Улучшение эксплуатационных характеристик высоковольтных электротехнических комплексов с учетом электромагнитной совместимости

Повышение надежности и качества электроснабжения промышленности страны влечет за собой разработку и строительство новых линий электропередач и подстанций с дорогостоящим и ответственным оборудованием. Это в значительной мере относится к сетям высокого напряжения 110 т- 750 кВ. В их эксплуатации существенным фактором улучшения эксплуатационных характеристик и, прежде всего, повышения надежности является обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) при воздействии кратковременных импульсных грозовых и внутренних перенапряжений. Наряду с длительным рабочим напряжением они воздействуют на изоляцию электрооборудования, приводя к постепенной или единовременной выработке ее ресурса. И в том, и в другом случае эти процессы являются причиной аварий, иногда с тяжелыми последствиями.

Особую значимость приобретает проблема ЭМС при решении задач обеспечения надежности защиты от перенапряжений электрооборудования сетей 110 -г- 750 кВ, такого, как силовые и измерительные трансформаторы, коммутационные аппараты, реакторы и др. Как показывает анализ, доля нарушений ЭМС, которую можно отнести на счет перенапряжений и специфики электромагнитных процессов, связанных с нарушениями ЭМС в общем потоке отказов электрооборудования 110 -г- 750 кВ превышает 35 -s- 40%.

Эти положения в силу масштабов, условий развития и влияния энергетики на другие отрасли экономики имеют особо важное значение. Обеспечение надежности и качества электроснабжения потребителей накладывает особые требования на разработку и создание надежных схем защиты от внешних (грозовых) и внутренних перенапряжений. Поэтому для оценки работоспособности и надежности сетей 110 -f 750 кВ необходима реализация методов анализа и математических моделей переходных процессов, как на самой подстанции, так и на подходе к ней на воздушной линии, включая процессы в заземляющих и защитных устройствах и др.

В условиях сетей 110 -г 750 кВ математические и другие виды моделей названных электроустановок и процессов в них значительно усложняются за счет необходимости учета конструктивной специфики электрооборудования, явлений характерной деформации волн грозовых и внутренних перенапряжений в многопроводных линиях под действием импульсной короны и поверхностного эффекта в многослойной земле и проводах, конструктивных особенностей линий на подходе к подстанции, различия в величинах сопротивлений заземления опор линии на подходе, протяженности заземлителей на подстанции и др.

Показатели надежности защиты подстанций от перенапряжений при определении с точки зрения теории ЭМС граничных условий помеховоспри-имчивости в значительной мере зависят от перечисленных выше факторов. Это относится как к грозозащите, так и к защите от внутренних, прежде всего, коммутационных перенапряжений.

В анализе грозозащиты эти граничные условия получили название в плоскостном варианте — «кривая опасных волн» (КОВ). В трехмерном вариантеиспользуется понятие «объем опасных волн» (ООВ), где к плоскостным координатам КОВ (амплитуда — крутизна фронта волны перенапряжения) добавляется пространственная координата — удаленность точки удара молнии.

Внутри КОВ и ООВ расположены все возможные безопасные, а внеопасные сочетания этих параметров. Сами КОВ и ООВ, как уже говорилось выше, являются границами помеховосприимчивости. Интегрирование внутри этих областей соответствующих плотностей вероятности дает вероятное число появления опасных воздействий на исследуемом оборудовании, значительно менее отличающееся от данных опыта эксплуатации по сравнению с директивными методами.

Аналогично для внутренних перенапряжений необходимо определять граничные условия ЭМС в виде вероятностных оценок на основе распределений кратностей перенапряжений для характерных видов коммутационных, феррорезонансных и других процессов, возникающих как в существующих, так и в проектируемых сетях 110 + 750 кВ.

Таким образом, для решения проблемы ЭМС при воздействии перенапряжений в сетях 110 т- 750 кВ необходимо разработать неформальное и формальное определение задачи, теоретические и практические критерии ее решения и технические оценки для наиболее важных электроустановок и аппаратов. Эти положения являются научным обоснованием мероприятий, средств и рекомендаций по повышению надежности электрических сетей и систем электроснабжения, которые формулируются в диссертации.

Сказанное выше определяет актуальность проблемы и основных направлений данной работы.

Для формулирования цели и задач диссертационной работы проведен анализ исследований надежности электрических сетей 110 + 750 кВ.

В эксплуатации на изоляцию линий и электрооборудования подстанций воздействуют длительное рабочее напряжение и кратковременные перенапряжения, поэтому с самого начала развития электрических сетей и систем электроснабжения их максимально оснащали аппаратами и средствами защиты от перенапряжений. Большое внимание при этом уделяется грозозащите или защите от атмосферных перенапряжений, что находит отражение в «Руководящих указаниях по защите от перенапряжений», изданных в различные годы несколькими изданиями [1−3,10,11].

Однако и в последних официальных документах [1,2] в вопросах грозозащиты недостаточно учтены особенности и опыт, накопленные при эксплуатации электрических сетей.

В настоящее время при выполнении действующих правил устройств электроустановок ГТУЭ [3] защита от прямых ударов молнии (ПУМ) в подстанцию отличается весьма высокой надежностью, на порядок и выше превосходящей надежность защиты от грозовых волн, набегающих на подстанцию с линий электропередач. Поэтому уточненная оценка надежности защиты линий электропередачи и подсганционного оборудования 110 + 750 кВ от волн, набегающих с линий, является актуальной проблемой при их проектировании, эксплуатации [8,9], техническом перевооружении и реконструкции.

Поэтому, в связи с качественными и количественными изменениями функций 110−5- 750 кВ, условий их работы и необходимостью учета специфики отраслей (например, добычи и транспорта нефти и газа и многих других), в их защите от перенапряжений необходима реализация новых возможностей и способов применения современных защитных аппаратов (нелинейных ограничителей перенапряжений — ОПН и, в определенной мере, вентильных разрядников — РВ), в том числе с выносом их на линию электропередачи в виде подвесных конструкций и каскадных схем грозозащиты. Также весьма перспективно, особенно в условиях сетей 110 + 750 кВ, применение новых систем тросовой защиты с ограниченной длиной тросовых подходов, отказом от них вообще [2,6,7]. Последнее обстоятельство связано с авариями, вызванными обрывами тросов вследствие коррозии и роста токов короткого замыкания.

Рассмотренные выше положения были сформулированы на основе проведенного обзора и анализа основных теоретических результатов и соответствующих технических решений по актуальным проблемам ЭМС электрооборудования 110 + 750 кВ, изложенных в работах таких известных ученых и исследователей, как: Г. Н. Александров, Дж. П. Бикфорд, В. В. Бургсдорф, A.JI. Виткин, А. А. Горев, В. Г. Гольдштейн, А. К. Горюнов, Н. И. Гумерова, Ч. М. Джуварлы, Е. В. Дмитриев, В. В. Ершевич, Б. В. Ефимов, А. Зоммер-фельд, К. П. Кадомская, Е. И. Казачкова, В.В. Коген-Далин, М. В. Костенко, С. В. Крылов, Г. С. Кучинский, JI.E. Машкиллейсон, Н. А. Мельников, С. Д. Мерхалев, А. В. Миролюбов, Ю. А. Михайлов, Н. Мюлине, A.M. Некрасов, И. Ф. Половой, Д. В. Разевиг, Дж. Р. Рид, С. С. Рокотян, JI.H. Сиротинский, Г. А. Славин, В. И. Попков, А. И. Таджибаев, Н. Н. Тиходеев, Ф. Х. Халилов, А. Н. Шеренцис, С. С. Шур, А. И. Якобе, R.G. Wasley, L.M.Wede-pohl, W.H.Wise и многих других исследователей.

Основные положения по защите подстанций и линий электропередачи от перенапряжений, закрепленные ПУЭ и Руководящими указаниями по грозозащите [1−5,10,11], основаны на теоретическом анализе развития перенапряжений, связанных с распространением электромагнитных волн вдоль системы проводов линий и ошиновки. Следует в этой связи отметить общее решение для электромагнитного поля провода в однородной среде (А. Зоммерфельд [9,18]), точные и приближенные решения волновых полей линий электропередачи, полученные и развитые в дальнейшем в работах [9,19−24], результаты исследований на физических моделях и натурных измерений [2,6,7].

Это дало возможность усовершенствовать схемы и критерии оценки защиты от перенапряжений подстанций 110 + 750 кВ [6,7,16,17] с учетом влияния различных физических и эксплуатационных факторов [25−27,30]. Значительным шагом в научно-технических представлениях о надежности защиты электроустановок сетей 110 + 750 кВ от перенапряжений и обеспечения ЭМС стали исследования волновых процессов распространения перенапряжений, проведенные с помощью анализаторов переходных процессов (АПП) [7,30−33,36]. Однако основные методические положения и допущения, принятые в этих исследованиях в структуре моделей и методах моделирования, не позволили ликвидировать расхождения расчетных оценок надежности защиты от перенапряжений в сетях 110 + 750 кВ с данными опыта их эксплуатации.

Дальнейшее развитие исследований волновых процессов в линиях и подстанциях позволило в [2,3,6,7,16−18] уточнить методику расчета надежности защиты подстанций от перенапряжений на основе общего анализа волнового процесса в комплексе «подстанция — отходящие линии» с определением вероятного числа опасных перенапряжений на электроустановках 110 + 750 кВ. Данная методика позволяет приблизить проектные рекомендации [1−3,18,24] по показателям надежности подстанции к данным эксплуатации.

Однако результаты исследований и их сопоставление с данными многолетних наблюдений, проведенных в сетях 110 + 750 кВ, приводят к выводам об имеющих место значительных расхождениях эксплуатационных данных о надежности защиты от перенапряжений подстанций и BJI 110 + 750 кВ.

В наибольшей мере это относится к обеспечению выполнения директивных документов по сопротивлениям заземлений линий и подстанций, эксплуатации заземляющих устройств, длин защищенных тросовых подходов и др. Кроме того, становится объективной необходимостью усовершенствование схем тросовой зашиты и размещения защитных аппаратов (РВ, ОПН).

Решение задач распространения волн вдоль проводов воздушных линий, ошиновки подстанций и заземлителей основано на законах Кирхгофа при моделировании названных элементов сети пассивными двухполюсниками [1,8,9,19−24]. При этом используется аппарат математического анализа волновых процессов, основанный на численных реализациях частотного, волнового методов [30−33,38], метода конечных разностей и др.

По результатам проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

Существующие схемы и средства защиты от перенапряжений электрооборудования сетей высокого напряжения в основном разработаны более полувека тому назад. Они отражали состояние технической оснащенности грозозащитными средствами, а также структуру и роль сетей того времени. Эти схемы приведены в [1,3−5,10,11]- Необходимость усовершенствования основных положений [1,3,5,10] и пересмотр некоторых рекомендаций по защите от перенапряжений как от грозовых, так и от внутренних перенапряжений стали очевидными.

Однако в проекте «Руководящих указаний» [13], которые в дальнейшем были выпущены в виде официального документа [11], эти проблемы в полной мере решения не нашли. Также были недостаточно учтены особенности и опыт эксплуатации сетей высокого напряжения.

Как отмечалось выше, в настоящее время линии 110, 150, 220 кВ (в ряде случаев 330 кВ) перестали играть роль магистральных, обычно служащих для связи между энергосистемами, а выполняют функции распределительных. При этом сокращается длина линий и растет относительная длина участков, защищенных грозозащитными тросами (приблизительно 1/3 протяженности).

Вместе с тем в эксплуатации наблюдается дефицит в тросах для вновь строящихся и замены при выходе их из строя на действующих линиях. Поэтому качественное изменение функций сетей высокого напряжения является еще одним аргументом в пользу пересмотра их защиты от перенапряжений. Необходима разработка и широкое внедрение таких схем защиты, мероприятий и средств, которые с точки зрения технико-экономической эффективности наилучшим образом обеспечивают выполнение современных требований обеспечения ЭМС и надежности энергоснабжения.

Прежде всего, это реализация принципов глубокого ограничения перенапряжений за счет корректного применения ОПН, каскадных схем их установки, ограничение длин тросовых подходов, применение новых схем подвеса тросов на опорах или отказ от них [2,6,7,32,68]. Последнее обстоятельство продиктовано участившимися авариями, вызванными обрывами тросов из-за интенсивной коррозии и роста токов короткого замыкания.

Потребность пересмотра схем защиты подстанций от перенапряжений вызвана также фактом недоиспользования защитных свойств вентильных разрядников. В этом отношении представляет интерес информация о срабатываниях РВ на подстанциях и о величинах токов через эти защитные аппараты.

По данным анализа и измерений [36,47] импульсные токи через РВ 110 кВ в основном находятся в пределах 0,1 -ь 2 кА. В то же время ток координации в сетях 110 кВ установлен 5 кА [1,10,11]. Кроме того, анализ данных счетчиков срабатывания РВ показал, что эти защитные аппараты при числе грозовых часов от 30 до 60 срабатывают в среднем по одному разу за полтора года на тупиковых подстанциях, за два года — на проходных подстанциях и за шесть летна многофидерных подстанциях.

И, наконец, в последние годы в ряде случаев, например, в нефтяной и газовой промышленности, надежность грозозащиты BJI110 кВ и выше, выполненной в соответствии с ПУЭ традиционным способом, не удовлетворяет эксплуатацию. Поэтому в таких сетях применяются нетрадиционные способы грозозащиты с установкой на линиях подвесных ОПН (ПОПН) [2,7,18].

Имеет место также ряд проблем, связанных с внутренними перенапряжениями на линиях и на изоляции электрооборудования подстанций 110* 750 кВ.

Эффективность тех или иных мер и мероприятий по защите от внутренних перенапряжений может быть проверена с помощью измерений в действующих сетях (при специальных опытах и с помощью автоматической регистрации).

Сказанное выше позволяет определить научное направление диссертации как разработку методов анализа грозозащиты ЛЭП и подстанций 110 ч- 750 кВ, а также средств и мероприятий, позволяющих повысить надежность электрооборудования 110 -г- 750 кВ при воздействиях перенапряжений. На основе подробного анализа проблем повышения надежности и обеспечения ЭМС электрооборудования сетей 110 * 750 кВ можно констатировать, что ряд теоретических и технических задач в этом направлении исчерпывающих решений не имеет. Это положение легло в основу определения цели и задач диссертации.

Целью диссертации является научная разработка методов повышения надежности электрооборудования сетей 110 * 750 кВ на основе исследований его электромагнитной совместимости в условиях интенсивных воздействий атмосферных и внутренних перенапряжений.

Для достижения поставленной цели в работе формулируются и решаются следующие научно-технические задачи.

• Определение критериальных оценок обеспечения ЭМС для реализации повышения надежности электрооборудования сетей 110 ч- 750 кВ при внешних и внутренних перенапряжениях.

• Разработка методики анализа волновых электромагнитных процессов для глубокого принудительного ограничения всех видов перенапряжений на электрооборудовании ЛЭП и подстанций в сетях 110 * 750 кВ.

• Уточненное определение условий работы ОПН как основного средства обеспечения ЭМС в сетях 110 * 750 кВ.

• Разработка технических решений и мероприятий по реализации основных технических показателей ЭМС для ОПН, сформулированных в виде технических условий и требований к ЗА различных уровней напряжения.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Математические модели и методы анализа электромагнитных волновых процессов для критериальных оценок обеспечения ЭМС сетях 110 -г 750 кВ при внешних и внутренних перенапряжениях.

• Научное обоснование решений, мероприятий и рекомендаций по повышению надежности электрооборудования электротехнических комплексов сетей 110 4−750 кВ.

• Научные принципы глубокого принудительного ограничения перенапряжений, мероприятия и результаты оптимизации защиты ЛЭП и подстанций сетей 110 ч- 750 кВ от атмосферных и внутренних перенапряжений.

Объектом исследования являются электроустановки сетей 110 -г- 750 кВ, работающие в разнообразных технологических, климатических и физических условиях (по концентрации, расположению, индивидуальным техническим особенностям и величинам нагрузок и генерации, интенсивности грозовой деятельности, гололеду, проводимости грунтов и др.), а также отдельные функционально связанные с ними устройства и электроустановки: заземляющие устройства, устройства защиты от перенапряжений и др.

Основные методы научных исследований. Научные исследования обеспечения ЭМС в работе основаны на теории физического и математического моделирования ЭМП в схемах грозозащиты электроснабжения виртуальных и реальных электротехнических комплексов сетей 110 -г 750 кВ, волновых процессов, методах теории вероятностей и математической статистики, теории случайных стационарных процессов, численных методах анализа установившихся и переходных процессов в электроустановках, частотном методе анализа и определения ЭМВ и реакций на них, методах топологического анализа и др.

Научная новизна определяется следующими результатами выполненных исследований.

• Разработка критериальных оценок обеспечения ЭМС сетях 110 -г 750 кВ при внешних и внутренних перенапряжениях на основе моделей процессов возникновения, распространения и воздействий всех видов перенапряжений и работы защитных средств.

• Обоснование методов и средств глубокого принудительного ограничения перенапряжений электроустановок сетей 110 750 кВ, основанных на оптимизации грозозащиты ЛЭП и подстанций от перенапряжений и мероприятиях по защите от внутренних перенапряжений.

• Методология определения условий работы ОПН как основного средства обеспечения ЭМС в СЭС НП, при квазистационарных, коммутационных и импульсных воздействиях.

• Научное обоснование основных технических показателей ЭМС для ОПН, сформулированное в виде технических условий и требований к ЗА различных стандартных и нестандартных уровней напряжения.

• Научное обоснование решений, мероприятий и рекомендаций по повышению надежности электроустановок сетей 110 + 750 кВ на основе сравнительного анализа традиционных, заложенных в ПУЭ и РУ, и нетрадиционных схем, способов и устройств грозозащиты.

Практическая ценность.

• На основе анализа состояния обеспечения ЭМС с помощью средств и мероприятий защиты от внешних и внутренних ЭМВ на электрооборудование и электроустановки 110 + 750 кВ показано, что надежность защиты от внешних и внутренних ЭМВ не в полной мере отвечает требованиям эксплуатации, а в некоторых случаях аппаратные способы ограничения внутренних ЭМВ в настоящее время отсутствуют.

• На основе разработанных математических моделей переходных процессов в схемах грозозащиты подстанций предприятиям электрических сетей предложены рекомендации для разработки мероприятий, обеспечивающих надежную эксплуатацию основного электрооборудования при интенсивных атмосферных и коммутационных электромагнитных воздействиях.

• Для улучшения обеспечения ЭМС рекомендована замена вентильных разрядников (РВ) подстанций на ОПН и внедрение каскадных схем грозозащиты, что одновременно ограничивает и грозовые, и внутренние ЭМВ, возникающие в оперативных и аварийных режимах.

• Изучены условия эксплуатации ОПН всех классов напряжения 110 750 кВ, разработаны рекомендации и технические требования к ним для обеспечения ЭМС электрооборудования и самих ОПН.

Результаты исследований предложены ОАО «Энергосетьпроект», ЗАО «Самарский Электропроект» и ОАО «Волжская МРК» для использования при проектировании и оптимизации эксплуатации сетей 110 -ь 750 кВ.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на Всероссийской научн.-техн. конф. ТГУ (Тольятти, 2004), на X и XI Международной научн.-техн. конференции «Радиотехника, электротехника и энергетика» МЭИ (ТУ) (Москва, 2004, 2005), на V Международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (Мариуполь, 2005), на XXVII сессии Всерос. научн. семинара АН РФ «Кибернетика электрических систем» (Новочеркасск, 2005), на VI Международной конф. «Современные средства защиты электрических сетей предприятий нефти и газа от перенапряжений» (Самара, 2007).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации в виде рекомендаций по применению новых средств защиты от перенапряжений, мероприятий, математического и программного обеспечения переданы для использования в практике проектирования систем электроснабжения ОАО «Проект-электро» (г. Самара) и ОАО «Самарский Электропроект» (г. Самара).

Разработанные методы моделирования и расчета волновых переходных процессов в схемах подстанций и систем электроснабжения используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные электроэнергетические системы» Самарского государственного технического университета, Петербургского энергетического института повышения квалификации, Самарской Государственной академии путей сообщения.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 печатных работах, в том числе в двух монографиях (Изд. «Энергоатомиздат»: Москва и «СамГТУ»: Самара), лично и в соавторстве.

Две работы опубликованы автором в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 196 с. основного текста и списка использованной литературы из 125 наименований.

6.4. Результаты исследования грозозащиты подстанций 500 -f 750 кВ.

Грозозащита изучалась для следующих подстанций 500 кВ:

• проходная подстанция с двумя силовыми трансформаторами (рис. П1−18);

• тупиковая подстанция с одним силовым трансформатором (рис. П1−19);

• многофидерная (четырехфидерная) подстанция с двумя силовыми трансформаторами (рис. П1−20).

Также исследована грозозащита подстанций 750 кВ:

• тупиковая подстанция с одним автотрансформатором (рис. П1- 21);

• проходная подстанция с двумя автотрансформаторами (рис. П1 -22);

• многофидерная подстанция с двумя трансформаторами (рис. П1 -23). Наиболее существенными выводами исследований для сетей 500 и 750 кВ являются следующие:

• при изменении I на тупиковой подстанции 500 кВ от 45 до 135 м значение Мр по варианту I (табл. 6.5) падает от 520 до 330 лет, что явно недопустимо для эксплуатации;

• установка дополнительного комплекта разрядников РВМК-500 (вариант II) улучшает грозозащиту приблизительно вдвое, но все равно показатель надежности остается еще низким;

• переход от тупиковой подстанции без РВМК-500 на линии к проходной также без РВМК-500 на двух отходящих линиях (вариант IV) улучшает грозозащиту также в 1,4 раза;

• установка по одному комплекту разрядников на отходящих линиях в дополнение к двум РВМГ-500, установленным в присоединениях автотрансформаторов, улучшает грозозащиту приблизительно в 3 раза;

• отсутствие вентильных разрядников на многофидерной подстанции при пВл ^ 4 обеспечивает показатель надежности порядка 60 лет, что вообще не допустимо для эксплуатации;

• подключение двух комплектов вентильных разрядников типа РВМГ-500 к присоединениям автотрансформаторов улучшает грозозащиту по сравнению с вариантом VI приблизительно в 6 раз. Однако в целом показатель надежности значительно ниже приемлемой в эксплуатации величины;

• грозозащита тупиковой подстанции при установке вентильных разрядников серии РВМГ-750 на автотрансформаторе (вариант 1, табл. 6.6) до расстояний? = 90 м показатель надежности составляет 400 лет, а при дальнейшем увеличении? резко уменьшается;

• установка дополнительного комплекта РВ типа РВМК-750 в линейной ячейке (вариант II, табл. 6.6) улучшает грозозащиту по сравнению с вариантом I на 80%;

• на проходных подстанциях с установкой по одному комплекту вентильных разрядников типа РВМГ-750 на присоединениях двух автотрансформаторов (вариант III) увеличивает показатель надежности до 600 лет;

• усиление варианта III путем подключения еще двух комплектов РВ типа РВМК на линиях (вариант IV по табл. 6.6) улучшает надежность грозозащиты проходной подстанции на 60%;

• многофидерная (трехфазная) подстанция 750 кВ с установкой РВ типа РВМГ-750 обладает достаточно высоким показателем надежности грозозащиты.

Основные варианты исследованных схем грозозащиты типовых подстанций 500 и 750 кВ приведены соответственно в табл. 6.5 и 6.6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основные практические и научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. В сетях 110 -г 750 кВ имеют место нарушения нормальной работы изоляции линий и электрооборудования подстанций, вызванные грозовыми и внутренними перенапряжениями. Это объясняется несоблюдением электромагнитной совместимости в высоковольтной электроэнергетике между изоляцией, перенапряжениями и основными защитными аппаратамивентильными разрядниками.

2. С целью обеспечения координации изоляции и электромагнитной совместимости могут быть успешно применены эффективные защитные аппараты — ОПН. Однако необоснованный выбор и размещение этих защитных аппаратов в эксплуатации приводят к негативным последствиям. Поэтому прогнозирование характеристик и правильная эксплуатация ОПН любого класса напряжения имеет большое значение.

3. Выбраны расчетные и обследованы типовые схемы грозозащиты подстанций с установкой разрядников Ш и II групп, в том числе комбинированных магнитно-вентильных разрядников (серии РВМК). Показано, что грозозащита по этим типовым схемам имеет низкую надежность, не отвечающую требованиям эксплуатации.

4. Амплитуда напряжения на изолированной нейтрали силового трансформатора в первую очередь определяется амплитудой приходящей грозовой волны и ВАХ разрядника, установленного на подстанции. Кроме того, она подчиняется той же функциональной зависимости от длины волны, что и до момента срабатывания РВ.

5. Грозовые перенапряжения представляют опасность для изоляции нейтрали силовых трансформаторов 110 4- 220 кВ, и поэтому ее необходимо защищать вентильными разрядниками или нелинейными ограничителями перенапряжений.

6. Защитные аппараты, установленные на подстанции, снижают величину напряжения в нейтрали, но она продолжает оставаться опасной для полной и облегченной изоляции нейтрали при приходе индуктированной волны по трем фазам и для полной и облегченной изоляции нейтрали при приходе волны после перекрытия по трем фазам и для облегченной изоляции при приходе волны по двум фазам.

7. Рост числа отходящих линий снижает величину напряжения в нейтрали, но при этом оно продолжает оставаться опасным для изоляции нейтрали силовых трансформаторов.

8. При неполнофазных включениях тупиковых линий с холостыми трансформаторами, имеющими изолированную нейтраль, в сети возможно возникновение феррорезонанса между нелинейной индуктивностью трансформатора и емкостью на землю невключившихся фаз.

9. Феррорезонанс возникает при следующих условиях: все подключенные к линии трансформаторы должны иметь изолированную нейтраль и включение линии в неполнофазный режим должно происходить с углом включения в диапазоне 0 -г 10 градусов (при двухфазном включении одна из фаз должна иметь такой угол включения).

10. Перенапряжения, возникающие в нейтрали трансформатора при феррорезонансе, опасны для облегченной изоляции нейтрали и приводят к выходу из строя РВ в нейтрали.

11. Включение активной нагрузки (от 5 до 15%) сначала снижает уровень феррорезонансных перенапряжений в нейтрали, в дальнейшем полностью исключает возникновение резонанса.

12. С целью повышения надежности грозозащиты подстанций 110-г750 кВ целесообразно применять соответствующие нелинейные ограничители перенапряжений. Установка этих аппаратов на шинах подстанций, присоединениях силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов улучшает показатель надежности грозозащиты, как минимум в три раза.

13. Исследованы внутренние перенапряжения на линиях, силовых трансформаторах, шунтирующих реакторах и шинах подстанций 110 -s- 750 кВ. Полученные зависимости г — летней ожидаемой кратности показывают, что в ряде случаев изоляция электрооборудования подстанций и линий нуждается в принудительном ограничении таких перенапряжений.

14. С целью эффективного ограничения внутренних перенапряжений, кроме системной автоматики, целесообразно применять ОПН. Использование ограничителей перенапряжений позволяет снизить их амплитуду до приемлемого уровня.

15. Для снижения перенапряжений, возникающих на изоляции силовых трансформаторов при их коммутациях отключения и включения, необходимо: использовать магнитные системы трансформатора из холоднокатаной сталиподключать дополнительные емкости (в виде конденсаторов связи) к присоединению трансформатораприменять полупроводниковые коммутационные аппараты, разрывающие треугольник перед коммутацией включения силового трансформатораиспользовать ОПН между выключателем и трансформатором.