9.5. Допустимые напряжения на защищаемой изоляции оборудования

Задача проектирования молниезащиты подстанции заклю­чается в таком размещении вентильных разрядников на территории подстанции, при котором напряжения во всех ее точках не превышают допустимых значений. Так как подстанции всегда защищаются с очень высокой степенью надежности, то в эксплуатации напряжения на изоляции достигают расчетных значений очень редко (не более 2-3 раз в течение времени жизни оборудования).

При изготовлении изоляция проходит испытания пол­ным и срезанным импульсами, причем амплитуда срезан­ного импульса может превосходить амплитуду полного им­пульса на 20—25 %. Поэтому принято допустимые напря­жения на изоляции ставить в соответствие амплитудам испытательных импульсов.

Допустимое напряжение на трансформаторе по условию работы внутренней изоляции определяется по формуле

,

где – испытательное напряжение при полном импуль­се для трансформаторов, испытываемых без возбуждения, кВ; – действующее значение номинального напря­жения, кВ.

В эксплуатации трансформатор находится под напря­жением промышленной частоты, поэтому второе слагаемое является поправкой на возбуждение. Коэффициен­том 1,1 учитывается отличие реальной формы грозового импульса от импульса испытательного напряжения, а так­же ограниченное число перенапряжений в течение срока службы трансформатора.

Рассчитанные таким образом допустимые уровни грозовых перенапряжений на силовых трансформаторах и компенсирующих реакторах приведены в таблице. Числа без скобок относятся к силовым трансформаторам, а числа в скобках – к компенсирующим реакторам.

Номинальное напряжение, кВ	35	110	220	330	500	750
Испытательное напряжение полным импульсом, кВ	200	480	750	1050 (1200)	1550 (1675)	2175 (2300)
Допустимый уровень грозовых перенапряжений, кВ	210	470	705	975 (1140)	1430 (1570)	1980 (2118)

Допустимые грозовые перенапряжения для внешней изоляции (вводов, разъединителей, выключателей, конден­саторов связи) устанавливают исходя также из испытательных напряжений полным и срезанным импульсами.

Допустимые напряжения изоляции должны лежать ниже вольт-секундной характеристики, определяемой уравнением

,

где t — время, мкс; А и Т₀ — постоянные, значения кото­рых находят подстановкой испытательных напря­жений полным и срезанным импульсами соответственно при t= 10 мкс и t=2 мкс.

9.6. Эффективность защиты изоляции электрооборудования подстанции

Эффективность защиты подстанции характеризуется следующими показателями.

1. Среднее годовое число перекрытий изоляции подстанции вследствие прорывов молнии в зону защиты определяется как

,

где — число ударов молнии в подстанцию за 100 гро­зовых часов (формулу см. ранее); — вероятность прорыва молнии в зону защиты подстанции; — вероятность перекрытия изоляции при ударе мол­нии в провод (определяется по критическому току); — число грозовых часов в районе расположения подстанции.

2. Среднее годовое число обратных перекрытий изоляции при ударах в молниеотводы равно

где — вероятность обратного перекрытия при ударе в молниеотвод.

Значение определяется по критическому току , при котором становится возможным обратное перекрытие гирлянд изоляторов на порталах с молниеотводами. Кри­тический ток находится из равенства потенциала портала при ударе молнии в установленный на нем молниеприемник и 50%-ного импульсного разрядного напряжения гир­лянды

где R_u — импульсное сопротивление заземления подстан­ции; l — высота точки крепления гирлянды на портале.

3. Среднее годовое число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее опасных импульсов грозовых перенапряжений опреде­ляется по формуле

где — средняя высота подвеса троса; — вероятность поражения провода, т. е. вероятность прорыва молнии через тросовую защиту; — вероятность перекрытия изоляции при ударе в опору; — вероятность пробоя промежутка трос – провод при ударе молнии в трос в середине пролета; — число подхо­дящих к подстанции воздушных линий; — длина защищенного подхода.

4. Показатель грозоупорности подстанции, представляю­щий собой число лет ее безаварийной работы, определяется как

.

Расчетные значения М современных подстанций состав­ляют несколько сотен лет, т. е. на порядок превышают расчетные сроки службы электрооборудования подстан­ций.