Компьютерное моделирование расчета кондуктивных помех в контрольном кабеле

Компьютерное моделирование расчета кондуктивных помех в контрольном кабеле

Авторы публикации

Рубрика

Информационные технологии

Просмотры

72

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 14 (16), июнь ‘21

Дата публикации 03.06.2021

Поделиться

На современных подстанциях устанавливаются устройства РЗА, ПА, АИИС КУЭ, ТМ и связи, основанные на микроэлектронных и микропроцессорных элементах. Они имеют широкие функциональные возможности и ряд других преимуществ перед электромеханическими устройствами. Однако, в отличие от них, современные устройства обладают одним существенным недостатком – она чувствительна к воздействию электромагнитных помех. Наиболее опасными источниками помех являются короткие замыкания на ПС и помехи при молниевых разрядах. Для того, чтобы предотвратить возможные аварии необходим точный расчет кондуктивных помех. Его можно осуществить в программе «ЗУМ».

Разряды молнии и короткие замыкания являются источниками кондуктивных помех. Если помехи превышают допустимые значения, то они могут стать причиной повреждения, ложного срабатывания или даже отказа микропроцессорной аппаратуры на электрических подстанциях [1].

Для того, чтобы снизить кондуктивные помехи используют двухстороннее заземление экрана кабеля.

Величина кондуктивной помехи вычисляется по формуле:                                       

где

U – напряжение между точками заземления экрана;

k – коэффициент экранирования (ослабления), равный 6-10.

Смоделировать расчет кондуктивных помех можно в специально разработанной программе «ЗУМ». Её функциональные возможности позволяют осуществить комплексный расчет молниезащиты и заземления электрической подстанции.

Расчет кондуктивных помех можно осуществить несколькими способами.

В качестве примера найдем помеху жила-экран на выходе контрольного кабеля с диаметром экрана 10 мм, длиной 100 м, погонным сопротивлением R0=0.018 Ом/м, расположенного на высоте 0.5 м над поверхностью земли, при вводе импульса тока молнии 100 кА с линейным фронтом длительностью 20 мкс в начало кабеля. Сетка ЗУ состоит из стальных стержней диаметром 20 мм и расположена на глубине 0.5 м в грунте с удельным сопротивлением 100 Ом∙м.

Первый способ определения помех основан на методике ФСК ЕЭС. По стандартам ФСК кондуктивная помеха определяется как разность потенциалов между точками заземления экрана кабеля, поделенная на коэффициент ослабления [2]. В таком случае, кондуктивная помеха основывается на напряжении экрана кабеля, а сам кабель можно не рисовать.

График 1. Кондуктивная помеха по методике ФСК

Поделив полученное значение разности потенциалов на коэффициент экранирования, мы получим значение кондуктивной помехи равное 9313 В.

Второй способ основывается на методике расчета Вэнса. В его работах кондуктивная помеха равна току экрана, умноженному на передаточное сопротивление экран-жила, которое можно принять равным омическому сопротивлению экрана [3].

Величина кондуктивной помехи в таком случае вычисляется по формуле:

где

Zt – передаточное сопротивление (сопротивление связи) экран-жила, численно равное напряжению экрана на 1 м длины при протекании тока экрана 1 А;

l – длина кабеля;

I – ток экрана.

График 2. Кондуктивная помеха по методике Вэнса

Кондуктивная помеха по методике Вэнса получилась 5416 В, что гораздо меньше значения помехи по методике ФСК.

Третий способ расчета кондуктивных помех осуществляется с помощью 3D модели кабеля [4].

                                          

Рисунок 1. 3D модель кабеля с двусторонним заземлением экрана

Расчет с использованием 3D модели кабеля считаем точным.

График 3. Кондуктивная помеха с помощью 3D модели кабеля 

Кондуктивная помеха равна 5390 В, что подтверждает достоверность методики расчета Вэнса. Следовательно, методику ФСК ЕЭС необходимо заменить.

Список литературы

  1. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К. и др.; под ред. А.Ф. Дьякова.– М.: Энергоатомиздат, 2003. – 768 с.
  2. СТО 56947007-29.130.15.114-2012. Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 6-750 кВ. Стандарт Организации ОАО «ФСК ЕЭС». М. 2012.
  3. Вэнс Э.Ф. Влияние электромагнитных полей на экранированные кабели: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1982. – 120 с.
  4. Шишигин Д.С. AUTOCAD приложение для расчета молниезащиты и заземления объектов электроэнергетики. Автоматизация в промышленности, 2014. № 9. C. 28 – 32.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее