28. Грозоупорность линий электропередач с тросами.

Отключение линии при ударе молнии в трос:

При ударе молнии в трос вблизи опоры развитие аварии происходит по предыдущему случаю. При ударе молнии в середину пролёта перекрывается изоляция между тросом и проводом (чисто воздушный промежуток). Вероятность перекрытия мала:

Где Ртр – вер-ть попадания молнии в трос; Рпер.тр- вер-ть перекрытии изоляции при ударе молнии в трос.

Главную опасность для линии представляет прямой удар молнии в фазные провода с последующим перекрытием изоляции от возникающих при этом перенапряжений. По месту перекрытия возникает дуга за счет рабочего напряжения линии с необходимостью отключения короткого замыкания. Вероятность перехода импульсного перекрытия в дугу зависит от величины рабочего напряжения и материала опор. В случае деревянных опор вероятность перехода в дугу мала; для линий на железобетонных и металлических опорах эта вероятность порядка 0,5 для сетей 3..35 кВ, а для ЛЭП 110..500 кВ близка к единице.

Вероятность попадания молнии в опору или в трос вблизи опоры может быть приближенно оценена по соотношению , где h_о - высота опоры, l_пр - длина пролета.

Для контактной сети с ее малыми расстояниями между опорами это означает, что большая часть прямых ударов будет приходиться на опоры контактной сети. На заземлении опоры (на рельсе) при этом возникает напряжение, определяемое падением напряжения на индуктивности снижения и на активном сопротивлении заземления . Небольшое напряжение перекрытия контактной сети (порядка 300 кВ для контактной сети переменного тока) приводит к перекрытию изоляции практически при каждом прямом ударе молнии. Около половины перекрытий переходят в дуговой разряд с отключением фидера контактной сети.

Для линий более высокого напряжения не каждый прямой удар молнии в опору или в грозозащитный трос приводит к перекрытию изоляции. Под уровнем грозоупорности линии понимают наибольший расчетный ток молнии, при котором еще не перекрывается изоляция линии. На возможность перекрытия изоляции влияет и крутизна тока в канале молнии. В качестве показателя надежности грозозащиты используют среднее число отключений линии в год или обратную величину - среднее число лет безаварийной работы.

При ударах молнии вблизи воздушной линии на фазных проводах возникают индуктированные напряжения, которые имеют электрическую и магнитную составляющие, .

         Отрицательный заряд канала лидера молнии вызывает появление на проводе положительного заряда (рис. 13.1). При сравнительно медленном продвижении лидера потенциал провода остается равным нулю, поскольку электрическое поле заряда провода уравновешивает электрическое поле заряда лидера. В стадии главного разряда, когда канал лидера очень быстро нейтрализуется, заряды на проводе освобождаются и создают волны напряжения, распространяющиеся в обе стороны линии. Это и есть электрическая составляющая индуктированного напряжения, которая прямо пропорциональна средней высоте подвеса провода h_ср и обратно пропорциональна кратчайшему расстоянию до точки удара молнии b, .

Изменение магнитного поля главного разряда наводит в контуре опора - провод - ближняя опора - земля ЭДС, вызывающую магнитную составляющую индуктированного напряжения. Максимальное значение напряжения так же зависит от высоты провода и расстояния, как и для электрической составляющей, , так что индутированное напряжение равно , где

      Чтобы оценить среднее число перекрытий изоляции контактной сети за год, необходимо учесть прямые удары молнии и индуктированные перенапряжения. Оценка количества прямых ударов молнии в контактную сеть, каждый из которых приведет к перекрытию<   изоляции, может быть сделана по формулам раздела 12.3. Средняя высота опоры около 10 м такова, что можно не учитывать количество путей участка, поскольку при этом к 6h_ср=60 м нужно прибавить еще 5-7 м, что при оценочных расчетах особого смысла не имеет. Для индуктированных перенапряжений необходимо выбрать все удары молнии, которые могут происходить на расстоянии более 3h_ср, выделив из них те удары, которые приведут к перенапряжениям, превышающим напряжение перекрытия изоляции контактной сети. В этом разделе произведена оценка числа перекрытий изоляции 100 км контактной сети из-за прямых ударов молнии и индуктированных перенапряжений в условиях Иркутска, где T_Г=30 ч.

Число прямых ударов молнии в контактную сеть длиной 100 км за 100 грозочасов равно , а при 30 грозочасах Это в среднем, а на открытых участках дороги с высокими насыпями ожидаемое число ударов молнии будет больше.