Modelovanje zone zaštite visokonaponskog postrojenja od direktnog atmosferskog pražnjenja

Abstract

Predmet istraživanja doktorske disertacije odnosi se na modelovanje zone zaštite visokonaponskog postrojenja (u daljem tekstu postrojenje) od direktnog atmosferskog pražnjenja. Osnovni doprinosi radu su: 1. Formiranje generičkog modela proračuna zone zaštite primenom štapne hvataljke i zaštitnog užeta po metodi kotrljajuće sfere. Proračun zone zaštite predstavlja važan korak u analizi ugroženosti postrojenja od direktnog atmosferskog pražnjenja. Do sada su najčešće korišćeni geometrijski i elektrogeometrijski model (EGM) koji se zasnivaju na primeni teorije udarnog rastojanja. Osnovni nedostaci pomenutih modela odnose se na neuvažavanje uticaja struje atmosferskog pražnjenja kod EGM ili na neuvažavanje uticaja i struje atmosferskog pražnjenja i lokalne geometrije štićenog objekta kod geometrijskog modela. Generički model je baziran na značajnom proširenju znanja o fizičkom modelu preskoka na dugim rastojanjima. Prema ovom modelu udarno rastojanje predstavlja funkciju i amplitude struje atmosferskog pražnjenja i lokalne geometrije objekta. Primena generičkog modela doprineće tačnijem određivanju zone zaštite postrojenja od direktnog atmosferskog pražnjenja. Na osnovu formiranog generičkog modela u disertaciji je analizirana i modelovana zona zaštite za konkretna postrojenja koja se nalaze u sklopu elektroenergetskog sistema (EES) Srbije. Celokupna analiza osetljivosti zone zaštite je sprovedena u zavisnosti od dispozicije postrojenja, metoda proračuna i primenjenog tipa zaštitnog uređaja. Poseban značaj je dat korišćenju zaštitnih užadi, kao čestih gromobranskih zaštitnih uređaja u postrojenja složene geometrije. Na taj način je omogućeno sagledavanje svih uticajnih faktora koje je potrebno uvažiti u modelovanju zone zaštite i projektovanju optimalnog rešenja zaštite postrojenja od direktnog atmosferskog pražnjenja...

The subject of the doctoral dissertation refers to the modeling of the zone of high voltage substation protection (hereinafter referred to: the substation) from the direct lightning flash. The basic contribution of this dissertation is the following: 1. Formation of a generic model pertaining to calculating the protection zone by applying the lightning conductor and ground wire according to the rolling sphere method. Calculating the protection zone represents an important step in the analysis of substation vulnerability due to the direct lightning flash. Geometric and Electro-geometric models (EGM) that are based on the strike distance theory have been utilized so far. The primary shortcoming of the mentioned models refer to disregarding the influence of the lightning flash in the case of EGM, or disregarding the influence and the lightning flash current and the local geometry of the protected object in the case of the geometric model. However, the generic model is based on the significant expansion of knowledge concerning the physical model of long distance surge. According to this model, the striking distance represents the function and the amplitude of the lightning flash current and the local geometry of an object. The application of the generic model will contribute to the more accurate determining the substation zone protection from the direct lightning flash. Based on the formed generic model, this dissertation has analyzes and modeled the protection zone for concrete substations located within the electro-energy system (EES) of Serbia. The overall sensitivity analysis of the protection zone has been carried out depending on the substation disposition, calculation methods and the applied type of the protection device. Special attention has been paid to the utilization of ground wires, as well as the frequent lightning arrester devices in the substations of complex geometry. Thus, it has been enabled to assess all the influencing factors that have to be taken into consideration in modeling the zone of protection and designing the optimal solution for substation protection from the direct lightning flash...