7.8. Попадание молнии в линию с тросами

Грозовые отключения ВЛ с тросами могут происходить по следующим причинам:

1) удар молнии в трос в середине пролета и перекрытие воздушного промежутка трос — провод;

2) удар молнии в опору и обратное перекрытие изоляции с опоры на провод;

3) прорыв молнии через тросовую защиту, т. е. поражение провода.

При ударе молнии в трос в середине пролета между двумя опорами напряжение между тросом и проводом с учетом индуктированного на проводе напряжения равно

,

где l – длина пролета.

Этот случай является рас­четным для выбора расстояния между тросом и проводом, поскольку это уравнение связывает характеристики пролета воздушной линии с крутизной фронта тока молнии a.

Зная характеристики пролета, по нему можно определить зна­чение а, при котором становится возможным пробой про­межутка между тросом и проводом. Затем, используя зависимость вероятности крутизны фронта тока молнии, можно определить вероятность такого пробоя. Или же, задаваясь вероятностью пробоя, т. е. некоторым зна­чением крутизны а, по этому уравнению можно определить требуемую электрическую прочность промежутка трос-провод и по экспериментальным данным — необходимое расстояние меж­ду ними.

Опыт эксплуатации показывает, что вероятность пробоя между тросом и проводом пренебрежимо мала, если рас­стояние трос-провод по вертикали составляет не менее 2 % длины пролета, например 8 м при длине пролета 400 м.

При ударе молнии в вершину опоры напряжение на изоляции линии равно разности потен­циалов на опоре и на проводе.

Потенциал пораженной опоры определяется падением напряжения на сопротивлении заземления (импульсном), индуктивности опоры и составляющей, обусловленной индуктивностью между каналом молнии и телом опоры.

Потенциал провода имеет три составляющие: рабочее напряжение; напряжение, индуктированное на проводе зарядом лидера молнии (электрическая составляющая индуктированного напряжения); напряжение, индуктированное на проводе в результате распространения по тросам импульсов напряжения с вершины опоры.

Напряжение на изоляции линии необходимо сравнивать с напряжением перекрытия гирлянды при предразрядном времени, равном длительности фронта импульса тока молнии .

Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии в опору можно определить по значению критического тока (перекрытие изоляции произойдет, если ток превысит критическое значение)

,

где для линий с двумя тросами и для линий с одним тросом.

Вероятность прорыва молнии через тросовую защиту принято определять в соответствии с опытом эксплуатации по эмпирической формуле

,

где — высота опоры, м; — угол защиты, образованный вертикалью, проходящей через трос, и прямой, соединяю­щей трос с проводом (рис. 3), и характеризующий экра­нирующее действие тросов.

Рис. 3. Определение защитного угла тросов

8. Защитные аппараты и устройства

Задача защитного аппарата состоит в том, что он предотвращает появление на электроустановке им­пульсов перенапряжений, опасных для ее изоляции, и не препятствует работе электроустановки при рабочем напря­жении.