Грозостійкість об’єктів (пл)
Повітряні лінії електропередач через свою велику протяжність уражуються найбільш часто. Тому порушення роботи енергосистем викликається в основному порушенням ізоляції лінії.
При
розрахунках грозостійкості ПЛ вводиться
поняття про рівень
грозостійкості.
Рівень грозостійкості оцінюється
максимальною амплітудою струму блискавки
і його крутизною
,
при котрих ще не
відбувається
порушення ізоляції лінії (крутизна
,
де
- тривалість фронту хвилі струму).
Показником грозостійкості вважають ймовірну кількість років роботи установки без грозових вимкнень:
70470\* MERGEFORMAT (.)
де
- кількість років роботи без грозових
вимкнень;
- очікувана кількість випадків виникнення
небезпечних грозових перенапруг в рік.
Наприклад, для ПЛ:
71471\* MERGEFORMAT (.)
де
- середня висота підвісу линви чи проводу;
- довжина лінії;
- кількість грозових днів у році;
- ймовірність перекриття ізоляції ПЛ
при ударі блискавки;
- ймовірність переходу імпульсного
перекриття в силову дугу.
Аналогічно підраховується і грозостійкість інших об’єктів (підстанцій).
Засоби захисту від перенапруг
У мережах до 35 кВ часто для захисту використовуються відкриті розрядні проміжки – захисні розрядники («роги») та трубчаті розрядники. Спрацювання таких розрядників викликає різкий спад напруги, виникнення перехідних процесів і небезпечних перенапруг на поздовжній ізоляції високовольтних пристроїв (трансформатори, реактори, генератори і т.д.). Крім цього, такі розрядники мають круту вольт-секундну характеристику (ВСХ), так як форма електричного поля різконеоднорідна. Це дозволяє здійснювати об’єктів в областях короткого часу впливу напруги (грозові перенапруги) (рис. 4.7).
Одним з кращих вважається трубчатий розрядник (РТ), рис. 4.8.
Електроди іскрового проміжку поміщаються в діелектричну трубу 1 з газогенеруючого матеріалу (наприклад, вініпласт).
Основний
проміжок –
забезпечує дугогасіння. Проміжок
служить для відділення газогенеруючої
трубки від мережі, щоб запобігти її
розкладанню від струмів витоку. При
появі перенапруг пробивається
і
.
Через них протікає імпульсний струм і
супроводжуючий струм імпульсної частоти.
Температура підвищується, відбувається
інтенсивне газовиділення. Тиск
підвищується до десятків атмосфер. Газ
виходить через відкритий електрод 3.
Створюється повздовжнє дуття. Дуга
видувається назовні. При переході струму
через 0 дуга гасне. Через недоліки (див.
ВСХ) РТ не застосовують для захисту
відповідального обладнання.
Рисунок 4.7 – Вольт-секундна характеристика захищуваної ізоляції (1) та іскрового проміжку з різко неоднорідним полем (2) та однорідним полем
Рисунок 4.8 –Улаштування трубчатого розрядника: - основний проміжок; - зовнішній іскровий проміжок; 1 – діелектрична труба; 2 – стрижневий електрод; 3 – відкритий електрод
Найбільшого
розповсюдження в мережах високої напруги
отримали вентильні розрядники (РВ),
котрі мають пологу ВСХ. Вони складаються
з декількох іскрових проміжків (ІП),
ввімкнених послідовно, послідовних
нелінійних робочих опорів (НО) і шунтуючих
опорів (
).
ІП служать для відокремлення НО від постійного впливу робочої напруги і протікаючого через нього струму, котрий руйнує НО. НО служать для обмеження супроводжуючого струму до величини, необхідної для гасіння дуги. служить для вирівнювання розподілу напруги по елементарних розрядних проміжках з метою виключення хибного спрацювання розрядника.
РВ обмежує перенапруги і гасить дугу супроводжуючого струму без відключення мережі чи підстанції.
Після гасіння дуги розрядник повертається у вихідний стан і готовий до повторної роботи. Кількість спрацювань РВ 20 чи 50.
У найпростіших РВ (типу РВС, РВП) струм гасіння дуги складає 80 А. Більш сучасні РВ мають струм гасіння дуги 250 А.
Матеріалами НО є віліт та тервіт. Вольт-амперна характеристика (ВАХ) їх описується виразом:
72472\* MERGEFORMAT (.)
де
- коефіцієнт вентильності;
- постійна.
Для
віліта
;
для тервіта
.
РВ поділяються на чотири групи. Найкращими захисними властивостями володіють РВ І групи, але й більш дорогі.
IV група – РВП (підстанційні),
ІІІ група – РВС (станційні),
ІІ група – РВМ (магніто-вентильні), РВМГ (магніто-вентильні, грозові),
І група – РВТ (струмообмежуючі), РВРД (з розтягувальною дугою).
Суттєве
покращення захисних характеристик може
бути досягнуте при відмові від використання
ІП для цього потрібні матеріали з різко
нелінійною ВАХ. Цим вимогам відповідає
матеріал на основі оксиду цинку, з
котрого виготовляють нелінійні резистори
– варистори. Захисні пристрої на їх
основі носять назву нелінійні
обмежувачі перенапруг (ОПН).
Коефіцієнт не лінійності ОПН складає
.
ОПН складаються з окремих дисків
(варисторів), котрі поміщаються в
герметичний порцеляновий корпус.
ОПН підключаються безпосередньо до мережі та заземлюються через реєстратор спрацювань. Малий коефіцієнт не лінійності ОПН дозволяє глибоко обмежувати перенапруги і застосовувати їх в мережах надвисокої та ультрависокої напруг.