Развитие теоретических и экспериментальных методов анализа надежности грозозащиты подстанций и разработка рекомендаций по повышению надежности работы высоковольтных сетей

Главной целью данного проекта является разработка новых методов и алгоритмов анализа волновых процессов в уточненных схемах замещения высоковольтных линий и подстанций, а также проведение экспериментальных исследований импульсных процессов на действующих объектах энергетики, позволяющих кардинально повысить достоверность результатов анализа грозозащиты подстанций и разработать рекомендации по совершенствованию защиты от перенапряжений. НИР будет выполняться творческим коллективом, состоящим из сотрудников следующих организаций: Центр физико-технических проблем энергетики Севера Учреждение Российской академии наук Кольского научного центра РАН (ЦФТПЭС КНЦ РАН), Кафедра техники высоких напряжений Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбГТУ), Кафедра теоретических основ электротехники СПбГТУ, Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (НИИПТ), Научно-производственная фирма Электротехника: наука и практика (НПФ ЭЛНАП).

Проблема грозозащиты оборудования открытых распределительных устройств (ОРУ), к которым приходят воздушные линии электропередачи (ВЛ), не теряет своей актуальности, так как появляется новое оборудование, новые защитные аппараты. Для большинства нестандартных схем подстанций, схем с новым оборудованием, прежде всего с нелинейными ограничителями перенапряжений, для ситуаций, когда условия окружающей среды и параметры ВЛ отличаются от принятых в ПУЭ, единственно верным путем является численное моделирование грозовых перенапряжений с целью определения показателей надежности грозозащиты подстанций, рекомендуемые величины которых приведены в РД. Численному моделированию распространения волн в длинных линиях посвящена обширная литература. Однако при анализе эффективности защиты высоковольтного оборудования подстанций от грозовых волн, набегающих с линий, имеется еще много моментов, требующих дальнейшей проработки. Данная система лишь приближенно соответствует теории длинных линий. На подходах высоковольтные линии обычно имеют неоднородную по длине конфигурацию, при высоких удельных сопротивлениях грунта необходим одновременный учет частотных зависимостей продольных сопротивлений многопроводных линий и нелинейных характеристик поперечных их проводимостей, заземления опор в микросекундном диапазоне времен нельзя эквивалентировать постоянными во времени параметрами. Множество участков ошиновки подстанций различной длины, размещенных на разных высотах и под разными углами, имеют отличающиеся друг от друга параметры. Сравнительно небольшой длины спуски к оборудованию вообще проходят вертикально по отношению к уровню земной поверхности. В таких ситуациях возможно влияние концевого эффекта. Кроме того, фронты набегающих волн в некоторых случаях могут составлять доли микросекунд, а это уже требует учета излучения. И, наконец, модели самих высоковольтных аппаратов недостаточно обоснованы. Замена их входными емкостями базируется на ограниченном числе экспериментов. Расчетные методики чаще всего отсутствуют. Последний аспект касается моделирования контура заземления подстанций в импульсном режиме. Имеются эксперименты, подтверждающие необходимость учета локального сопротивления заземления для ряда аппаратов подстанции, и численные оценки, свидетельствующие о возможном снижении эффективности защитных аппаратов в этих случаях. Однако экспериментальные исследования, подтверждающие влияние процессов в контуре заземления на работу защитных аппаратов, до сих пор отсутствовали.