По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.311

Моделирование наведенных напряжений, создаваемых линиями электропередачи «провод-земля»

Буякова Н. В. канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Ангарский государственный технический университет, г. Ангарск
Крюков А.В. д-р техн. наук, профессор, Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск
Нгуен Ты аспирант, магистр техники и технологии, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск

При работе на отключенных воздушных линиях электропередачи (ЛЭП), вблизи которых расположены функционирующие ЛЭП, электротехнический персонал может получать электротравмы из-за воздействия наведенных напряжений, величины которых могут превышать допустимые значения. При наличии заземлений эти величины определяются, в основном, магнитным влиянием работающих линий, которое связано с появлением продольных ЭДС в замкнутых контурах за счет переменного магнитного поля. Наибольшие ЭДС имеют место при протекании значительных токов в земле, что характерно для однопроводных ЛЭП, использующих землю в качестве обратного провода. Такие линии могут применяться в системах электроснабжения потребителей агропромышленного комплекса, а также для обеспечения электрической энергией объектов, расположенных в удаленных от сетей электроэнергетических систем (ЭЭС) районах. Для обеспечения электробезопасности персонала при возможном воздействии наведенных напряжений применяются специальные мероприятия, выбор которых в условиях цифровизации электроэнергетики должен осуществляться на основе применения компьютерных технологий. Такие технологии могут быть реализованы на базе методов и средств моделирования ЭЭС, разработанных в Иркутском государственном университете путей сообщения. В статье представлены результаты компьютерных исследований, направленных на разработку методики определения наведенных напряжений, создаваемых линиями электропередачи «провод-земля».

Литература:

1. Мисриханов М.Ш., Мирзаабдула= ев А.О. Анализ причин несчастных случаев и мер защиты от наведенного напряжения на воздушных линиях электропередачи // Электрические станции. – 2008. – № 11. – С. 44–49.

2. Вантеев А.И. И снова о наведенных напряжениях // Энергетик. – 2017. – № 8. – С. 22–26.

3. Висящев А.Н., Клепиков С.А., Щербаков А.В. и др. О безопасности производства работ на ВЛ, находящихся под наведенным напряжением // Энергетик. – 2010. – № 2. – С. 18–22.

4. Шуманская Е.В., Голдобин Д.А. Расчет наведенных напряжений на отключенных фазах и параллельных ВЛ с помощью метода модальных волновых каналов // Энергетик. – 2018. – № 3. – С. 35–38.

5. Монахов А.Ф., Дегтяренко Е.А, Данилов Д.Б. О возможности снижения наведенного напряжения на месте проведения ремонтных работ // Электрические станции. – 2016. – № 3 (1016). – С. 44–46.

6. Куликов А.Л., Мирзаабдуллаев А.О. Об оценке наведенного напряжения на воздушных линиях электропередачи // Энергетик. – 2013. – № 8. – С. 12–15.

7. Flavius Dan Surianu. Determination of the Induced Voltages by 220 kV Electric Overhead Power Lines Working in Parallel and Narrow Routes // Measurements on the Ground and Mathematical Model. Wseas transactions on power systems. – 2009. – Issue 8. – Vol. 4. – Рр. 264–274.

8. Induced voltages on overhead line by return strokes to grounded wind tower considering horizontally stratified ground / M.E.M. Rizk, E.A. Badran, M.H.Abdel-Rahman, M. Lehtonen, F. Mahmood // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. – 2016. – Vol. 58. – No. 6. – Рр. 1728–1738.

9. Analysis of Induced Voltage of Parallel UHV Double-circuit AC Transmission Lines / Yihua Luo, Hongxin Ren, Qingjiang Han, Huiqi Li, Hongchun Wang, xin Guo, Quan Zhou // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 452 (2018) 032084.

10. Budnik K., Machczyński W., Szymenderski J. Voltage induced by currents in power-line sagged conductors in nearby circuits of arbitrary configuration // Archives of electrical engineering. – 2015. – Vol. 64 (2). – Рp. 227–236.

11. Al-Badi A.H., Metwally I.A. Induced Voltages on Pipelines Installed in Corridors of AC Power Lines // Electric Power Components and Systems. – 2006. – Vol. 34. – Issue 6. – Рp. 671–679.

12. Воротницкий В.Э. Цифровизация в экономике и электроэнергетике // Энергетик. – 2019. – № 12. – С. 6–14.

13. Василенко Я.В. Цифровизация российской электроэнергетики: современное состояние и перспективы развития // Проблемы российской экономики на современном этапе. – М., 2020. – С. 105–111.

14. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. – Иркутск: Изд-во ИГУ, 2005. – 273 с.

15. Имшенецкий В.М., Рожавский С.М. Сельские электрические сети. – М.: Колос, 1970. – 392 с.

16. Корчагин П.Т. Электроснабжение удаленных сельскохозяйственных потребителей по однопроводной сети 10 кВ: автореф. дис. канд. техн. – Зерноград, 2016. – 20 с.

17. Helwig A., Ahfock T. Extending SWER line capacity // IEEE Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC). – 2013.

18. Kavi M., Mishra Y., Vilathgamuwa D.M. Detection and identification of high impedance faults in single wire earth return distribution networks // IEEE Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC). – 2016.

19. Wolfs P.J., Hosseinzadeh N., Senini S.T. Capacity Enhancement for Aging Distribution Systems using Single Wire Earth Return // IEEE Power Engineering Society General Meeting. – 2007.

20. Brooking T.R., Janse van Rensburg N., Fourie R. The improved utilisation of existing rural networks with the use of intermediate voltage and single wire earth return systems // IEEE 3D Africon Conference. Africon 92 Proceedings (Cat. No. 92CH3215). – 1992.

21. Wolfs P.J. Capacity improvements for rural single wire earth return systems // IEEE International Power Engineering Conference. – 2005.

22. Bakkabulindi G., Hesamzadeh M.R., Amelin M., Izael P. Da S. Models for conductor size selection in Single Wire Earth Return distribution networks // IEEE. Africon. – 2013.

23. Kashem M.A., Ledwich G. Distributed generation as Voltage support for single wire Earth return systems // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2004. – Vol. 19. – Issue 3.

24. Nkom B., Baguley C., Nair N.-K.C. Single Wire Earth Return Distribution Grids: A Panacea for Rapid Rural Power Penetration in Africa via Regulatory Policy Transfer // IEEE PES/IAS PowerAfrica.

25. Ledwich G. Distributed generation as voltage support for single wire earth return systems // IEEE Power Engineering Society General Meeting. – 2004.

26. Nkom B., Taylor A.P.R., Baguley C. Narrowband Modeling of Single-Wire Earth Return Distribution Lines // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2018. – Vol. 33. – Issue 4.

27. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем электроснабжения с трехфазно-однофазными преобразователями // Вестник ИрГТУ. – 2018. – Т. 22. – № 5. – С. 122–133.

28. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Трехфазно-однофазные системы электроснабжения с преобразователями Штейнмеца // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2018. – № 3 (59). – С. 98–107.

29. Carson I.R. Wave propagation in overhead wires with ground return // Bell Systems Technical Journal. – 1926. – Vol. 5. – Issue 4. – Pр. 539–554.

30. Костенко М.В., Перельман Л.С., Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. – М.: Энергия, 1973. – 272 с.

31. Костенко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л., Ефремов И.А. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения. – Л.: Наука, 1988. – 302 с.

32. Мисриханов М.Ш., Токарский А.Ю. Учет проводимости земли при определении ЭДС, наведенных в параллельных воздушных линиях электропередачи // Электро. – 2010. – № 3. – С. 13–18.

33. Наведенные продольные напряжения в параллельных воздушных линиях электропередачи / М.Ш. Мисриханов, С.Г. Мурзин, В.Н. Седунов [и др.] // Известия Самарского научного центра РАН. – 2012. – Т. 14. – № 5 (3). – С. 808–814.

На многих участках трасс линии электропередачи могут сближаться; при этом возникает проблема защиты персонала, выполняющего работы на отключенных ЛЭП, от воздействия наведенных напряжений [1–11]. Это связано с тем, что электромагнитные поля включенных линий могут создавать опасные напряжения на линии, выведенной в ремонт. Чтобы обеспечить безопасную работу персонала в таких ситуациях, применяют специальные мероприятия, в основном базирующиеся на применении стационарных и переносных заземлителей. Величины наведенных напряжений зависят от большого числа различных факторов:

• конструкций и режимов работы включенных линий;

• траектории сближения, при этом смежные ЛЭП могут располагаться параллельно или сближаться под углом; в сложных ситуациях трасса сближения может включать параллельные и косые участки;

• расстояний между смежными ЛЭП и протяженностей участков сближения;

• схем заземления ЛЭП, выведенной в ремонт;

• сопротивлений грунтов на участках трасс сближения.

Поэтому для адекватного определения наведенных напряжений необходимо применять компьютерные модели, обеспечивающие корректный учет всех влияющих факторов. Решение задачи создания таких моделей приобретает особую актуальность в условиях реализуемой в настоящее время цифровизации электроэнергетики [12, 13]. Такие модели могут быть сформированы на базе методов и средств моделирования электроэнергетических (ЭЭС), разработанных в ИрГУПСе [14].

Большие величины напряжений имеют место при протекании значительных токов в земле, что характерно для однопроводных ЛЭП, использующих землю в качестве обратного провода [15–26]. Такие линии могут применяться в системах электроснабжения потребителей агропромышленного комплекса [15, 16], а также для обеспечения электрической энергией объектов, расположенных в удаленных от сетей ЭЭС районах.

Ниже представлены компьютерные исследования, направленные на разработку методики определения наведенных напряжений, создаваемых линиями электропередачи «провод-земля».

Для Цитирования:
Буякова Н. В., Крюков А.В., Нгуен Ты, Моделирование наведенных напряжений, создаваемых линиями электропередачи «провод-земля». Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: