Trudy_KNC_Vyp11_Труды Кольского научного ценра РАН. Энергетика. 2012.

Одним из основных вопросов молниезащиты электрических сетей является экономическая обоснованность мероприятий, которая определяется вероятностными характеристиками рисков. Поэтому статистика грозопоражаемости и параметров грозовых перенапряжений непосредственно определяет выбор систем и средств грозозащиты. В настоящее время достоверная информация о параметрах грозовых перенапряжений отсутствует, а статистика грозопоражаемости элементов сети фактически берется из сопоставления нарушений в сети и данных о прохождении грозовых фронтов. Опубликованные результаты изучения эффективности грозопеленгации [1] показали, что существующие пеленгаторы имеют высокую погрешность и не позволяют выделять непосредственные удары молнии в воздушные ЛЭП или в подстанции. Таким образом, на настоящий момент грозопеленгация не позволяет достоверно оценить грозопоражаемость элементов сети. В ЦФТПЭС КНЦ РАН уже длительное время ведутся разработки методов контроля распределения в высоковольтной сети экспериментально генерируемых токов [2, 3] и регистрации внешних электромагнитных воздействий, в т.ч. разрядов молнии [4]. В основном рассматривался метод регистрации токов в заземленной нейтрали силовых трансформаторов и автотрансформаторов, что обусловлено требованиями безопасности, доступностью установки и обслуживания регистраторов. Такой метод позволяет осуществить регистрацию токов в канале нулевой последовательности, формируемых на любой фазе, в широком частотном диапазоне, в т.ч. низкочастотных и сверхнизкочастотных, а также контролировать слабые возмущения [5]. Для изучения направлений развития методов регистрации перенапряжений использованы результаты натурных экспериментов с генерированием импульсных напряжений в высоковольтной сети - на воздушной ЛЭП с подключением участка РУ подстанции. Эксперименты выполнялись в сети Кольской энергосистемы с 1977 г. и продолжаются до настоящего времени. Применение многоканальных цифровых осциллографов позволяет повысить качество экспериментальных регистраций импульсных процессов (в микросекундном диапазоне) в натурных условиях. Данные экспериментов, проведенных в 2011 г. [4] на подстанции 110 кВ с подключенной воздушной ЛЭП (ВЛ), использованы в качестве критериев оценки точности моделирования импульсных процессов на участке воздушной ЛЭП 110 кВ с РУ. В модели, реализованной в среде АТР ЕМТР учтены волновые процессы в ВЛ, формирование перенапряжений в РУ и эмиссия импульсных процессов в нейтраль силового трансформатора. На рисунке 1а и б представлены примеры сопоставления осциллограмм напряжений на силовом трансформаторе, полученных экспериментально в действующей сети и расчетных на модели в ATP EMTP. Эксперимент с генерированием импульсных напряжений проведен на участке сети 110 кВ, выведенном из работы и включающем ВЛ протяженностью 13.2 км и часть РУ с одним силовым трансформатором. На противоположном конце ВЛ провода заземлены. На рис. 1 а показан вариант формирования импульсных напряжений на силовом трансформаторе при отсутствии срабатывания защитного аппарата. На рис.1б даны осциллограммы импульсных напряжений на силовом трансформаторе при моделировании срабатывания защитного аппарата ОПН 110, подключенного на системе шин вблизи трансформатора напряжения. Как видно, расчетная модель позволяет с достаточной точностью рассчитывать импульсные процессы в РУ с подключенными ВЛ. В частности, точно воспроизводятся отражения от точки подключения ГИН и от заземления проводов ВЛ в РУ на противоположном конце. 30