УДК 621.3.05.004.12
ББК 31.27
Д18
Рецензенты:
Завкафедрой «Теоретические основы электротехники» ФГБОУ ВПО
«Новосибирский государственный технический университет»,
доктор технических наук, профессор В. Ю. Нейман;
Замдиректора по науке Филиала ОАО «Электросетьсервис ЕНЭС»
Новосибирская специализированная производственная база, доктор
технических наук, профессор А. Г. Овсянников;
Замдиректора ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем»,
доктор технических наук, профессор Н. Н. Лизалек
Д18 Повышение качества функционирования линий
электропередачи : монография / Г. А. Данилов,
Ю. М. Денчик, М. Н. Иванов, Г. В. Ситников ; под
ред. В. П. Горелова, В. Г. Сальникова. – 3-е изд. –
М.-Берлин: Директ-Медиа, 2019. – 558 с.
ISBN 978-5-4499-0358-7
В монографии рассматривается проблема повышения качества
функционирования линий электропередачи высокого
напряжения. Излагаются научно-технические основы кондуктивных
низкочастотных электромагнитных помех, обусловленных
нарушениями качества электроэнергии. Рассматриваются
алгоритмы расчётов этих помех. С системных позиций анализируются
результаты экспериментальных исследований электромагнитной
обстановки в сетях от 6 до 220 кВ. Представлена
концепция повышения качества функционирования линий
электропередачи.
Книга предназначена для специалистов в области передачи
электрической энергии и электроэнергетических систем,
аспирантов и докторантов электроэнергетических специальностей.
УДК
621.3.05.004.12
ББК 31.27
ISBN 978-5-4499-0358-7
© Коллектив авторов, текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019
Данилов, Г. А.
Стр.3
Оглавление
Предисловие
Глава 1 Классификация электромагнитной обстановки,
электромагнитных помех и их источников. Механизмы
связи
1.1 Взаимосвязь нормируемых понятий, терминов
и определений
1.2 Электромагнитная обстановка на объектах
электроэнергетики
1.3 Источники электромагнитных излучений
1.3.1 Природные источники
1.3.2 Антропогенные (техногенные) источники
электромагнитных помех
1.4 Классификация электромагнитных помех
Глава 2 Содержание проблемы повышения качества
функционирования линий электропередачи
2.1 Жизнеобеспечивающий аспект электроэнергетики
как отрасли экономики страны (региона)
2.2 Состояние воздушных линий электропередачи
2.3 Условия нормированного технологического
расхода электроэнергии на её транспорт
2.4 Приоритетные направления развития и совершенствования
эксплуатации электрических сетей
среднего напряжения
2.5 Пути повышения качества функционирования линий
электропередачи
Глава 3 Электрическая мощность в линии электропередачи
при несинусоидальных и несимметричных
режимах
3.1 Постановка задачи
3.2 Реактивная мощность источника электроэнергии
в линии электропередачи
3
11
1 7
17
23
27
27
40
46
53
67
67
7 2
76
83
93
96
9 6
97
1.5 Каналы распространения электромагнитных помех
1.6 Основные характеристики электромагнитных помех... 63
Стр.4
3.3 Влияния гармонического воздействия на баланс
полной мощности в симметричной сети
3.4 Взаимосвязь высших гармонических составляющих
с симметричными составляющими трёхфазных несимметричных
систем напряжений и токов
3.5 Составляющие полной мощности несимметричной
трёхфазной сети при несинусоидальных токах
и напряжениях
Глава 4 Теоретические основы кондуктивных
низкочастотных электромагнитных помех
в системах электроснабжения общего назначения
4.1 Причины возникновения кондуктивных
низкочастотных электромагнитных помех
4.2 Измерение показателей качества электроэнергии,
обусловливающих появление кондуктивных
низкочастотных электромагнитных помех
4.3 Критерий качества функционирования систем
электроснабжения общего назначения
4.3.1 Показатели качества электроэнергии каккритерии
качества функционирования технических средств
4.3.2 Критерий качества функционирования линий
электропередачи при искажениях напряжения и частоты..
4.3.3 Классификация критериев качества
функционирования систем электроснабжения
общего назначения
4.4 Концепция повышения качества функционирования
несимметричных систем электроснабжения общего
назначения при гармоническом воздействии
Глава 5 Кондуктивная низкочастотная электромагнитная
помеха по отклонению частоты в региональной
электроэнергетической системе
5.1 Причины отклонения частоты напряжения
4
109
11 6
123
128
128
135
14 3
14 3
15 1
15 9
16 1
16 8
Стр.5
в электроэнергетической системе
168
5.2 Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной
помехи по отклонению частоты
5.3 Экспериментальное исследование качества функционирования
региональной электроэнергетической
системы при дефиците генерирующих мощностей
5.4 Регулирующий аспект управления разгрузкой
электроэнергетической системы для подавления
кондуктивной электромагнитной помехи
по отклонению частоты
Глава 6 Кондуктивная низкочастотная электромагнитная
помеха по установившемуся отклонению напряжения
в системе электроснабжения общего назначения
напряжением выше 1 кВ
6.1 Отклонение напряжения как вид искажения
качества электроэнергии
6.2 Алгоритм определения кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по установившемуся
отклонению напряжения
6.3 Экспериментальное исследование качества
функционирования систем электроснабжения
общего назначения по установившемуся
отклонению напряжения
6.3.1 Электрическая сеть 110 кВ
6.3.2 Электрическая сеть 220 кВ
6.3.3 Электрическая сеть 35 кВ
6.3.4 Электрическая сеть 10 кВ
6.4 Методика повышения качества функционирования
электрических сетей общего назначения напряжением
выше 1 кВ
Глава 7 Электромагнитная совместимость
при изменениях напряжения в электрической сети
общего назначениядо Ік В
7.1 Электрическая сеть общего назначения напряжением
до 1 кВ какрецептор
5
175
180
183
188
188
203
208
208
212
215
219
223
230
230
Стр.6
7.2 Рекомендации по обеспечению электромагнитной
совместимости технических средств в типовых сетях
напряжением до 1 кВ
7.3 Концепция зонного ограничения перенапряжений
в электрических сетях общего назначения напряжением
до 1 кВ
7.4 Повышение электро и пожаробезопасное™
электроустановок напряжением до 1 кВ
7.4.1 Общая характеристика электроустановок
по условиям электро и пожаробезопасное™
7.4.2 Устройство защитного отключения как
нормированная электро и пожарозащитная мера в сетях
напряжением доІк В
7.4.3 Схемы включения устройства защитного
отключения в различные системы электроснабжения
7.4.4 Особенности установки и настройки устройств
защитного отключения в зависимости от местных
условий
Глава 8 Кондуктивные низкочастотные электромагнитные
помехи в системах электроснабжения общего
назначения при несинусоидальном напряжении
8.1 Несинусоидальность напряжения
как вид искажения
8.2 Возможное предельное гармоническое воздействие
вентильных преобразователей на электрическую сеть
8.3 Алгоритм определения кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по коэффициенту
искажения синусоидальности кривой напряжения
8.4 Алгоритм определения кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по коэффициенту и-й
гармонической составляющей напряжения
8.5 Экспериментальное исследование качества функционирования
электрической сети 10кВ при несинусоидальном
напряжении
8.5.1 Кондуктивная низкочастотная электромагнитная
6
234
242
247
247
251
258
262
265
265
272
280
284
289
Стр.7
помеха по коэффициенту искажения синусоидальности
кривой напряжения
8.5.2 Кондуктивная низкочастотная электромагнитная
помеха по коэффициенту и-й гармонической
составляющей напряжения
8.6 Критерий распространения кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по коэффициенту
искажения синусоидальности кривой напряжения в
смежных электрических сетях
8.7 Расчётное обоснование подавления кондуктивных
низкочастотных электромагнитных помех, обусловленных
несинусоидальностью напряжения
Глава 9 Помехозащищённость электрических сетей
от гармонического воздействия
9.1 Недопустимые помехи в электрических сетях
при несинусоидальном напряжении
9.2 Гармоническое воздействие на ток металлического
замыкания фазы на землю в сети 10 кВ с изолированнной
нейтралью
9.3 Системный подход к выбору структуры фильтра
высшей гармонической составляющей тока
9.4 Помехозащищённость промышленной сети
напряжением выше ІкВ с нелинейной нагрузкой
9.5 Помехозащищённость офисных и производственных
электрических сетей до 1 кВ при несинусоидальном
напряжении
Глава 10 Кондуктивная низкочастотная
электромагнитная помеха в электрической сети
по коэффициенту несимметрии напряжений
по обратной последовательности
10.1 Несимметрия напряжений по обратной
последовательности как вид искажения
10.2 Алгоритм определения кондуктивной
низкочастотной электромагнитной помехи по
коэффициенту несимметрии напряжений по обратной
последовательности
7
290
294
296
301
309
309
316
324
329
335
338
338
342
Стр.8
10.3 Экспериментальное исследование критерия
качества функционирования электрической сети
110 кВ при несимметрии напряжений
10.4 Расчётное обеспечение подавления кондуктивной
низкочастотной электромагнитной помехи
по коэффициенту несимметрии напряжений
по обратной последовательности
Глава 11 Коммутационные импульсные напряжения
на присоединении 10 кВ с вакуумным выключателем
11.1 Коммутационные импульсные напряжения
в электрических сетях среднего напряжения
как вид искажения напряжения
11.2 Ретроспективный анализ возникновения коммутационных
импульсных напряжений при коммутации
вакуумным выключателем индуктивной нагрузки
11.3 Система осциллографирования возмущений
напряжения на присоединении 10кВ при коммутации
вакуумным выключателем индуктивной нагрузки
11.4 Результаты экспериментальных измерений
коммутационных импульсных напряжений
Глава 12 Коммутационные импульсные напряжения
в сети собственных нужд 6кВ тепловой
электростанции, работающей на твёрдых сортах
каменного угля
12.1 Технология переработки энергоносителя
как источник искажения напряжения
12.2 Кондуктивная низкочастотная электромагнитная
помеха по коммутационному импульсному напряжению,
возникающему при коммутации высоковольтного
асинхронного двигателя с заторможенным ротором
12.2.1 Электромагнитный процесс при коммутации
высоковольтного асинхронного двигателя
12.2.2 Экспериментальные исследования
коммутационных импульсных напряжений
345
350
354
35 4
359
365
369
375
375
377
377
382
8
Стр.9
12.2.3 Определение кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по коммутационному
импульсному напряжению
12.3 Влияние кондуктивной низкочастотной помехи
по коммутационному импульсному напряжению
на изоля-цию присоединений РУ 6 кВ
12.3.1 Статистическая оценка и анализ надёжности
изоляции присоединений РУ 6 кВ с высоковольтными
двигателями
12.3.2 Закон распределения времени безотказной
работы изоляции присоединений РУ 6 кВ
12.3.3 Эмпирическая математическая модель влияния
кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи
по коммутационному импульсному напряжению
на изоляцию присоединений РУ 6 кВ
Глава 13 Коммутационные импульсные напряжения
при замыканиях фаз на землю в сети 10 кВ
13.1 Электрическая схема измерений
13.2 Экспериментальное исследование переходных
процессов при однофазных и двухфазных замыканиях
на землю в сети 10 кВ с изолированной нейтралью
13.2.1 Осциллограммы фазных напряжений и полного
тока однофазного металлического замыкания на землю..
13.2.2 Осциллограммы фазных напряжений
и полного тока при дуговых однофазных
и двухфазных замыканий на землю
13.3 Исследование эффективности подавления
кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи
по коммутационному импульсному напряжению
в верхнем плече сдвоенного токоограничивающего
реактора при заземлении нейтрали сети через резистор....
Глава 14 Разработка электросетевых конструкций
389
394
394
404
411
414
414
41 6
416
421
441
14.1 Вопросы надёжности элетроэнергетических объектов 441
9
Стр.10
14.2 Системный подход к надёжности элементов
систем электроснабжения
14.3 Варисторы и нелинейные ограничители
перенапряжений на их основе
14.4 Высокоомные резисторы, заземляющие
нейтрали сетей среднего напряжения
14.5 Эффективность использования опор воздушных
линий электропередачи напряжением выше 1 кВ
Глава 15 Технология повышения качества
функционирования линий электропередачи
15.1 Концепция финансовых расходов,
обеспечивающих качественное
функционирование линий электропередачи
15.2 Тариф на электроэнергию как параметр в задаче
ввода в допустимый режим работы региональной
электроэнергетической системы
15.3 Алгоритм расчёта штрафной функции
при появлении в сети кондуктивной низкочастотной
электромагнитной помехи по отклонению частоты
15.4 Алгоритм расчёта штрафных функций
при кондуктивных низкочастотных электромагнитных
помехах, обусловленных различными видами
искажений напряжения
15.5 Отличительные особенности изложенной
технологии повышения качества функционирования
линий электропередачи
Список литературы
Приложение А Разработки по повышению надёжности
элементов воздушных линий электропередачи
Приложение Б Оксидноцинковые варисторы
для нелинейных ограничителей перенапряжений
Приложение В Устройство гашения поля генератора...
447
456
467
478
482
482
489
494
496
498
499
518
537
547
10
Стр.11