По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31.016

Математическое моделирование грозозащиты распределительных сетей среднего напряжения

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ — филиал ФГУП «РФЯЦ — ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва
Смирнова Т. С. нач. группы, ВЭИ — филиал ФГУП «РФЯЦ — ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Разработана математическая модель для распределительной сети 10–35 кВ для исследования защиты от перенапряжений при грозе и ЭМИ. Модель на основе метода бегущих волн позволяет адекватно выявить ВЧ-процессы в линиях и на подстанциях, учесть их характеристики, схему и параметры защитного устройства. Показано, что защитное устройство ЗУ класса 10 кВ при наличии УЗИП даже в условиях неблагоприятных компоновок (для ВЛ 35 кВ) выполняет свои защитные функции при воздействии грозы и ЭМИ. Возможные направления применения УЗИП связаны как с его установкой на подстанции, так и для применения в распределенной системе защиты ответственных линий, подходов к объекту, а также при неблагоприятных условиях (горы, водные преграды, платформы и др.).

Литература:

1. Руководство по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. РД 153–34.3–35.125–99.

2. ГОСТ 1516.1–7 (99). Электрооборудование переменного тока на напряжение от 3–500 кВ.

3. Технические условия на ОПН 10–750 кВ. ТУ 3414-0хх-59432500–2006.

4. Электротехнический справочник, т. 3, кн. 1, под ред. И. Н. Орлова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

5. ATP Rule Book, Canadian/American EMTP User Group.

6. ГОСТ 30804.4.2–2013 (МЭК 61000‑4‑2‑2:2008). Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний.

7. ГОСТ IEC 61000‑4‑5‑2017. Межгосударственный стандарт. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4–5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения.

8. ГОСТ IEC 61000‑4‑6‑2022. Межгосударственный стандарт. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4–6. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными полями.

9. ГОСТ Р МЭК 62305‑4‑2016. Защита от молнии.

10. IEC/TR 61000‑1‑5:2004. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Ч. 1–5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения.

11. Шульга Р. Н., Смирнова Т. С. Защита от перенапряжений распределительных подстанций среднего напряжения. — В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

12. Шульга Р. Н., Смирнова Т. С. Защита от перенапряжений РЗА и РЭА. — Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. — 2025. — №4. — С. 30–43.

13. Шульга Р. Н., Смирнова Т. С. Газовые и вакуумные разрядники для коммутации и защиты от импульсных перенапряжений. — В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

14. Шульга Р. Н., Смирнова Т. С. Ключи на основе динисторов малой и большой мощности. — В редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

15. SIOV metal oxide varistors, Application notes, Janyary 2018, Epcos AG.

Распределительные сети 6–35 кВ, входящие в состав МРСК, составляют 2,1 млн км, число подстанций — около 450 тыс., установленная мощность трансформаторов — 371 ГВА. Рост за последние годы числа системных аварий и отключений потребителей приводят к значительным ущербам для экономики. Ущерб от аварии 23–25 мая 2005 г. в Москве и области превысил 2,5 млрд руб, ущерб от аварии 20 августа 2010 г. в С.‑­Петербурге составил примерно 0,3 млрд руб. Отключение из‑за ледяного дождя в канун 2011 года привело к ущербу свыше 1 млрд руб. Ущерб от недоотпуска электроэнергии в перерасчете на недобытую нефть по данным компании «ЛукойлЭнергосервис» составил за четыре года 3 млрд руб, а по стране — 13 млрд руб.

Указанные ущербы связаны с износом оборудования (до 80%) и в значительной мере обусловлены недостаточной грозоупорностью распределительных сетей.

Для особо ответственных потребителей подобные отключения вообще недопустимы либо они должны быть ограничены по длительности и частоте возникновения.

Существующие подходы к грозозащите сетей 6–35 кВ, изложенные в [1], на наш взгляд, недостаточны, особенно с учетом инновационных средств и новых технологий, к которым относятся компактные линии, реклоузеры, распределенная грозозащита линий с помощью ОПН, совмещение линейных изоляторов с ОПН и др. мероприятия. Кроме того, в связи с появлением новых технических средств воздействий в виде мощных импульсов ЭМИ ВЯВ и сверхширокой полосы (СШП) появляются перенапряжения вплоть до частоты свыше 1 ГГц с амплитудой, сопоставимой с разрядом молнии.

В общем случае повышение надежности и грозоупорности указанных сетей требуют разработки устройств грозозащиты с учетом РЗА и РЭА.

Предлагаемое к рассмотрению защитное устройство ЗУ в составе ограничителей перенапряжений ОПН и разрядника вакуумного управляемого РВУ должно обеспечить защиту от внутренних и грозовых перенапряжений, а также мощного электромагнитного импульса ЭМИ как оборудование подстанции, так и самих ОПН.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Смирнова Т. С., Математическое моделирование грозозащиты распределительных сетей среднего напряжения. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2025;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: