ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОТКЛЮЧЕННОЙ ВЛ 110 КВ Л-105 С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ РЕМОНТНЫХ СХЕМ ЛИНИИ

Предлагается определять с помощью измерений наведенные напряжения при наибольшем рабочем токе на влияющих ЛЭП. В тоже время, указывается, что измерения наведенных напряжений должны проводиться «заблаговременно», лишь «по возможности в период передачи по влияющей ВЛ наибольшей мощности». Затем путем линейного пересчета от фактического к наибольшему току определяется максимальное наведенное напряжение.
Возникает вопрос о том, что считать максимальной нагрузкой
- допустимую нагрузку по нагреву проводов; 
- допустимую нагрузку по нагреву проводов, умноженную на коэффициент перегрузки при кратковременных режимах работы;
- максимальную нагрузку, которая может реально существовать в данном участке сети в любых режимах работы;
- максимальную нагрузку, которая может реально существовать в данном участке сети во время ремонтных работ.
Единственным путем реального обеспечения требований безопасности работ в соответствии с “Межотраслевыми правилами” остается заземление линии только в одной точке – месте работ. При этом создаются дополнительные организационные трудности при ремонтах в нескольких, удаленных друг от друга более чем на один пролет, местах линии. Всегда существует вероятность (случайного) заземления отключенного участка линии во второй точке или по концам, что приводит к резкому росту наведенных напряжений. 
Сказанное выше определяет актуальность рассматриваемых вопросов и позволяет сформулировать цель и задачи работы следующим образом.
Целью работы является расчетное определение максимальных наведенных напряжений на отключенных ЛЭП, находящихся в зоне влияния работающих ЛЭП.
Для достижения этой цели в работе решаются следующие задачи:
- подготовка исходных данных по исследуемой и влияющим линиям;
- моделирование линии Л-105 и влияющих линий в среде ATPDraw;
- проведение расчётов наведённых напряжений при различных схемах заземления отключённой цепи.
Рассмотрим случай сближения двух линий с горизонтальным расположением проводов. Будем считать, что сближение происходит на всем протяжении обеих линий длиной 120 км.
Рассмотрим отдельно магнитное и электрическое влияние.
Рассмотрим предельный случай, когда магнитное влияние при параллельном сближении двух однородных по длине линий будет наибольшим. Этот режим возникает при заземлении РЛ на одном конце. Считая, в первом приближении, что токи через распределенные емкости РЛ на землю отсутствуют (такие токи уменьшают наведенные напряжения), можно найти напряжение в произвольной точке линии как U₁(x)=, где х - текущая координата вдоль линии, а точка x = 0 принята в месте заземления линии. Тогда график напряжений относительно земли представит собой прямую с наклоном  (рис.1.1а). Максимальное напряжение будет на изолированном конце ЛЭП и составит

.

При изолированных обоих концах РЛ (и нулевом напряжении на РЛ при отсутствии влияния), суммарный заряд провода и при наличии влияния останется равным нулю. Поэтому график наведенного напряжения сдвинется симметрично относительно нулевой оси (рис. 1.1б). Максимальное наведенное напряжение в этом случае будет равно U_{max 2} = U_{max 1}/2. На практике идеальной изоляции ЛЭП не бывает. Тогда линия привяжется к случайной точке с наибольшей утечкой на землю и модуль максимального наведенного напряжения на проводах РЛ примет промежуточное значение  (рис. 1.1в).
Эти оценки позволяют определить степень необходимой детализации трасс сближения, а именно: нет необходимости учитывать относительно небольшие неоднородности трасс, например, плавные изменения высот в пролетах с транспозициями, влияние отдельных опор с нестандартными высотами подвеса (переходы через дороги, пересечения ЛЭП и т.д.).

Рис.1.1. Изменение наведенного напряжения на изолированной линии и заземленной только при х=0
а) линия заземлена при х=0
б) линия идеально изолирована
в) линия, у которой в точках М₁ и М₂ изоляция ослаблена

Также можно отметить, что сделанные оценки возможных наведенных напряжений сильно завышены, так как в практике ремонтов заземление линий на одном конце не допускается, а при изолированной по концам линии ее необходимо заземлять в месте ремонта.
Также рассмотрим распределение наведенных напряжений для основного режима работы на ремонтируемых линиях, а именно, при заземлении линии по обоим концам. Здесь следует различать варианты, когда сопротивление заземлений по концам сравнимо или больше собственного продольного сопротивления проводов (относительно короткие линии и повышенные сопротивления контуров оконечных подстанций), и случаи, когда R₁ и R₂ много меньше сопротивления проводов, где R₁ и R₂ - сопротивления контуров подстанций.
Первый случай с точки зрения процессов в РЛ приближается к рассмотренной выше изолированной ЛЭП. Во втором – в РЛ возникает значительный встречный ток, компенсирующий влияние E^(вн). При наличии встречного тока в РЛ разность напряжений между двумя произвольными точками x₁ и x₂ на участке, подверженном влиянию, будет:

 (1.1)

где x₁₂ - расстояние между точками x₁ и x₂ вдоль трассы ВЛ;
E^(вн) - погонная (на километр) внешняя э.д.с.;
Z_x12 - индуктивно-активное сопротивление провода РЛ на длине x_12;
I_РЛ - наведенный ток в РЛ;
 - суммарная внешняя э.д.с. (в предположении, что на длине x₁₂ E^(вн) = const.).
 - падение напряжения на участке x₁₂ , вызванное током I_РЛ .
Направление тока в (1.1) принято противоположным направлению э.д.с. С учетом этого обстоятельства можно сразу сказать, что при  и  наведенное напряжение на всей РЛ (при сближении линий по всей длине) будет равно нулю. Будет равно нулю и наведенное напряжение на любом ее участке x₁₂ , т.е. будет всегда выполняться равенство 
В статье предложена расчетная модель для предварительной оценки величин наведенного напряжения на отключаемой ВЛ, приведен перечень необходимых исходных данных для расчетов. 
Наведенным напряжением называется разность потенциалов между проводящими частями электроустановок (ВЛ или оборудования ПС) и точкой нулевого потенциала, возникающая в результате воздействия электрического и магнитного полей, создаваемых расположенными вблизи электроустановками, находящимися под напряжением. Электрическое поле характеризуется электростатической составляющей, зависящей от напряжения влияющих ВЛ и емкостных связей рассматриваемых ВЛ, и электромагнитной составляющей, зависящей от тока во влияющих ВЛ, расстояний между отключенной и влияющими ВЛ, длин и конфигурации участков сближения и параметров контура протекания тока.
Для предварительной оценки и пересчета полученных в результате измерений значений наведенного напряжения используется упрощенная расчетная методика. Ее применение позволяет сократить количество необходимых измерений. Исходными данными для расчетов являются длина ВЛ, расстояния между осями трасс ВЛ на участках сближения, в том числе в местах, где двухцепные ВЛ переходят на разные трассы, наибольшие значения сопротивлений контуров заземления ПС и опор (с учетом коэффициента сезонности) по концам линий и на границах участков, а также максимальные значения токов, которые могут возникнуть во влияющих ВЛ после аварийного отключения одной или нескольких линий в прилегающей сети.
Значение наведенного напряжения определяется по формуле:

(1.2)

где Е₁ и Е₂ - значения эквивалентных э.д.с.
Расчёты произведены в программе ATP Draw.
Модель каждого участка строилась исходя из:

• типа опор каждой линии;
• количества изоляторов в гирлянде;
• типа провода.

При этом в модели задавались:

- номер фазы;
- реактивное сопротивление провода, Ом/км;
- радиус провода, см;
- активное сопротивление провода, Ом/км;
- расстояние между проводами по горизонтали, м;
- высота подвеса проводов на опорах с учетом длины гирлянды, м;
- высота подвеса провода над землей в середине пролета, м.

С помощью серии расчетов были определены максимальные уровни наведенных напряжений в 8 точках. Напряжение в каждой точке определялось для трёх фаз на изолированной линии, заземлённой только на АТЭЦ.

Таким образом, из данной работы можно сделать следующие выводы: 
Для линий, имеющих простейшие случаи сближения (сближение с одной линией) степень опасности наведённого напряжения может быть оценена на основе графика границы опасной зоны при различной нагрузке на влияющей линии. Если значение наведённого напряжения не превышает 25 В, то работы можно считать безопасными, и ремонтировать такую линию можно без проведения специальных мероприятий по дополнительной защите персонала. Если это значение превышает допустимое, и невозможно обеспечить необходимое значение сопротивления заземления в месте ремонта, то рекомендуется проводить работы на линиях, как работы без снятия напряжения.

1. Шустов В.Г. Снижение значения и длительности наведенных напряжений на ВЛ // Электрические станции. 2007. №1. – С.49-55.
2. Селиванов В.Н. Использование программы расчета электромагнитных переходных процессов ATP-EMTP в учебном процессе // Вестник МГТУ, том 12, №1. 2009. – С.107-112.
3. Целебровский Ю.В. О безопасности работ на воздушных линиях, находящихся под наведённым напряжением. Реальные опасности и методики измерения напряжений // Новости ЭлектроТехники, 2009. №1 (55).

Все статьи автора «Стрижова Татьяна Анатольевна»