АННОТАЦИЯ
диссертации на соискание ученой степени доктора философии PhD
по специальности: 6D071800 – «Электроэнергетика»
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Диссертационная работа посвящена проблеме уменьшения потерь от токов утечки по конструктивным элементам опор и создания распределенной системы катодной защиты опор ВЛЭП.
Актуальность работы. Протяжённость высоковольтных линий электропередач в Республике Казахстан превышает 23 тыс. км, причем их большая часть пролегает вне населённых пунктов. Любая авария на высоковольтных линиях напряжением 110-500 кВ, связанная с пробоями изоляции, обрывом токоведущих проводов, падением опор, приводит к перебоям электроснабжения целых регионов республики.
С учетом того, что ВЛ 110- 500 кВ являются стратегическими для системы электроэнергетики Казахстана, ущерб от аварий значителен.
В связи с этим большое внимание уделяется теоретическим и экспериментальным исследованиям по созданию систем защит и диагностики элементов воздушных высоковольтных линий электропередач. В процессе длительной эксплуатации ВЛЭП с напряжением 500 кВ учеными и специалистами на территории стран Европейского союза установлено, что с целью повышения надёжности и снижения эксплуатационных затрат, необходимо внедрение системы текущего контроля технического состояния ВЛЭП без прерывания процессов передачи электроэнергии.
Одной из важнейших причин снижения ресурса элементов опор ВЛЭП является электрохимическая коррозия.
Практика эксплуатации ВЛЭП показывает, что часто возникают следующие проблемы:
- электрохимическая коррозия металлических элементов крепления опор, расположенных под землёй, в результате которой происходит резкое снижение ресурса опор и создание аварийных ситуаций;
- основным фактором, влияющим на скорость электрохимической коррозии, является наличие токов от наведенных полей, растекания в почве и утечки по элементам опор.
Целью исследования является повышение надежности транспортирования электроэнергии при одновременном снижении потерь в опорах ВЛЭП.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертации использовались апробированные методы теоретических основ электротехники, теории вероятности, аналитические методы, методы математического моделирования, методы схемотехнического и имитационного моделирования, методы расчета параметров схем замещения, методы обработки экспериментальных данных. Математическое моделирование выполнено в пакете прикладных программ MATLAB, имитационное моделирование выполнено с помощью программного пакета, позволяющего моделировать электронные схемы Multisim.
Результаты работы. На основании выполненных исследований получены следующие результаты:
- разработаны математические модели распределения токов утечки по элементам опор различных конструкций ВЛЭП и токов от наведенных полей, растекания в почве и утечки по элементам опор;
- разработаны методы снижения токов утечки за счет конструктивных изменений опор;
- разработана структура катодной защиты для элементов опор ВЛЭП, содержащая источник питания на основе наведенных электромагнитных полей.
Область применения. Электроснабжающие предприятия.
Экономическая эффективность и значимость работы. Разработанная модель позволит проводить анализ токов от наведенных полей, токов утечки по элементам опор ВЛЭП и растекания в почве.
Разработаны два технических решения по уменьшению активных потерь при транспортировке электроэнергии за счет конструктивных изменений опор ВЛЭП и созданию распределенной системы катодной защиты с питанием от наведенных полей.
В первом случае предлагаемое техническое решение ведет к компенсации токов растекания, и соответственно к уменьшению интенсивности процесса электрохимической коррозии наиболее уязвимого элемента конструкции опоры, подверженного электрохимической коррозии: закрепленного в железобетонной опоре анкерного кольца, к которому крепятся тросовые оттяжки. Во втором случае разработанная подсистема катодной защиты позволит снизить стоимость и повысить стабильность работы ВЛЭП в целом. Достигается это средствами электрохимической защиты находящихся под землей элементов опор участков высоковольтных линий электропередач, а также снижением эксплуатационных затрат на потребление электроэнергии для питания модулей катодных станций.
Апробация и публикация работы. Основные научные результаты докторской диссертации опубликованы в 21 научных трудах, в том числе 3 публикации в изданиях, рекомендованных ККСОН МОН РК, 2 публикации, входящих в информационную базу компаний Scopus и Thomson Reuters, 14 публикаций в международных научно-практических конференциях, 1 монография на тему «Катодная защита элементов опор высоковольтных линий электропередач» и инновационный патент № 000, 19.05.2015г.
