|
| Autobiographie |
ABSTRACT:
Introduction
Au cours d'exploitation des lignes aeriennes (LA) et des sous-stations de transformateur dans les divers conditions climatiques on peut voir, que la protection contre la foudre (contre les coup de foudre directes et indirectes) doit assuré le fonctionnement fiable de l'appareillage électrique. En ce moment c'est un des problèmes actuels du transport et de la distribution électrique.
Sur les territoires avec une grande densité des orages il existe une danger autour les LA et de l'appareillage électrique en cas de coup de foudre dans ces installations améne à panne de courant de longue durée. Les grandes résistances de connexion de terre des pylônes, grande hauteur de pylône et des distances des portées d'ancrage en cas de coup de foudre sont les facteurs contribuant de défaut d'isolement de l'autotransformateurs, et d'autres défauts de l'appareillage électrique.
Actualité. Le probleme important de l'exploitation des lignes aeriennes (LA) à haute tension et des sous-stations de transformateur c'est l'amelioration de la protection contre la foudre. [1]
C'est une des problèmes essentiels de la conception des LA à haute tension. En Russie pour la période 1998-2003 le nombre des déclenchements à cause des impact de foudre se composé 11% parmi des déclenchements d'urgence. Ces données classer dans les LA avec des fils parafoudre. [2]
Les varistances ont élaborés et répandu au Japon et aux Etats Unis d'Amérique en 1980 pour proteger les LA sous tension 66, 77, 138 kV. [3]
En Chine les paratonnaires sont utilisés pour les LA sous tension 132 et 400kV, situé dans la terrain accidenté. [4]
L'installation du paratonnerre est prevue pour chaque pylône. La fréquence de l'installation de paratonnaire depende de la fiabilité exigée pour le cas consideré.
Aux Etats-Unis, d'apres l'experience de l'exploitation des LA sous tension en classe 115 kV les LA, ayant les varistances sur chaque phase on peut voir en durée de cinque années ces LA n'avait pas des déclenchements d'urgence provoqueé par des surtensions atmospheriques. [5]
Les élaborations liées avec la fiabilité, des termes de la diagnostic et de la disposition des varistances sont les problèmes d'actualité en ce moment.
But du travail.Estimation de la probabilité de défaut d'isolement de l'autotransformateur 500kV causé par les coup de foudre dans les LA ou des installations voisin.
Valeur scientifique d'ouvrage. On a obtenu la nouvelle dependance de la probabilité de défaut d'isolement de l'autotransformateur 500kV au cours du temps t en dependance de la frequence et de durée de l'apparition d'une onde de surtention en LA 500kV provoqué par le coup de foudre, de la fiabilité de la varistance et des termines de sa diagnostic.
Valeur pratique d'ouvrage. On a proposé la méthode optimale des termes de diagnostic de la varistance du point de vue de la viabilité des nœuds de chargement. Selon les calcules on a justifié la rationnalité de l'installation de la varistance complemantaire dans le compartiment du sectionneur d'entrée.
Généralité
La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui se produit lorsque l'électricité statique s'accumule dans le couche atmosphérique inférieure. Le coup de foudre caracterisé par une grande intensité: La temperature du canal de foudre atteint 300 000 degré. [6]
Il y a deux grands types d’accidents dûs à la foudre:
- Ceux sont provoqués par un coup direct lorsque la foudre frappe un bâtiment ou une zone déterminée. La foudre peut alors entraоner de nombreux dégats dont l’incendie est le plus courant. Contre ce fléau, les moyens de protection sont les systémes de paratonnerres.
- Ceux causés indirectement, par exemple lorsque la foudre frappe ou induit des surtensions dans les câbles électriques ou les liaisons de transmission. Il faut alors protéger les appareils susceptibles d’être atteints contre les surtensions et les courants indirects ainsi créés.
L'installation électrique de sous-station de transformateur protegé par le systéme des paratonnerres, ayant une faible résistance de connexion à la terre. Cette circonstance élimine les recoupements inverses sur l'appareillage électrique. Le défaut d'isolement de l'appareillage électrique d'une sous-station de transformateur en cas d'influence des surtensions dû à la foudre depende de la fréquence de l'apparition des surtesions dû à la foudre et de l'état de fonctionnement de la varistance. L'onde de surtensions dû à la foudre se forme en cas de coup de foudre directe en LA (le fil paratonnerre, conducteur) ou indirecte (un coup de foudre en infrastructure voisin de LA).
(Animation: Volume 22,9kB, quantite des cadres - 9; retardement - 70mc; quantite des cycles - 6)
La limitation des surtensions dû à la foudre peut être assuré par les manières suivantes:
а) l'élaboration et l'application des nouveaux schémas de protection contre la foudre (le schéma en cascade) avec des indices de fiabilité plus haute que celles d'aprés les normes;
b) l'application des appareils de défence avec une haute sécurité (varistances).[7]
Varistances avec les résistances en oxyde de métal sont déstinées à la protection de l'isolement de l'appareillage électrique contre les surtensions dû à la foudre et les surtensions de commutation. L'absence de pont d'éclatement assure la raccordement stationnaire de la varistance et de l'appareillage de protection. Les varistances ont une caractéristique tension/courant extrêmement non linéaire. La microstructure de varistances comporte des cristaux de fleur de zinc (le semi-conducteur du n-type) et la couche cristallin (semi-conducteur du p-type). Donc, les varistances sur la base de ZnO forment la structure de p-n jonction. Ils déterminent les propriétés non-linéaires des varistances. En régime normal le courant passant a le caractére capacitif et comporte de dixième d'A. En cas d'apparition des surtensions la résistance de paratonnerre reduite, les varistances passent à l'état conducteur et limitent les surtensions au niveau préventif pour l'isolation de l'appareillage électrique. Ce processus s'accompagne par les effets thérmiques, survenant en consequence de l'absorption de l'impact de surtension. Le paratonnerre rendre à l'état non conducteur aprés la disparition de l'onde de surtensions. La durée de passage comporte quelques ns. Cette circonstance permette de limiter efficacement des surtensions à haute fréquence.
Les avantages de la varistance:
1. le niveau profond de limitation des surtensions;
2. l'absence du courant d'accompagnement aprés l'amortissement de l'onde de surtensions;
3. la simplicité de la construction et la stabilité contre vieillissement;
4. la capasité de dispersion des grandes énergies;
5. la stabilité à impuretés atmosphériques;
6. les gabarits et poid petites.
Sommaire:
Pour protéger l'isolation de l'autotransformateur 500kV de poste extérieur on prévoit la disposition de la varistance. Le défaut d'isolement peut être observé en cas de coïncidence en temps et espace de deux évenements: l'appariton de l'onde des surtensions dû à la foudre en LA 500kV et l'état non fonctionnement de la varistance, disposée dans l'enroulement d'autotransformateur 500kV (fig. 2)
figure 2 – Schéma de poste extérieur 500kV de sous-station de transformateur "Metallurgicheskaya" du régime normale
La probabilité de défaut de l'isolation de l'enroulement d'autotransformateur en consequence de l'apparition d'ue onde des surtensions dû à la foudre en durée t on peut être choisir d'aprés le systéme des équations: [8]
Le schéma en cascade déstiné à la protection contre les surtensions dû à la foudre de l'appareillage électrique de poste extérieur et prévoit l'installation de paratonnerre complementaire à l'entrée de poste extérieur. La fiabilité de la protection de l'appareillage électrique s'augmente parce que:
- tout les installations électriques disposent aval les appareils de protection. C'est-à-dire les surtensions déterminées seulement par les caractéristiques des appareils de protection;
- les écartement entre les appareils de protection et de l'installations électriques sont diminues.
Figure 3 – Le schéma en cascade pour proteger l'appareillage électrique de poste extérieur contre les surtensions dû à la foudre
(Animation: Volume 22,4kB, quantite des cadres - 10; retardement - 70mc; quantite des cycles - 6)
Le schéma en cascade prévue la disposition des paratonnerres sur chaque LA et au enroulement d'autotransformateur (transformateur). L'installation de la varistance aux jeu de barres n'est pas demandé. (fig. 3)
La probabilité de défaut de l'isolation d'autotransformateur 500 kV en durée t peut être déterminé à l'aide de formule suivante:
Conclusions:
1. On a obtenu les formules des équations differentielles linéaires pour déterminer la probabilité de défaut de l'isolation d'autotransformateur compte tenue la fiabilité de paratonnerre et les termes de son diagnostic;
2. On a obtenu les formules (2) и (3) pour éstimer la probabilité de défaut de l'enroulement d'autotransformateur en durée t en cas de l'installation des appareils de protection dans la cellule de sectionneur d'entrée;
3. L'installation deu paratonnerre complelantaire dans le cellule de sectionneur d'entrée augmente la fiabilité de protection de l'enroulement d'autotransformateur 500kV à peu près 50 fois.
Remarque: En ce moment l'ouvrage n'est pas terminé. Date limite - décembre 2010.
Bibliographie:
1. Данилов Г.А., Зубков А.С., Боровицкий В.Г., Лошанов Ю.Е. Подвесные ОПН как средство повышения надежности работы воздушных линий электропередач (опыт применения)
2. Scei A. et. Al.: Application of Metal oxide Surge Arresters to Overhead Lines – Report of Cigre WG 33.11 Task Force 3, 1997
3. Kawamura T. and others. Experience and effectiveness of application of arresters to overhead transmission lines. – CIGRE, 1994 Session. – Rep. 33.301.
4. Steven K.H. Chan. Assessing the Programme to Install Transmission Line Arresters on the CLP Power Network.
5. Schnettler A., G.Balzer, M.Hudash, M.Adolfsson. Protection of high voltage equipment by polymer arresters. CIGRE 33-302.1998.
6. Дмитриев М.В Защита распределительных устройств 35-750 кВ от грозовых перенапряжений
7. Дмитриев М.В. Различные подходы к выбору схемы защиты оборудования от грозовых перенапряжений
8. Борисова А.Л., Ковалев А.П. Оценка нажежности защитных средств оборудования подстанции от грозовых перенапряжений. Электротехнические и электромеханические системы. Материалы XV Всеукраинской студенческой научно-технической конференции 20-22 апреля 2010г. Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010 с. 11-12.
9. Сайт информационно-аналитического журнала «Энерго-info»
Оценка защищенности оборудования распределительных устройств 35-750 кВ от грозовых перенапряжений
http://www.zeu.ru/articles/doc15.pdf
10. Сайт журнала «Новости электротехники»
Анализ надежности грозозащиты подстанций. Современные проблемы