Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений - Программное  обеспечение ЭВМ для анализа грозовых перенапряжений

Как отмечалось выше, практически все элементы электрических сетей (линии, подстанции и высоковольтные электрические машины) содержат большое число нелинейных элементов в виде вольт-амперных, вольт-секундных и вольт-кулоновых характеристик. По этой причине аналитический расчет грозовых перенапряжений на изоляции электрооборудования и линий, а также их грозозащиты практически не возможен. В связи с этим, на кафедре инженерной электрофизики и техники высоких напряжений разработаны программы расчета грозозащиты линий и подстанций 6-35 кВ и электрических машин до 24 кВ, которые гальванически и магнитно связаны с воздушными сетями.
Программы грозозащиты воздушных линий для классов напряжения 6-35 кВ разработаны на основе соответствующих математических моделей и реализованы на ЭВМ класса IBM - PC/AT.
Пользователю предлагаются программы расчета ожидаемого числа отключений ВЛ с грозозащитным тросом и без него. Обе программы написаны на языке BASIC, используя автономную программную среду для ПК TURBOBASIC. Пользователю предложены загрузочные модули программ GR6-35kV.exe для расчета грозозащиты ВЛ без троса и GRTRL.exe - для расчета грозозащиты ВЛ с тросом. Ввод исходных данных в этих программах производится в двух режимах: в полудиалоговом и диалоговом. В полудиалоговом режиме программа имеет банк данных для определенного количества изоляторов, опор и шинопроводов, которые в настоящее время применяются в сетях 6-35 кВ. В этом случае пользователь может брать их по своему усмотрению, если пользователь не нашел соответствующих изоляторов, опор или шинопроводов, то он может перейти в диалоговый режим, в котором все данные вводятся с дисплея ПК.
Результаты вычислений с комментариями выводятся из дисплея. Кроме того, в программах предусмотрена возможность записи всех исходных данных, а также результатов в специальный файл, который автоматически создается во время работы программы. По окончанию расчета его можно посмотреть или, по усмотрению, вывести в печать. Если полученное годовое ожидаемое число грозовых отключений ВЛ больше общепринятого, оптимального, путем подбора соответствующих влияющих факторов (изолятор, сопротивление заземления опор, угол защиты тросов) достигается оптимальное значение грозовых отключений.
Для расчета показателя надежности грозозащиты подстанций 6-35 кВ (числа лет безаварийной работы) составляется ее эквивалентная схема. При этом оборудование подстанции (кроме защитных аппаратов) замещается входными емкостями. Затем в схеме выбираются “рабочие точки”, для которых необходим расчет. Оставшиеся эквивалентные емкости разносятся в соответствии с правилами моментов. Запуск программы осуществляется программой GROZ.exe. Предварительно необходимо включить принтер и загрузить специальный драйвер для печати SDF.exe. Затем в диалоговом режиме вводится исходная информация: число узлов и ветвей схемы, коэффициент затухания, шаги расчета по времени и расстоянию, конечное время расчета, волновое сопротивление ошиновки, признаки вывода результатов, характеристики изоляции электрооборудования и ВЛ, характеристики защитных аппаратов, вид волны, для которой выполняется расчет (косоугольная, двухэкспоненциальная или произвольная), характеристики опор и их контура заземления. Программа рассчитывает показатель надежности грозозащиты подстанций при прорывах молнии на фазные провода, от обратных перекрытий при ударах молнии в опору и в трос, от индуктированных перенапряжений, а так же в целом от перечисленных факторов. Если показатель надежности недостаточен (по сравнению с общепринятыми, технико-экономически обоснованными величинами), то варьируются влияющие факторы (сопротивление заземления опор, уровень изоляции ВЛ, угол защиты тросов, количество и тип защитных аппаратов) таким образом, чтобы обеспечить необходимые условия.
Программа расчета грозозащиты электрических машин состоит из двух частей: для машин гальванически связанных с воздушными сетями и машин, связанных с воздушными линиями через трансформаторы (работающих по блочной схеме). В первом случае задаются параметры защищаемой машины, ВЛ на подходе, защитных аппаратов, устанавливаемых вблизи машины и на подходе, конденсаторов, необходимых для сглаживания крутизны волн, а также таких дополнительных элементов, как токоограничивающие реакторы и кабельные вставки.
Во втором случае для расчетов необходимы параметры защищаемой машины и трансформатора связи, характеристики защитных аппаратов со стороны высокого и генераторного напряжений, токопровода, а в случае необходимости конденсатора, для снижения градиентных перенапряжений, и защитного аппарата, для установки в нейтрали электрической машины.
Программа считает электрическую, магнитную, квазистационарную составляющие переходного процесса и показатель надежности грозозащиты в целом. Если этот показатель ниже допустимого, то варьируя влияющие факторы, показатель поднимается до необходимого уровня.