Розробка алгоритму обчислювальної процедури для розрахунку зон захисту блискавковідводів за міжнародним стандартом IEC 62305

Abstract

Продовжено серію публікацій щодо проблеми захисту від проявів блискавки в електричних станціях та підстанціях, особливо в умовах зниження стабільності функціонування енергосистеми України. Додатково актуальність роботи аргументовано збільшенням грозової активності на планеті в цілому та даними національної енергокомпанії в Україні, що призводить до аварійних вимкнень на лініях електропередачі. Розроблено систему алгоритмів для обчислювальної процедури при розрахунку зон захисту системи, яка складається з багаточисельних стрижньових і тросових блискавковідводів та захисних сіток, за методом сфери, що котиться. Зазначено, що більшість стратегічних енергооб'єктів в Україні мають системи блискавкозахисту, побудовані згідно застарілих стандартів, тому необхідна їх перевірка та модернізація з урахуванням діючих нормативних документів. Розроблено узагальнений алгоритм побудови зони захисту з використаннням методу Делоне та отриманих раніше математичних виразів, який в свою чергу складається з підалгоритмів: побудови полігональної сітки по точкам координат блискавковідводів, знаходження зон торкання сфери вершин полігональної сітки, побудови сітки вузлів точок аналізу, знаходження координати висоти для кожної точки аналізу, побудова поверхні захисту по координатам сітки вузлів точок аналізу. Виконано програмну реалізацію та показано приклад застосування алгоритмів при розрахунку захищеності діючої підстанції класом напруги 150 кВ. Наведено загальні особливості програмної реалізації в програмному комплексі LiGro. Розроблений програмний продукт знайшов своє застосування при модернізацію існуючих систем блискавкозахисту діючих енергетичних об'єктів України класом напруги 35-750 кВ.A series of publications on the problem of lightning protection in power stations and substations, especially in the conditions of decreasing stability of the functioning of the energy system of Ukraine is continued. In addition, the relevance of the work is substantiated by the increase in thunderstorm activity on the planet as a whole and by the data of the national energy company in Ukraine, which leads to emergency shutdowns on power transmission lines. The system of algorithms for the computational procedure for calculating the protection zones of the system, which consists of numerous rod and cable lightning conductors and protective nets, using the rolling sphere method is developed. It is noted, that the majority of strategic energy facilities in Ukraine have lightning protection systems built according to outdated standards, therefore, their inspection and modernization is necessary taking into account current regulatory documents. A generalized algorithm for constructing a protection zone using the Delaunay algorithm and previously obtained mathematical expressions has been developed, which in turn consists of sub-algorithms: constructing a polygonal grid based on the points of the coordinates of the lightning conductors, finding the areas of contact with the sphere of the vertices of the polygonal grid, constructing a grid of nodes of the analysis points, finding the height coordinates for of each analysis point, construction of the protection surface based on the grid coordinates of the analysis point nodes. The software implementation was carried out and an example of the application of algorithms was shown when calculating the protection of an operating substation with a voltage class of 150 kV. The general features of software implementation in the LiGro software complex are given. The developed software product found its application in the modernization of existing lightning protection systems of operating power facilities of Ukraine with a voltage class of 35-750 kV.