Рассмотрены вопросы определения наведенного напряжения в электрических сетях напряжением 0,38–10кВ с использованием методического указания по наведенному напряжению на отключенных воздушных линиях, находящихся вблизи действующих линий.
Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, наведенное напряжение, действующая линия, схема замещения.
При эксплуатации воздушных линий (ВЛ) электропередачи особое внимание необходимо уделять возможности поражения персонала, осуществляющего их техническое обслуживание и ремонт, напряжением, наведенным в отключенных линиях, проходящими вблизи действующих линий. Наведенные напряжения условно подразделяются на электростатическую (емкостное влияние) и электромагнитную (индуктивное влияние) составляющие, [1,2,3]. Электростатическая составляющая зависит от величины напряжения на ВЛ. Она обуславливается емкостными связями между проводами и землей, может достигать значений нескольких киловольт. Однако, её снижение до безопасной величины возможно за счет достаточно простых мероприятий по заземлению линий. Большинство несчастных случаев связано с воздействием электростатической составляющей наведенного напряжения, появляющейся при отсутствии заземлений на отключенной ВЛ. Чем выше напряжение влияющей линии, тем выше электростатическая составляющая. Электромагнитная составляющая определяется в зависимости от тока нагрузки на влияющей ВЛ. Она зависит от расстояний между отключенной и влияющей линиями, их длины, конфигурации участков сближения, а также параметров контура протекания тока. Электромагнитная составляющая достигает меньших значений, чем электростатическая, но снизить её ниже 25 В значительно сложнее, а в некоторых случаях невозможно. Чем выше ток нагрузки на влияющей линии, тем выше электромагнитная составляющая.
Целью работы является анализ нормативных данных о влиянии линий напряжением 10кВ, 35 кВ и 110 кВ на ВЛ 10кВ и прогнозирование по ним влияния ВЛ 10 кВ на ВЛ 0,38 кВ.
Методика исследования. Был осуществлен анализ существующей методики расчета наведенного напряжения в отключенных линиях, проходящих вблизи действующих линий. При определении значений наведенного напряжения используется схема замещения, которая представляет собой источник электродвижущей силы Е1, сопротивление Z1 участка ВЛ, ограниченного заземлениями на подстанции Rз1 и на опорах линии (рис 1).
Рис. 1. Схема замещения для расчета наведенных напряжений на участке ВЛ, заземленной в двух точках
ЭДС Е1, наводимая на участке ВЛ x, ограниченном двумя заземлениями, которые находятся в пределах выделенного участка, определяется [] по выражению:
где 
— значение расчетной функции (таблица 1), [1,2].
Значение функции F(a) приводится только для отключенной ВЛ 10–35 кВ при влиянии линий различных классов напряжений от 35 до 750кВ в зависимости от расстояния между осями ВЛ;
, м — расстояния между отключенной и i-ой ВЛ, оказывающей влияние линии;
, км — протяженность участков влияющей ВЛ, которые наводят напряжение;
кА — значения максимального тока, протекающего по i-ой влияющей ВЛ;
— множество линий, оказывающих влияние на отключенную ВЛ на рассматриваемых участках.
Значения наведенного напряжения зависит от сопротивления заземляющих устройств на рабочих местах 
, 
и определяются по выражениям, [1]:
(1)
(2)
где 
— сопротивление ВЛ на участке, ограниченном двумя заземлениями, установленными на расстоянии 
друг от друга. Коэффициент 
определяется по таблице 1, [1].
Результаты исследований. Значения 
зависят от напряжения на отключенной линии и от расстояния между ВЛ. С учетом перечисленных факторов построен график зависимости изменения наведенного напряжения в отключенной воздушной линии от расстояния между ней и воздушными линиями напряжением 10, 35, 110 кВ (рис.2).
С увеличением напряжения в сети отключенной линии при одном и том же расстоянии численное значение 
уменьшается, а в точке прогиба ниже всех оказывается график для ВЛ с наименьшим напряжением.
Для исследования влияния линии напряжением 10 кВ на отключенные воздушные линии напряжением 10, 35, 110 кВ находим отношения приращения наведенного напряжения к приращению расстояния между линиями и отношение этой величины к значению напряжения в сети влияющей линии.
Рис. 2. Графики зависимости наведенного напряжения в ВЛ 10, 35, 110 кВ от расстояния между линиями
С целью упрощения записи введем обозначения:
изменение приращения наведенного напряжения при приращении расстояния между линиями
= 
;
удельное наведенное напряжение при приращении расстояния между линиями по отношению к номинальному напряжению линии
= 
.
Построены зависимости (рис. 3, рис. 4) изменения приращения наведенного напряжения для различных значений номинального напряжения линии при расстояниях между линиями от 5 до 30 м. Изображение графиков зависимости для расстояния между линиями, равного 35 м и более, бессмысленно, так как при данном масштабе линии сольются.
Зависимость имеет сложный характер. Для расстояния между линиями, равного 5 и 10 м, это убывающая функция, при больших расстояниях — возрастающая.
Рис. 3. Изменение приращения наведенного напряжения для различных значений номинального напряжения в линии
Рис. 4. График изменения удельного наведенного напряжения для различных значений номинального напряжения в линии
График изменения удельного наведенного напряжения для различных значений номинального напряжения в линии является убывающей функцией для всех значений расстояния между линиями.
По полученным линиям определены математические функции, описывающие полученные линии тренда (таблица 1):
Таблица 1
Уравнения линий тренда
|
Расстояние между линиями, ai, м |
Уравнение для |
|
1 |
y = 58, 653x-1,822 |
|
5 |
y = 28,969x-1,323 |
|
10 |
y = 11,041x-1,081 |
|
15 |
y = 3,8948x-0,979 |
|
20 |
y = 1,5751x-0,89 |
|
25 |
y = 1,0572x-0,935 |
|
30 |
y = 0,5098x-0,834 |
|
35 |
y = 0,2892x-0,831 |
|
40 |
y = 0,1937x-0,749 |
В уравнениях у = 
, х = 
. В каждое уравнение подставляем значение номинального напряжения , наведенное напряжение на которой нам необходимо спрогнозировать, то есть значение напряжения 0,38 кВ.
Для проверки правильности решения задачи подставим в уравнения значения напряжения соответственно, равные10, 35, 110 кВ. При этом получаем некоторую погрешность. Так, при расстоянии между линиями а = 10м и номинальном напряжении = 10кВ получаем значения напряжения соответственно по методике предложенной в [1], 
= 0,9, а при предлагаемом прогнозировании 
= 0,916. То есть погрешность составила менее 2 % (1.78 %). При других значениях расстояния между линиями и значениях напряжения погрешность в соответствии с расчетами не превышает 5 %. Такая погрешность расчета допустима.
Таким образом, подставляя сначала 
= 0,38 кВ, а затем изменение расстояния между линиями, получим значения наведенного напряжения при влиянии линии напряжением 10 кВ на отключенную линию напряжением 0,38 кВ. Далее, по полученным данным строим график для искомого номинального напряжения и сравниваем его с графиками зависимости влияния линии напряжением 10 кВ на линии напряжением10, 35 и 110 кВ (Рис.5).
Рис. 5. График зависимости наведенного напряжения в ВЛ 0,38 кВ при влиянии ВЛ напряжением 10, 35 и 110 кВ
Для автоматического расчёта написана программа в Microsoft Excel 2013. Она значительно упрощает вычисления (Таблица 2).
Таблица 2
Результаты расчета по программе наведенного напряжения вотключенной ВЛ 0,38кВ при влиянии ВЛ 10кВ
|
Расчет ЭДС |
|
|
Значение коэффициента F(a) |
15,816 |
|
Максимальная сила тока на ВЛ, А |
10 |
|
Длина участка ВЛ, км |
1 |
|
Значение ЭДС, В |
158,16 |
|
Расчет Uнав |
|
|
Сопротивление 1-го заземления, Ом |
4 |
|
Сопротивление 2-го заземления, Ом |
4 |
|
Значение коэффициента g |
0,563 |
|
Расстояние между ВЛ (x),м |
1 |
|
Значение Uнав, В |
73,88065 |
Выводы
- С увеличением напряжения в сети отключенной линии при одном и том же расстоянии численное значение напряжения уменьшается, а в точке прогиба ниже всех оказывается график для воздушной линии с наименьшем напряжением.
- График изменения удельного наведенного напряжения для различных значений номинального напряжения в линии является убывающей функцией для всех значений расстояния между линиями.
- При прогнозировании влияния воздушной линии электропередачи на находящуюся вблизи отключенную воздушную линию погрешность расчетов не превышает 5 %.
Литература:
- Методические указания по определению наведенного напряжения на отключенных воздушных линиях, находящихся вблизи действующих ВЛ. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» Введ. 22.01.2009, — 2008
- Методические указания по измерению наведенных напряжений на отключенных ВЛ, находящихся вблизи действующих ВЛ напряжением 35 кВ и выше и контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока./ Министерство топлива и энергетики РФ. Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС. Введ.1.07.1993. — 13с.
- Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (приложение к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24 июля 2013г.).
