y
Π
C
) +
J
.
1
(
R
3
Y
Π
C
+
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
J
.
2
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) + ... +
J
.
14
(
Z
3Π
+
+
Z
TC
1
) +
J
.
15
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) +
J
.
16
(
Z
S
2
+ 15
Z
C
1Π
+
+ 15
Z
3Π
+
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
1П
+
jX
LC
1П
=
Z
C
2П
=
R
C
2П
+
jX
LC
2П
=
0,02433 +
j
0,23388 Ом;
Z
ТП
=
R
ТП
+
jX
L
ТП
= 0,0667 +
j
0,2422 Ом;
Z
3П
= 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
2
места
КЗ
на
опору
фазы
С
2
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
2Π
+
Z
3Π
+
R
D
+
R
3
Y
+
R
3
Y
Π
C
] +
J
.
2
(
R
3
Y
Π
C
+
+
Z
3Π
+
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
3Π
+
+
Z
C
1
C
2
) =
E
.
C
2
;
J
.
1
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
R
3
Y
+
Z
TC
2
) +
J
.
2
(
Z
T
Π
+
R
3
Y
+
Z
3Π
+
+
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
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
–
J
.
1
R
3
Y
–
J
.
2
R
3
Y
+
J
.
3
(
Z
T
Π
+ 2
R
3
Y
+
Z
3Π
) –
J
.
4
R
3
Y
+ 0 +
+ ... + 0 + 0 +
J
.
144
(
Z
3Π
+
R
3
Y
+
Z
TC
2
) +
J
.
145
(
Z
3Π
+
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
3Π
) +
+
J
.
144
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
)
+
J
.
145
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
1
) = 0;
Рис
. 6.
Схема
одновременного
КЗ
на
землю
фаз
С
1
и
С
2
в
конце
15-
го
пролета
от
ПС
2
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
99
–
J
.
1
(
R
3
Y
+
R
D
) –
J
.
2
R
3
Y
+
+
J
.
3
(
R
3
Y
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
+
J
.
4
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
+
J
.
5
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) + ... +
+
J
.
141
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
+
J
.
142
(
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
+
J
.
143
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
2
) +
+
J
.
144
[
Z
S
1
+ 141(
Z
C
2Π
+
+
Z
3Π
) +
R
D
+
R
3
Y
+
R
3
Y
Π
C
] +
+
J
.
145
(
Z
S
1
+
R
3
Y
Π
C
+ 141
Z
3Π
+
+ 141
Z
C
1
C
2
) = –
E
.
C
1
J
.
1
(
Z
S
2
+
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
C
1
C
2
) +
+
J
.
2
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
1
) +
+
J
.
3
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) +
J
.
4
(
Z
3Π
+
+
Z
TC
1
) + ... +
J
.
141
(
Z
3Π
+
+
Z
TC
1
) +
J
.
142
(
Z
3Π
+
Z
TC
1
) +
+
J
.
143
(
R
3
Y
Π
C
+
Z
3Π
+
Z
TC
1
) +
+
J
.
144
(
Z
S
1
+
R
3
Y
Π
C
+ 141
Z
3Π
+
+ 141
Z
C
1
C
2
) +
J
.
145
[
Z
S
2
+
Z
S
1
+
+ 142(
Z
C
1Π
+
Z
3Π
) + 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
2
на
опору
1-
го
от
ПС
2
пролета
Рис
. 8.
Гистограммы
изменения
модулей
токов
при
КЗ
фазы
С
2
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
2
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
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
1
и
С
2
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
2
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
2
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
2
на
опору
1÷5-
го
, 10-
го
, 15-
го
,
20-
го
, 30-
го
и
40-
го
пролета
со
стороны
ПС
2
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
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
1
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
1
и
С
2
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
102
Рис
. 15.
Гистограммы
изменения
модулей
токов
в
ГТ
и
фазах
ВЛ
220
кВ
при
одновременном
КЗ
фаз
С
1
и
С
2
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)
Оригинал статьи: Токи, создаваемые в заземленном на каждой опоре грозозащитном тросе, при коротком замыкании на опору или на землю, минуя опору
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.
