Министерство энергетики и электрификации СССР

ГЛАВНИИПРОЕКТ

Ордена Октябрьской Революции

Всесоюзный Государственный проектно-изыскательский а научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей

• ЗНЕРГ0СЕТЫ1Р0ЕКГ ■

МЕГСДИЧЕСЕИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГР0303АЩТНЫХ ТРОСОВ ВОЗДУШНЫХ линий аЛЕКГРОПЕРЩАЧИ

^Главный инженер института

Начальник технического отдела^^^

Я 5290ГМ- TI стр. 64

Москва - ГЭ7$

Украинское отделение института " Энергосетьнроект "

Киевский отдел комплексного проектирования

МЕТСДИЧЕСВИЖ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГРОЗОВАДЯТНЫХ ТРОСОВ воздушных линий ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Ю*ев - 1976

II

свободная составляющая тока к.з. дроме того, в формулах 3-4*3-11 полные сопротивления заменяются их активными составлякнцими, т.е. Z - Z %    Z    -    активное    сопротивление    пролета ГГ и соответ

ственно

4.2. Значения для различных сечений JT определяются по формуле?    ,

г=/>_г„ 5 ом, /4-3/

1Яе р_сп =0,14 ^ -Г³— - ильное активное сопротивление

стальных проводников;

б' - средняя длина одного пролета ГГ, м ^5 - сечение ГГ, мм2.

Характеристики некоторых стальных канатов по ГОСТ 3063-66, используемых в качестве ГГ, приведены в приложении 2.

4.3. Расчет токорасдределения в ГГ ВЯ с двумя трос шли производится по тем же формулам, но принимается j? =—С--    /4-4/ и

4-5/

4.4. ДДа сокращения объема расчетов в приложении 4 приведены значения относительного распределения тока к.з. в ГГ для наиболее характерных ВЯ при различных расчетных условиях.

4-5- Цри значениях ^ 10 кА и Z_Q ^ 3 Ом следует учесть снижение т.к.з, из-за влияния активного сопротивления заземлений опор и тросов. Чаща всего это происходит, когда ГГ изолирован от Подстанции или подход примыкает к линий с изолированным ГГ. Фактическое значение /_Ар определяется по кривым /приложение ъ/ по расчетному значению 7^ и вычисленному %о и используется в дальнейших расчётах. Дривые построены по соотношению:

/ 4-6/

гг *

где Уд; = $1о    -    расчетное    значение    тока    к.з., кА

Uh - номинальное напряжение, кВ Д - активная составляющая * Ом.

6. ПРОВЕРКА СТАЛЬНЫХ ТРОСОВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ_

5.Х. Цри протеканий по ГГ тока к.з. происходит нагрев троса.

Так как действие тока к.з. кратковременно /до 1с/, принимается! что выделяемое тепло не рассеивается и полностью идет на нагрев.

5.2.    В качестве расчетного тока принимается полный ток однополюсного к.з. в месте повреждения /установившееся значение/, проте -кающий в ГТ и определенный для проверяемого пролета по формулам 3-8, 3-9 или 4-5 /при двух тросах/.

5.3.    Фк указано в 2.1 и 2.2 продолжительность действия т.д.з. определяется как полное время отключения равное

t -    + t£    /5-1/1

где £ р.з. - собственное время действия релейной защиты и

4»    -    собственное время выключателя.

Цри установке на линии быстродействующих защит и Современных вы -кшочателей полное время отключения принимается разным £ =0,15с,а для токовых защит t =о,2 + 0,25 с.

5.4.    Цри наличии МВ и одностороннем питании ВЛ полное время действия тока к.з. определяется как сумма полных времен отключения в каждом цикле АПВ / в предположении, что в бестоковую паузу охлаждения троса не происходит./.

5.5.    Цри двухстороннем питании и неодновременном отключении

к.з. с разных сторон В7Г расчетное время отключения полного тока к.з„ определяется из    ,2.

t =t, *(ъг)    /Ь*(

где    -    потное время отключения со стороны ближайшего конца

линии;

“ 13-

£2 - тоже, с удаленного конца, Т_к - полный ток к.з.кА,

7_Z - ток к.з. от удаленного конца В1» кА.

5.6.    Аналогично определяется расчетное время, если АПВ про -исходит вначале с одного конца линия:

t = t, +/jr/²*2.    / 5-3/,

где t_f - расчетное время отключения полного тока к.з., определенное по /5-1/ или /5-2/; tz ~ время отключения после неуспешного АПВ; 7_К - полный ток к.з., J_z - ток к.з. с того конца ли -или, где происходит АПВ.

5.7.    Допустимый для данного сечения ГГ при времени действия

ток к.з. определяется из:

7_raJ= Y=£f===^°    /5-4/

^Зап V -фиг

S - сечение ГТ., мм2, Aq - величина, являщаяся функцией температуры ГГ до к.з., A j) - то же, после к.з. /Л.б/. Величины Aq и A j) определяются по кривой для стали /приложение I/ для начальной температуры D_a ~25°С и конечной допустимой для стальных проводников температуры =400°С [л.1^.

В приложении 3 приведены значения допустимых токов к.з. для различных сечений IT в зависимости от времени действия.

5.8.    Полученное значение 1кдоп. сравнивается с большим значением расчетного тока к.з. в ГТ /п.5.2/. Бели 7_r    IT    терми    -

чески устойчив к т.к.з. в противном случае, после изменения исход* лых условий, проверка должна быть повторена.

6. РАСЧЕТ Т0КСРАСПРЩБ1ЕИ1Я ДДЯ СТАЛБАШ/ИРМЕВЫХ

6.1. При расчете токораспределения для сталеалюминиевых тросов необходимо учитывать как индуктивные сопротивления ГГ, так и распределение выпущенного тока, вызываемого наличием взаимоиндукции между проводами ЕЛ и ГГ.

j

14 -

6.2. Значения токов к.з. в ГГ /рис.2/ определяются из £л.З^ 1ti⁼[i~p)Ii *р2к    /б-1/;

Ттг ⁼ (!~р)-г * Р 2*    ^/6-3/'    ^тае

i=/

*>?/•    /G-З/ - безразмерный коэффициент, од

2$ + ?_T+j х_г    ределящий влияние взаимоин

дукций между проводами ВЯ и ГГ.

0,05 Ом/км - сопротивление растекания тока в зе^етле для 50 га;

Z_T - активное сопротивление ГГ, Os/км;

- сопротивление взаимоиндукции Km ~ 0J45 Су, а_т    между проводами ВЯ и ГГ Ом/км

.- /«-4/, где

Д_ъ -93,5 ур    /6-5/, глубина возрата тока, где «/°

удельное сопротивление земли, Ом.м..

-    эквивалентное расстояние между проводами и тросом, я; для трехпроводной линии;

On = ЧопоТ o„_Sr ■ а„_Гг оде 0/*,т , в’л/г Ощг ~ расстояние иевду кавднм из провелсэ од-

НОЙ цепи ВЯ и ГГ, м.

X_r = О,/45 [ ^7    * 0,0/6 ] /6-7/ ивдуктивное со    -

противление ГТ, Ом/км;

-    по /6-5/; с!_т - диаметр ГГ,м,

££ж Д&^и ^ вычисляются по /3,6/с учетом комплексного значе-

ния    г=(г₃ ■* г_т -у х_т) С.' /&-е/. оде

г,- ?г 'Х_т~ ^по /6-3; 6-7/. £' - длина пролета, км.

•V *

6.3. Для двухцепной ВЯ значения "Р” обычно одинаковы для ка-

5290 TM-TI    -    15    -

вдой цепи.если яе цепи несимметричны до отношению к ГГ, расчет выполняется для каждой цепи отдельно.

6-4. Для ВЯ с двумя гг в формулы/ 6-4; 6-7/ вводится средний геометрический диаметр ГГ / Л. 5/;

’ ^/б-9/=1Яе с/_т- Диаметр ГГ, м;

щ._г - расстояние между рр, _м,

п этом елуЧае равны:

/ 6-11/, а / 6-12/

/ 6-13/.

Коэффициент "Р" и сопротивление " Ж "

о*/--l3+/*»Z-

^r    4 + °.5*-r*j*T

г* (H+o,5_tT-jx_T)e‘

у -

j_T-    д    j    '

г , е-р>1г-*р?« i£_r_

2

6*5. В сдучаях, коцца сталеалюминиевый ГГ используется для в.ч. каналов связи или защиты и заземлен только по концам участка через дроссели, расчет токораспределения производится по приведенным выше формулам, как для одноцролетной ВЯ с длиной пролета &* равной длине участка. Вели же такой ГТ заземлен и на каждой анкерной опоре, то за длину пролета £ * принимается усредненная длина анкерного пролета, а иа число пролетов гг? - количество анкерных пролетов, Сопротивлени-нием дросселей в расчетах можно пренебрегать.

7. ПРОВЕРКА СТШтт&ЕШ ТРОСОВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

7.1. Проверка производится аналогично проверке стальных ГГ, как изложено в разделе 5. Так как определяющим является нагрев алюминиевой части ГГ, проверяется только сечение алюминия. Формула /5-4/ при этом преобразуется в:

-W    ^кЛ    М

^Cfi*> Г Иъ-ЛГ

4

I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ И ОБЩЕ ПОЛОКЕНИЯ

1.1.    За последние 10-15 лет увеличение мощности энергосистем и развитие электрических сетей привело к существенному возраста *■ нию уровней токов короткого замыкания, и, особенно, токов однополюсных коротких замыканий в сетях НО кВ и вше,

В связи с этим значительно возросла вероятность повреждения грозозащитных тросов /ГГ/ воздушных линий электропередачи /ВЛ/ термическим воздействием токов однополюсных к.з. при перекрытиях изоляции ВЛ*

1.2.    Целью настоящей работы язляётся обобщение и конкретизация существующих методов расчета распределения тока к.з. в тро -сах и проверки тросов на термическую устойчивость и приведение их в форме, удобной для практических расчетов.

1.3.    Методические указания не содержат рекомендаций о способах обеспечения необходимой термической устойчивости тросов, если принятое в проекте или существующее на ВД фактическое сече -ние ГГ оказывается недостаточным. Такие способы должны выбирать -ся, исходя из конкретных условий, и на основании технико-экономических и других соображений. Цри этом, в случае если при расчете потребуется значительное увеличение сечения ГГ / в т.ч. и замена стального IT проводящим/ на каком-либо участке BE, необходимо оценить вероятность расчетного значения тока к.з. и длину такого уча-

стка по отношению ко всей длине

1.3. На основании п.1Ь5-43 ПУЭ 1966 г., а также

при разработке настоящих указаний приняты следующие исходные положения:

1.3.1. Проверка ГГ на термическую устойчивость производится для ВД в сети с большим током замыкания на землю, т.е. на напряжении НО кЬ и выше.

5290 тм-Tl

1*3.2. Проверка производится для случая к.з, на концевых опорах ВЛ £ п.П-5-43 л-l] , а такие на смежных о ними опорах, фоме того проверка должна быть произведена для случаев к.з. на опорах ВЛ смежных о опорами, на которых изменяется сечение ГГ /например переход от подхода с большим сечением ГГ к линии с меньшим сечением ГГ/, а также для случаев к.з. на опорах, на которых заканчивается заземленные подход ГГ и начинается участок с изолированным If.

1.3.2. На участках ВД с изолированным в соответствии с п.П-5-78 ЖЭ 1966 г. креплением троса проверка на термическую устойчивость не производится.

1.3.4.    Поскольку на участках ВЛ с заземленным ГГ сопротивление заземления опор и сопротивления ГТ не оказывают, как правило, заметного влияния на ток одноголосного к.з., распределение токов в ГГ рассчитывается по полученным независимо значениям тока к.з*

1.3.5.    В случае проверки стальных ГГ учитываются только активные сопротивления элементов расчетной схемы и распределение только свободной составляющей (см.п.3.4) тока к.з.

1,3*6, В случае проверки стаде алюминиевых или алюминиевых ГГ учитываются полные /комплексные значения/ элементов расчетной схемы, а также распределение вынужденных и свободных составляющих тока к.з. /п.3.4./.

1.3.7. Расчетным видом повреждения является однополюсное К*з. на опоре ВЛ. При перекрытии с провода на трос в пролете /например, при пляске или сбросе гололеда/ повреждения ГТ от пряного воздействия душ не могут быть определены расчетом, а значения токов к.з. в ГТ, определяющие его термическую устойчивость, не будут существенно отличаться от расчетных при повреждении на опоре.

5290 Tssrfl

1.3.8. Предполагается, что сечение ГГ, значения сопротивлений опор и сопротивления контуров заземления подстанций и опор определен» при разработке проекта ВЛ иди известии, если проверяется, се ** чение троса на существующей линии»

%*    ТЕРМИЧЕСКОЙ

2.1.    Термическая устойчивость ГГ определяется величиной и временем протекания тока к.з, в соответствии с д. 1-4-6 а 1-4-8 ПУЭ 1966 г. при проверке проводников на термическую устойчивость расчетный ток к.з. принимается для наиболее тяжелых условий, а расчетное время - как полное время отключения основной защиты / о учетом АЙвЛ

2.2.    Для предварительной проверки термической устойчивости

IT определяются по данным "Схемы развития энергосистемы" максимальные токи однополюсного к.з. на шинах FJ тех объектов, к которым присоединяется проектируемая или проверяемая существующая линия с учетом перспективы развития сети. По данным проектов релейной Защиты ИЛИ предварительным соображениям определяется полное время отключения, наличие и краткость АПВ. При этом время отключения при наличии ЖВ определяется, как суша полных времен отключения в кавдом цикле АПВ.

2.3.    Й& пол^чеШым значениям тока к.з. /[к ~ Л& / я времени отключения ft / из таблиц приложения 3 проверяется сечение ГГ,

Цели сечение ГГ оказывается достаточным /2* меньше допустимого При данном t / дальнейших расчетов проводить не требуется.

2.4.    В противном случае fl* больше допустимого / выполняется расчет распределения т.к.з. в ГТ, проверка сечения, и при недостаточной термической устойчивости IT до уточненным величинам к.з. проектные решения должны быть изменены и вновь подвергнуты проверке.

7

3. РАСЧЕТНЫЙ ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И РАСЧЁТНЫЕ УСЛОМЯ _

3.1. ta указано в 1.3-3. расчетный ток однополюсного к.з. для последующего определения токораспределения в ГГ и проверки их на термическую устойчивость определяется независимо от схемы за -Земления ГГ и опор и величин заземления. Таким образом, данные о величине т.к.з. Moiyr быть получены из "Схемы развития", проектов релейной защиты и ПА и рассчитаны специально.

дри этом, т.к. в некоторых случаях возникает необходимость проверять ГГ не только на концевых опорах, но и в конце подхода к ГУ и на линии, а с удалением от шин РУ значения тока быстро уменьшаются /особенно при больших начальных значениях/, необходимо такие знать величины токов к.з. с концов проверяемой линии и изменение их, при перемещении точки к.з. по линии в соответствии со схемой, приведенной на рис, I

№.1.

3.2. Цри отсутствии в имеющихся материалах данных об изменении т.к.з. при перемещении точки к.з. вдоль линии, такие значения могут быть вычислены на ЭШ по типовой программе 590вгм J Я.б]йли с достаточной для приближенных расчетов степенью точности получены из соотношений:

9

ной составляющей рассмотрен в разделе' 6.

3.5* Для упрощения расчетов тохораспределения свободной со -ставляодей цринимается, что величины пролетов ВЛ и сопротивления заземления во ел шор на участках с одним сечением ГГ имеют одно и то же среднее значение, фи этом, каждая часть расчетной схемы /от опоры с к.э. в сторону РУ1 и РУ2 / представляет собой однородную цепь показанную на рис. 3, входное сопротивление которой по [ Л.2]

а     /    3-4    /,    me

±e~i±f{    /3-5/_t    у    =    Vf    /    3-6/

Z£x, рис. 3.

th - гиперболический тангенс/см. приложение е/\ т - число пролетов однородного участка ВИ /до портала РУ или до участка ВЛ с другими параметрами А и Z ;

Я - сопротивление заземления опоры, Ом;

Ж - сопротивление пролета ГГ, См;

к_т~ сопротивление, на которое замкнута однородная линия /на -пример, сопротивление заземления Yl-Rm или сопротивление Z_c участка с другими значения Z и А /. фи больших значениях т , когда    1»0    *    ^не“

зависимо от величины Zm * Значение _т , при котором это условие выполняется, можно определить из

^ ⁼ тй ^/э"^7/

3.6* Распределение свободного тока в ГГ от места повреждения

Эти точки и являются определшощими для проверки, т.к. в следующих пролетах они быстро затухают.

3.7. Значения Я определяются по заданной длине пролета, сечению и материалу IT /см. разделы 4 и значения А определяются в соответствии с принятыми в проекте величинами сопротивления заземлений опор в зависимости от удельного сопротивления грунта и высоты опор /таблица Д-5-14 ПУЭ 1966 г./. Цри этом следуем учитывать, что для двухцепных одностоечных опор В2Г на подходах к И значения А должны быть также снижены примерно в 2 раза по сравнению с нормами ПУЭ 1966 г. /Л-7, таблица 2/. Сопротивление контура заземления РУ / Ал / принимается обычно равным 0,5 Ом или задается по фактическому значению.

3.8* В случае, если расчетный участок примыкает к участку BIT е изолированным ГТ или, если IT изолирован от контура заземления подстанции, соответствующие значения 2^» принимаются ранными и тогда?    ^

% ⁼ thntf    /З-Il/ в ту сторону М,

которая примыкает к участку _У

4. РАСЧКГ токоРАопрдаяаш ДЛЯ СТАДЫЩ ТРОСОВ__

4.1. Как было указано в разделах I * 3 в случае подвески на Ш стальных ГГ при расчете токораспредеяеиия учитывается только.