Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Повторные пробои при коммутациях в высоковольтных кабельных линиях переменного тока

Отключение подземных высоковольтных кабельных линий в некоторых случаях может вызвать повторный пробой в выключателе, что приводит к высоким перенапряжениям и может повредить кабельную линию и расположенное вблизи оборудование.

Из-за высокой ёмкости и низкого сопротивления кабельной линии гашение напряжения протекает медленно, что обуславливает через полупериод после отключения напряжение приблизительно в 2 о.е. на контактах выключателя. В случае повторного пробоя в этот момент теоретически возможно перенапряжение в 3 о.е. Перенапряжение может быть даже выше в кабельно-воздушных линиях из-за усиления напряжения в точке соединения кабельной и воздушной линий.

В настоящей статье данное явление рассматривается для кабельных и кабельно-воздушных линий, а в качестве испытательной системы применяется датская высоковольтная линия электропередачи, строительство которой планируется к 2030 году.

В статье также рассматриваются требуемая точность различных моделей кабельных линий и число учитываемых подстанций от места повторного пробоя. Более того, описывается, как поперечное соединение экранов кабелей может повлиять на результаты моделирования, и доказывается необходимость моделирования для расстояния более чем двух шин от места повторного пробоя.

ВВЕДЕНИЕ

Как правило, при проектировании кабельной или воздушной линии проводятся исследования по координации изоляции. Обычно в такого рода исследованиях рассматриваются отключение кабельной и/или воздушной линии и соответствующее переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН).

Во время отключения выключатель должен выдерживать ПВН, иначе может произойти повторный пробой, что приводит к высокому нежелательному перенапряжению.

ЁМКОСТНАЯ КОММУТАЦИЯ

Кабельная линия имеет большую ёмкость. Следовательно, её обычное отключение напоминает отключение батареи конденсаторов [1], что было достаточно подробно изучено ещё много десятилетий назад [2, 3].

В ёмкостном элементе угол сдвига фаз между напряжением и током составляет приблизительно 90°. В результате напряжение приобретает пиковое значение в момент отключения.

Отключение ёмкостной нагрузки характеризуется малым рассеиванием энергии и большим временем затухания. Следовательно, напряжение на стороне ёмкостной нагрузки остаётся практически равным ±1 о.е. в первые периоды после отключения.

Если напряжение на стороне нагрузки остаётся почти постоянным, то напряжение на стороне источника продолжает колебаться с промышленной частотой. Таким образом, через полупериод после отключения разность напряжений на контактах выключателя достигает теоретического максимума почти в 2 о.е. (рис. 1).

Рис. 1. Пример отключения ёмкостной нагрузки

 

Большая разница напряжений на контактах выключателя может вызвать повторный пробой. В этом случае наблюдается переходное перенапряжение, максимальное значение которого пропорционально разнице напряжений на контактах выключателя в момент повторного пробоя. Таким образом, в худшем случае может произойти повторный пробой, когда разница напряжений на контактах выключателя максимальна, т.е. через полупериод после отключения.

Например, перенапряжение, вызванное повторным пробоем в батарее конденсаторов, в этот момент теоретически может возрасти до 3 о.е., даже если в обычных условиях оно менее 2,5 о.е. [3].

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Параметры модели

При моделировании повторного пробоя при коммутациях в программном комплексе EMTDC/PSCAD в качестве испытательной системы выбрали сеть электропередачи в Западной Дании, строительство которой планируется к 2030 году. Сеть включает подземные высоковольтные кабельные линии переменного тока 150 кВ и воздушные линии 400 кВ [4].

Кабельные и воздушные линии электропередачи моделируются при помощи частотно-зависимых моделей фазы с расстоянием в 2-5 шин от анализируемого узла, причём количество шин является одним из изучаемых параметров. Остальные кабельные/ воздушные линии моделируются при помощи схем с пи-параметрами. Уровни напряжения менее 150 кВ не рассматривались, однако учитывались в расчётах эквивалентной сети.

В моделируемую сеть входило 129 шин, 27 воздушных линий (400 кВ), 80 высоковольтных кабельных линий переменного тока (165 кВ) и 36 трансформаторов.

На рис. 2 представлены однолинейная схема линии с повторным пробоем и расположенные вблизи шины. Схема находится между узлами NVV и BDK, и её общая длина составляет 47,5 км.

Рис. 2. Однолинейная схема изучаемой линии и ближайшие шины
(стрелками показаны точки соединения с эквивалентной сетью)

 

Правильность модели кабельной линии в программном комплексе EMTDC/PSCAD была подтверждена путём сопоставления результатов измерений, проведённых для реального одножильного кабеля 150 кВ. Перевод системы из программного комплекса PSS/E в EMTDC/PSCAD был подтверждён путём сопоставления с моделями PowerFactory для установившихся состояний. Получить более подробную информацию о системе и обоснование адекватности модели можно в источнике [5].

Параметры моделирования

Данные, которые брались в качестве отправных при моделировании, представляют собой средние параметры с учётом требуемой точности и минимальной сложности/оперативного времени.

В литературе [6] рекомендуется учитывать в модели две подстанции при моделировании включения/повторного включения/замыкания линии. В настоящей статье доказывается, что в целях изучения повторного пробоя в кабельных сетях может возникнуть необходимость в расширении моделей на большее число подстанций.

С этой целью были подготовлены четыре различные системные модели, которые отличались количеством узлов, моделируемых при помощи FD-моделей:

  • модель 1—5 подстанций;
  • модель 2—4 подстанции;
  • модель 3—3 подстанции;
  • модель 4—2 подстанции.

При моделировании повторного пробоя выключатель повторно включают приблизительно через полупериод после отключения первой фазы (фаза A). Из-за повторной зарядки ёмкости кабеля самые опасные события происходят не через полупериод после отключения фазы, а спустя несколько сотен микросекунд. Следовательно, повторное включение выключателя моделируется при помощи статистических коммутаций (50 имитаций), основанных на нормальном распределении по кривой Гаусса со стандартным отклонением в 1,8 мс. В табл. 1 приведено максимальное и среднее пиковое напряжение в моделях.

Результаты показывают, что число моделируемых подстанций имеет очень большое значение при моделировании повторного пробоя в кабельной линии. В настоящем примере моделирование сети электропередачи должно проводиться по крайней мере для 4 подстанций от анализируемого узла, что превышает число, рекомендуемое в литературе [6].

Различие между моделями в табл. 1 объясняется двумя факторами: номинальным напряжением в шине перед повторным пробоем и отражениями в ближайших узлах.

Табл. 1. Максимальное и среднее напряжение (в о.е.) на приёмном конце кабеля при статистических коммутациях

 

Данные, закладываемые в модель, несколько меняют установившееся напряжение перед повторным пробоем. Номинальное напряжение перед повторным пробоем составляет 0,989 о.е. для моделей 1 и 2 и 0,981 о.е. — для моделей 3 и 4. В результате напряжение на контактах выключателя в момент повторного пробоя также выше для моделей 1 и 2, чем для моделей 3 и 4. Отличие номинальных напряжений недостаточно высоко, чтобы объяснить разницу, показанную в табл. 1, которая в несколько раз выше по сравнению с 0,016 о.е.

На напряжение также влияют отражения в кабельных и воздушных линиях и трансформаторах, установленных вблизи от кабельной линии с повторным пробоем. Влияние отражений можно оценить, сопоставив напряжение во время повторного включения питания для двух различных типов систем. Первый тип аналогичен ранее описанному, где вся сеть моделируется при помощи FD-моделей и моделей с пи-параметрами; для второго типа применяются только FD-модели, в то время как остальная часть сети моделируется при помощи эквивалентной сети.

На рис. 3-5 показано напряжение в приёмном конце кабеля во время повторного включения питания для двух типов систем.

Рис. 3. Напряжение в приёмном конце кабельной линии после повторного пробоя для модели 4

 

Рис. 4. Напряжение в приёмном конце кабельной линии после повторного пробоя для модели 3

 

Рис. 5. Напряжение в приёмном конце кабельной линии после повторного пробоя для модели 2

 

При сопоставлении видно, что напряжения сначала равны для обоих типов систем, а после определённого момента различаются. Чем проще модель, тем скорее наблюдаются различия.

Модельный тип эквивалентной сети не учитывает отражения после определённого количества узлов. Следовательно, чем сложнее модель (т.е. чем больше узлов моделируется), тем позднее наблюдается отклонение.

Далее можно рассмотреть результаты, приведенные в табл. 1, где системы моделируются при помощи сочетания различных FD-моделей и моделей с пи-параметрами. Замена модели с пи-параметрами на FD-модель меняет коэффициенты отражения и время пробега волны, что обуславливает различные пиковые перенапряжения.

ВЛИЯНИЕ ШУНТИРУЮЩЕГО РЕАКТОРА

Как правило, шунтирующие реакторы устанавливаются вместе с кабельными линиями и подсоединяются либо к шине, либо напрямую к кабелю. Месторасположение шунтирующего реактора влияет как на форму волны после отключения, так и на вероятность повторного пробоя.

На рис. 6 показана возможная форма волны при одновременном отключении кабеля и шунтирующего реактора. Напряжение представляет собой затухающие колебания уже больше не постоянного, а переменного тока на резонансной частоте. В результате для компенсации реактивной мощности менее 100% максимальная разница напряжений на контактах выключателя наблюдается уже не через полупериод после отключения, а позднее. При расчётах времени максимальной разницы напряжений на контактах выключателя в кабельной линии с частотой 50 Гц в миллисекундах можно применить уравнение (1):

t = |1800 / (180 — 3,6fr)|      (1).

 

Рис. 6. Разница напряжений на контактах выключателя во время одновременного отключения питания кабеля
и шунтирующего реактора для последовательности отключения фаза A — фаза C — фаза B

 

В примере, показанном на рис. 6, резонансная частота системы кабель плюс шунтирующий реактор составляет 25 Гц. Таким образом, после отключения напряжение на стороне кабеля колеблется с частотой 25 Гц, а напряжение на стороне источника продолжает колебаться с частотой 50 Гц.

Напряжение на контактах выключателя — разница этих двух колебательных волн. По этой причине максимальная разница напряжений на контактах выключателя наблюдается уже не через полупериод после момента отключения, а именно 10 мс, а спустя один период, или 20 мс.

Повторный пробой в выключателе через полупериод после отключения обусловил бы перенапряжение в 1,297 о.е. Если повторный пробой происходит через один период, когда разница напряжений в выключателе максимальна, перенапряжение составляет 2,285 о.е.

Итак, как и предполагалось, если повторный пробой происходит, когда напряжение на контактах выключателя максимальное (т.е. ≈2 о.е.), перенапряжение имеет амплитуду, равную амплитуде, достигаемой при подсоединении шунтирующего реактора к шине. Но ввиду того, что максимальная разница напряжений наблюдается позднее, повторный пробой менее вероятен.

КАБЕЛЬНО-ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ

В предыдущем разделе объяснялось явление повторного пробоя в кабельной линии. Кабельно-воздушные линии начинают применять всё чаще, и, следовательно, необходимо изучить данное явление и для этого типа линий.

С этой целью анализируются восемь различных конфигураций гибридной линии:

  • случай 1: 1/2 кабельная — 1/2 воздушная;
  • случай 2: 1/3 кабельная — 2/3 воздушная;
  • случай 3: 2/3 кабельная — 1/3 воздушная;
  • случай 4: 1/2 воздушная — 1/2 кабельная;
  • случай 5: 2/3 воздушная — 1/3 кабельная;
  • случай 6: 1/3 воздушная — 2/3 кабельная;
  • случай 7: 1/3 кабельная — 1/3 воздушная — 1/3 кабельная;
  • случай 8: 1/3 воздушная — 1/3 кабельная — 1/3 воздушная;
  • случай 9: исключительно воздушная.

Общая протяжённость линии (кабельная плюс воздушная) одинакова для всех девяти случаев (47,5 км). Компенсация реактивной мощности, обеспечиваемая шунтирующими реакторами, установленными на обоих концах кабеля, корректируется в зависимости от длины кабельной линии, и повторный пробой продолжает происходить на той же стороне линии.

Для моделирования повторного пробоя в выключателе вновь применялись статистические коммутации. В табл. 2 приводятся максимальное и среднее значения перенапряжения для различных случаев.

Табл. 2. Максимальное и среднее напряжение на приёмном конце кабельно-воздушной линии при статистических коммутациях

 

Можно наблюдать несколько различий при сопоставлении результатов только для кабельных и гибридных линий:

  • повторный пробой в кабельно-воздушной линии приводит к большему перенапряжению, чем повторный пробой отдельно в кабельной или воздушной линии;
  • перенапряжение больше, если повторный пробой происходит в выключателе, присоединённом к кабельной линии.

Так как часть кабельной линии заменяется воздушной, общая ёмкость линии снижается и рассеивается меньше энергии. Таким образом, разница напряжений на контактах выключателя через полупериод после отключения меньше, что можно видеть на рис. 7. Если не учитывать то, что моделирование говорит об абсолютно противоположном, наблюдается повышение напряжения на 81% при сопоставлении случая 2 с кабельной линией.

Рис. 7. Сравнение ПВН для кабельных и воздушных линий

 

Перенапряжение повышается в результате отражений/преломлений в точке (ах) соединения кабельной и воздушной линий.

Отражённые и преломлённые напряжения рассчитываются при помощи уравнения (2) [7], где V1 — начальное напряжение, V2 — отражённое напряжение, V3 — преломлённое напряжение, а ZA и ZB — волновые сопротивления линий.

V3 = V1 · [2ZB / (ZA + ZB)], V2 = V1 · [(ZB — ZA) / (ZA + ZB)]    (2).

Волновое сопротивление воздушной линии, как правило, выше волнового сопротивления кабельной линии. В результате напряжение сокращается, когда волна перетекает из воздушной линии в кабельную, и увеличивается, когда волна перетекает из кабельной линии в воздушную [8].

Подставляя волновые сопротивления для кабельной и воздушной линий в уравнение (2), получаем уравнения (3) и (4) для падающей волны, перетекающей из кабельной линии в воздушную, а также (5) и (6) для падающей волны, перетекающей из воздушной линии в кабельную.

V3 = V1 1,755       (3).
V2 = V1 0,755       (4).
V3 = V1 0,245       (5).
V2 = V1 (-0,755)   (6).

Уравнение (3) показывает, что напряжение в идеальных условиях увеличится в 1,755 раза при повторном пробое на конце кабельной линии, что объясняет повышение напряжения в случаях 1-3.

Точно так же, как напряжение повышается, когда повторный пробой происходит на стороне кабельной линии в кабельно-воздушной линии, напряжение снижается, когда повторный пробой происходит на стороне воздушной линии (см. уравнение (5). Однако результаты моделирования противоречат уравнению, которое свидетельствует о повышении значения напряжения.

Напряжение снижается, когда волна перетекает из воздушной линии в кабельную, но позднее она отражается в приёмном конце кабельной линии, а затем отражается и преломляется в точке соединения кабельной и воздушной линий. В ходе этого процесса напряжение повышается теоретически и для не допускающих потерь кабельной и воздушной линий могло бы достичь того же максимального значения, которое возможно получить при отсутствии кабельной линии [7].

В имитационных моделях напряжение превышает это теоретическое максимальное значение, что говорит о том, что учитываются не все факторы. Обычно при анализе отражений и преломлений в кабельно-воздушной линии длина её очень небольшая по сравнению с длиной воздушной линии. Типичным случаем для анализа является попадание молнии в воздушную линию электропередачи и её распространение до подстанции по короткой кабельной линии, что рассматривается в литературе [7, 8 и 9].

В этой ситуации отражение волны на конце воздушной линии не учитывается, поскольку время перемещения волны для воздушной линии слишком велико по сравнению со временем для кабельной линии. В случаях, изучаемых в настоящей статье, время перебега для кабельной и воздушной линий имеет тот же порядок возрастания, что требует учёта отражений волн на конце воздушной линии и последующих отражений/преломлений в точке соединения кабельной и воздушной линий.

На рис. 8 показано напряжение в точке соединения кабельной и воздушной линий и в приёмном конце кабельной линии при повторном включении питания кабельно-воздушной линии. В данном примере воздушная линия подсоединяется к идеальному источнику напряжения, что обуславливает коэффициент отражения, равный 1, в передающем конце воздушной линии; разница напряжений на контактах выключателя в момент повторного пробоя составляет 1,936 о.е.

Рис. 8. Напряжение в точке соединения кабельной и воздушной линий и
в приёмном конце кабельной линии во время повторного включения кабельно-воздушной линии

 

Повторный пробой происходит через 0,4650 с, и время пробега волны составляет 55,5 и 176 мс для воздушной и кабельной линий соответственно. В результате приблизительно через 0,4654 с напряжение, которое сначала было отражено в приёмном конце кабельной линии, достигает точки соединения кабельной и воздушной линий и одновременно преломляется на воздушную линию и отражается обратно в кабельную линию, достигая приёмный конец кабельной линии приблизительно через 0,46556 с. На этом этапе анализ напряжения усложняется, поскольку все отражения и преломления начинают накладываться друг на друга.

Из-за отражения волны в передающем конце воздушной линии пиковое перенапряжение зависит от времени перебега волны в кабельной и воздушной линиях. На рис. 8 показано пиковое перенапряжение, вызванное повторным пробоем в кабельных линиях различной длины при условии неизменной длины воздушной линии. В этом примере линии свободны от потерь и отсутствует демпфирование.

На рис. 9 показано, что напряжение имеет нестабильное значение для кабельной и воздушной линий одинаковой длины. Напряжение начинает непрерывно повышаться для кабельных линий, длина которых в 2,5 раза превышает длину воздушной линии, из-за большего времени пробега волны в кабельной линии по сравнению с воздушной линией.

Рис. 9. Максимальное перенапряжение в зависимости от длины кабельной линии при повторном пробое

 

ВЛИЯНИЕ ТОЧЕК ПОПЕРЕЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

В предыдущих имитационных моделях кабельные линии соединяли на обоих концах. Поперечное соединение кабельных экранов, что обычно проводится для высоковольтных кабельных линий большой протяжённости, может радикальным образом изменить результаты моделирования.

Повторный пробой/повторное включение кабельной линии — высокочастотное явление, приводящее к тому, что на экран кабеля поступают токи большой силы, индуцирующие напряжение в проводах.

На рис. 10 показано напряжение в конце кабельной линии во время повторного пробоя для различных типов соединений. Для кабельной линии с соединением на обоих концах напряжение отражается только на концах кабельной линии, а для кабельной линии с поперечным соединением напряжение имеет несколько небольших отражений в каждой точке поперечного соединения.

Рис. 10. Напряжение в приёмном конце кабельной линии только для кабельной линии

 

На рис. 11 показано напряжение в приёмных концах кабельной и воздушной линий (для кабельно-воздушной линии, состоящей из кабельной и воздушной линии одинаковой длины).

На рис. 11а показано пиковое напряжение, которое больше в кабельной линии с поперечным соединением, чем в кабельной линии с соединением на обоих концах. Таким образом, можно было бы ожидать, что в кабельно-воздушной линии максимальное напряжение также будет больше для кабельной линии с поперечным соединением, однако, как можно видеть из рис. 11б, это не так.

Рис. 11. Напряжение в приёмных концах кабельной (верхний график)
и воздушной (нижний график) линий для гибридной кабельно-воздушной линии

 

Максимальное перенапряжение в конце кабельной линии с поперечным соединением, а именно в точке соединения кабельной и воздушной линий, наблюдается не тогда, когда первый волновой импульс достигает этой точки, а спустя сотни микросекунд после включения/повторного включения линии.

В данном примере кабельная и воздушная линии имеют одинаковую длину, а это означает, что время пробега волны в воздушной линии меньше времени зарядки кабельной линии. Таким образом, когда максимальные напряжения в кабельной линии достигают приёмного конца воздушной линии, напряжение в этой точке уже снизилось из-за отражений в приёмном конце воздушной линии и в точке соединения кабельной и воздушной линий.

Следовательно, нельзя сказать, что применение поперечного соединения приведёт к понижению или повышению значения перенапряжения. Например, на рис. 11 длина кабельной и воздушной линий одинакова, но в случае, если длина воздушной линии была бы достаточно большой, напряжение было бы больше в кабельно-воздушной линии с поперечно-соединённой кабельной линией.

Другой важный параметр — длина второстепенных участков кабеля с поперечным соединением.

Ранее кабельная линия с поперечным соединением моделировалась как имеющая только один основной участок, разделённый на три второстепенных. В случае с кабельной линией большой длины эта модель чрезмерно упрощена, поскольку стоит ожидать, что длина второстепенных участков не превышает 3,3 км [10].

Была разработана более подробная модель с разделением кабельной линии на три основных участка, каждый из которых подразделялся на три второстепенных.

На рис. 12 сравнивается напряжение в приёмном конце кабельно-воздушной линии при моделировании кабельной линии с соединением на обоих концах, кабельной линии с одним основным участком с поперечным соединением и линии с тремя основными участками с поперечным соединением. Пиковое значение приблизительно в 1,7 раза выше при применении трёх основных участков, чем при применении одного основного участка.

Рис. 12. Напряжение в приёмных концах кабельной (верхний график)
и воздушной (нижний график) линий для кабельно-воздушной ) линии

 

В табл. 3 приводятся максимальное и среднее значения перенапряжения для различных случаев при моделировании кабельных линий с тремя основными участками.

Табл. 3. Максимальное и среднее пиковое напряжение в приёмном конце кабельно-воздушной линии
при статистических коммутациях, моделирование кабельной линии
с тремя основными участками с поперечным соединением

 

На рис. 13 сравнивается пиковое напряжение при моделировании линии с тремя основными участками с поперечным соединением и одним основным участком с поперечным соединением. Для этих конкретных примеров перенапряжение выше при моделировании линии с тремя основными участками.

Рис. 13. Пиковое перенапряжение только для кабельной линии и восьми случаев гибридных линий

 

Сопротивление заземления также стоит указывать как можно точнее, поскольку оно может привести к небольшим различиям в пиковых значениях (см. примеры для грозовых импульсов [11]).

МЕРЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

Помимо использования ограничителей перенапряжения, можно принять и другие меры по его снижению.

Последовательность отключения кабельно-воздушной линии

При сопоставлении различных случаев можно заметить, что для двух кабельно-воздушных линий с кабельной и воздушной линиями одинаковой длины перенапряжение будет значительно ниже в случае, если повторный пробой произойдёт в выключателе, присоединённом к воздушной линии (сравниваются случай 1 со случаем 4, случай 2 со случаем 5 и случай 3 со случаем 6 в табл. 2 и 3).

Таким образом, при размыкании кабельно-воздушной линии сначала необходимо разомкнуть выключатель, присоединённый к кабельной линии. В результате, даже если выключатель не сработает на размыкание, повторный пробой будет незначительным и не будет представлять риск для системы. Через один-два периода после размыкания выключателя кабельной линии можно размыкать выключатель воздушной линии.

Вставка кабельной линии между воздушной линией и подстанцией

Распространённой мерой является установка соединения между воздушной линией и подстанцией в виде короткой кабельной линии. Эта кабельная линия может сокращать амплитуду перенапряжения (см. раздел «Кабельно-воздушная линия»).

Если взять случай 2 в качестве примера, вставка кабельной линии протяжённостью 500 м после воздушной линии позволит снизить перенапряжение на 0,251 о.е. — от 4,5722 до 4,3212 о.е.

Прямое соединение шунтирующего реактора с кабельной линией

В разделе «Влияние шунтирующего реактора» сказано о том, что при повторном включении кабельной линии вместе с шунтирующим реактором максимальное напряжение на контактах выключателя наблюдается позднее, что снижает вероятность повторного пробоя.

ВЫВОДЫ

В настоящей статье рассматривалось явление повторного пробоя в линии электропередачи на основе кабельной линии. Из анализа полученных результатов можно сделать несколько выводов.

Подробные исходные данные имеют особенно большое значение при моделировании повторного пробоя, и могут потребоваться более точные данные, нежели рекомендуемые стандартами [6].

Повторный пробой в кабельно-воздушной линии приводит к большим перенапряжениям, чем повторный пробой только в кабельной линии или только в воздушной. При одинаковой длине линии перенапряжение, вызванное повторным пробоем в кабельно-воздушной линии, может более чем в два раза превышать перенапряжение, вызванное повторным пробоем в эквивалентной кабельной линии. Эта большая разница — следствие отражений и преломлений в узле соединения кабельной и воздушной линии, что приводит к усилению напряжения в момент, когда электрическая волна перетекает из кабельной линии в воздушную.

Максимальное перенапряжение зависит от нескольких факторов (например, коэффициент отражения, скорость волн, начальное напряжение на контактах выключателя), и его расчёт требует применения специальных средств моделирования.

Моделирование кабельной линии очень важно, и не стоит применять упрощённые значения. Во время повторного пробоя часть тока течёт по экрану кабельной линии, и отражения в точках поперечного соединения влияют на конечные результаты моделирования. Как следствие — необходимо с большой точностью моделировать все точки поперечного соединения.

Было предложено три решения по снижению перенапряжения при повторном пробое.

ПРИЛОЖЕНИЕ

В табл. 4 и 5 приводятся параметры моделирования, которые были применены для кабельной и воздушной линий соответственно.

Табл. 4. Параметры кабельной линии (расположение треугольником)

 

Табл. 5. Параметры воздушной линии (расположение в одной плоскости)

 

ЛИТЕРАТУРА

1. IEEE Application Guide for Capacitance Current Switching for AC High-Voltage Circuit Breakers, IEEE Standard C37.012-2005,2005.
2. IB. Johnson, A.J. Schultz, N.R. Schultz, R.B. Shores, "Some Fundamentals on Capacitance Switching', Power Apparatus and Systems, Part III. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Vol. 74, Issue 3, 1955.
3. IEEE Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks, IEEE Standard, IEEE C37.9-2000, 2000.
4. ELINFRASTRUKTURUDVALGET, "Technical Report on the future expansion and undergrounding of the electricity transmission grid', 2008.
5. F. Faria da Silva, "Study of High Voltage AC Underground Cable Systems", Ph.D. dissertation, Dept. Energy Technology, Univ. Aalborg, 2011 (to be published).
6. Insulation Co-ordination — Part 4: Computational guide of insulation coordination and modelling of electrical networks, IEC TR 60071-4, 2004.
7. Allan Greenwood, "Electrical Transients in Power Systems", John Wiley & Sons, 2nd edition, 1991.
8. Lou van der Sluis, "Transients in Power Systems", John Wiley & Sons, 2001.
9. CIGRE Working Group B1.05, "Transient Voltages Affecting Long Cables", April 2005.
10. CIGRE Working Group B1.07, "Statistics of AC Underground Cable in Power Networks', December 2007.
11. CIGRE Working Group B1.18, "Special Bonding of High Voltage Power Cables", October 2005.

 

КОММЕНТАРИЙ

главного инженера филиала ОАО «Московская электросетевая компания» — Высоковольтные кабельные сети (ВКС) Владимира Буртового:

— В статье были показаны примеры моделирования повторного пробоя при коммутациях в линиях электропередачи. Кроме этого, также были предложены меры по повышению надёжности кабельной и кабельно-воздушной линий. По моему мнению, темы, затронутые в данной статье, будут интересны и полезны в ознакомлении следующим организациям: филиалу ОАО «СО ЕЭС» — «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Москвы и Московской области» (Московское РДУ), ОАО «Энергосетьпроект», а также определённый интерес они представляют для ряда проектных институтов.

 

Работа представлена на Международной конференции по переходным состояниям в энергетических системах (IPST 2011) в Делфте (Нидерланды) в июне 2011 года.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно