ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРОЗОПОРАЖАЕМОСТИ ВЛ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ОРИЕНТИРОВКИ ЛИДЕРА МОЛНИИ Авторы: Гайворонский А.С., Голдобин В.Д. Докладчик : Гайворонский Александр Сергеевич

2 СОДЕРЖАНИЕ 1 Основные положения модели, алгоритм расчета 2 Тестирование модели 2.1 Тест на идентичность 2.2 Сравнение с опытом эксплуатации «эталонных» ВЛ 3 Результаты численных экспериментов 3.1 Радиус стягивания разрядов молнии – зависимость от высоты объекта, тока молнии 3.2 Вероятность прорыва молнии – зависимость от конструктивных параметров, влияние рабочего напряжения ВЛ 3.3 Закон распределения амплитуды тока молнии для ударов в провод – корреляция с вероятностью прорыва 3.4 Избирательность поражения: распределение ударов по длине пролета, фазным проводам

3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОДЕЛИ, АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ: - геометрия объекта; - поле точек старта - случайных координат ЛМ, распределенных по закону равномерной плотности; - случайные амплитуды тока молнии, распределенные по логнормальному закону (параметры ЛМ). ПОСТРОЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИЙ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА: - моделирование случайного процесса распространения ЛМ; - моделирование восходящих встречных разрядов ВР с проводов и тросов ВЛ; - моделирование электрического поля в системе «лидер молнии – встречные разряды – провода и тросы ВЛ»; - критерий ориентировки – приближение ЛМ на критическое расстояние от ВР с троса, провода, поверхности земли. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ: - удельное число ударов молнии в трос, опору; - удельное число ударов молнии в фазный провод, число отключений; - распределение ударов по длине пролета, фазным проводам; - параметры закона распределения амплитуды тока молнии для ударов в трос, провод.

4 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Lightning 2. 0 Основное окно программы Вкладка визуализация

5 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – ТЕСТ НА ИДЕНТИЧНОСТЬ Реакция модели на внешнее электрическое поле грозового облака на уровне земли Е ВН Е ВН = 0 кВ/мЕ ВН = 10 кВ/мЕ ВН = 1000 кВ/м

6 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Характеристики «эталонных» ВЛ Наименование характеристики Значение для ВЛ: ВЛ 230 кВВЛ 345 кВ Класс напряжения, кВ Количество цепей 12 Уровень импульсной электрической прочности линейной изоляции, кВ Сопротивление заземления опор, Ом 55 Протяженность линии, км Период наблюдения, лет 2511 Число грозовых отключений, 1/100 км/40 г.д.0,243,44 ВЛ 230 кВ на опорах портального типа ВЛ 345 кВ на опорах башенного типа

7 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Результаты сравнения, подстройка параметра модели К В

8 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Результаты сравнения, подстройка параметра модели К В Физическая трактовка влияния параметра модели К В на вероятность прорыва молнии – уменьшение соотношения длин встречных разрядов с провода и троса

9 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Пример случайной реализации: ВЛ 230 кВ, удар молнии в провод, ток молнии – 24,9 кА

10 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Пример случайной реализации: ВЛ 345 кВ, удар молнии в трос, ток молнии – 29,2 кА

11 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ – СРАВНЕНИЕ С ОПЫТОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЭТАЛОННЫХ» ВЛ Пример случайной реализации: ВЛ 345 кВ, удар молнии в провод, ток молнии – 46,4 кА

12 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Радиус стягивания R S – зависимость от высоты объекта Н ОБ и тока молнии I М

13 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Вероятность прорыва молнии – зависимость от конструктивных параметров ВЛ (Н Т, α, Н ТП ) Прототип – ВЛ 500 кВ на опорах ПБ-1, пролет – 400 м Н ТП = 10 м, сплошные линии – расчет по модели, пунктирные – расчет по (4): Высота подвеса провода – 20 м

14 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Вероятность прорыва молнии – зависимость от конструктивных параметров ВЛ (Н Т, α, Н ТП ) Физическая трактовка влияния конструктивных параметров ВЛ (Н Т, α, Н ТП ) на вероятность прорыва молнии – изменение соотношения длин встречных разрядов с провода и троса Угол защиты – 20 град Высота подвеса троса – 30 м

15 Соотношение вероятностей прорыва молнии с учетом и без учета рабочего напряжения для ВЛ 110 – 1150 кВ на типовых опорах: П110-1, П220-3, П330-3, ПБ-1, ПОГ-1150 Зависимость вероятности прорыва молнии от величины рабочего напряжения для ВЛ 1150 кВ РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Вероятность прорыва молнии – влияние рабочего напряжения ВЛ

16 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Закон распределения амплитуд токов молнии для ударов в провод – корреляция с вероятностью прорыва Угол защиты – 20 град Высота подвеса провода: 30 м, 45 м, 60 м

17 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Избирательность поражения – распределение ударов молнии по длине пролета, фазам ВЛ Прототип – ВЛ 220 кВ на опорах П220-3 Распределение ударов в пролёте. Удары в трос. Распределение ударов в пролёте. Удары в провод. Распределение ударов по фазам Расположение проводов и тросов

18 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Избирательность поражения – распределение ударов молнии по длине пролета, фазам ВЛ Распределение ударов в пролёте. Удары в провод. Прототип – ВЛ 220 кВ на опорах П220-3 без грозозащитного троса

19 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Избирательность поражения – распределение ударов молнии по длине пролета, фазам ВЛ ВЛ 220 кВ, опора П220-2ВЛ 220 кВ, опора П220-3ВЛ 500 кВ, опора ПБ-1

20 РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Избирательность поражения – распределение ударов молнии в провод по фазе напряжения (ВЛ 220 кВ «ЦГЭС – Ш30») Полярность напряжения Доля ударов молнии в провод, % опыт эксплуатации расчет по модели положительная 7067 отрицательная 3033

21 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!