3 Раздел. Атмосферные перенапряжения.
1 Образование грозовых облаков.Условия: 1. высокая влажность воздуха (80 - 100 %) 2. сильные восходящие потоки (30 - 50 м/с) Нет 1 — торнадо, смерч Нет 2 — туман Поднимаясь, теплый воздух охлаждается и пар начинает конденсироваться в капли воды. При движении капли заряжаются и дробятся, образуя мелкую водяную пыль. Заряд минус.Разносятся ветром на большие расстояния. Остатки поднимаются выше и при Т~-10¸ -15°С(высота~5 км) капли замерзают и дробятся.
Структура грозового облака
Стадии развития грозового облака
1. зарождение с разрастанием облака (10 – 15мин); 2. Зрелая стадия с интенсивными осадками, сопровождаемыми холодными нисходящими потоками и резкими порывами ветра (15 – 30 мин); 3. распад облака при прекращении восходящих и нисходящих потоков воздуха и постепенном выпадении осадков (около 30 мин).
2 Стадии развития линейной молнии и типы молний. Молния — электрический разряд в воздухе между: а) облаком и землёй, б) внутри облака между его отдельными частями Типы молний:
1. Линейная (99,99%) 2. Шаровая (~0,01%) – закапсулированная долгоживущая низкотемпературная плазма 3.Чёточная (крайне редкая) — чередование ярких и тёмных участков молнии. Природа молний типа 2, 3 неясна. Процесс развития линейной молнии
1. Возникновение первичного электронам (Е~30 кВ/см) 2. Лавина. 3. Стриммер. 4. Лидер (ступенчатый для первого разряда) 5. Встречный лидер 6.Основной разряд: ток до 400 кА, время 20-100 мкс. 7. Послесвечение ток: 100-1000 А, длительность до 10 мс. 8. Повторный разряд (стреловидный лидер, распространяется по каналу первого разряда), более крутой фронт, меньше ток.
3 Характеристики импульсов молнии. 1. Амплитуда тока молнии Iм (кА) 2. Крутизна фронта (кА/мкс) a = diм/ dt Средняя крутизна фронта a =Iм/ τφ 3. Полярность разряда (отрицательная в 90%) 4. Число повторных разрядов Характеристики грозовой активности
1.Число грозовых часов в году. Изменяется от 0 в полярных широтах до 700 в тропиках. Больше широта — меньше гроз. В Татарстане в среднем 45 гр.часов в году.
2. Число ударов молний в 1 кв.км поверхности за 1 гр.час. Изменяется в зависимости от типа местности. Больше в местности с хорошей проводимостью грунта, выходов подземных вод, около водоёмов, возвышенных участках. Для Татарстана 0,067. За год в 1 кв.км ударяет в среднем 45*0,067=3
4 Грозоупорность лэп: общие положения и определения.
Грозоупорность ЛЭП Определяется как число отключений ЛЭП в год. ЛЭП имеют разную протяжённость и в районахс разной грозовой активностью. Для сравнения вводят удельную грозоупорность ЛЭП длиной100 км при 100 гр.часах. ЛЭП 10-35 кВ 1-2 отключение в год ЛЭП 110 кВ 0,1-0,5 отключение в год ЛЭП 500 кВ 0,01 отключение в год.
5 Расчет грозоупорности ЛЭП: алгоритм расчета. При расчетах грозоупорности ВЛ вводится понятие об уровне грозоупорности. Уровень грозоупорности оценивается максимальной амплитудой тока молнии I0 и его крутизной а, при которых еще не происходит нарушения изоляции линии (крутизна
a = I0/tф , где tф — длительность фронта волны тока).Показателем грозоупорности считают вероятное число лет работы установки без грозовых отключений, M =1/ Nоткл
где М – число лет работу без грозовых отключений; Nоткл — ожидаемое
число случаев возникновения опасных грозовых перенапряжений в год. Например, для ВЛ
Nоткл = 0,9h ⋅10-3 ⋅ L ⋅ nд ⋅ υпер ⋅ η ,где h — средняя высота подвеса троса или провода; L — длина линии; nд— число грозовых дней в году; υпер — вероятность перекрытия изоляции ВЛ при ударе молнии; η — вероятность перехода импульсного перекрытия в силовую дугу.