3.7 Захист устаткування підстанції вфд хвиль атмосферних напруг, що набігають з повітряних ліній.

Хвилі атмосферних перенапруг, викликані ударами блискавки в опори і фази ПЛ при підході до ПС, мають амплітуду на рівні мінімальної імпульсної розрядної напруги ізоляції лінії на підході. Хвиля в місці удару блискавки має стрімкий фронт, але в міру просування по лінії він згладжується під впливом явища імпульсної корони на ураженій фазі.

Одними з ефективних пристроїв, що дозволяють знизити небезпечні впливи на ізоляцію устаткування ПС, є розрядники (ВР), а також обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН). Вони дозволяють здійснити зріз хвилі, що набігає на об’єкт, що захищається, при відводі частини розрядного струму в ЗП ПС у момент пробою іскрових проміжків ВР. Найбільша напруга на ізоляції об'єкта дуже залежить від крутизни падаючої хвилі і може досягати подвоєного значення залишкової (пробивної) напруги ВР. Звичайне устаткування ПС чи його ізоляція представляються у виді ємності, величина якої визначає рівень напруги на ізоляції (пропорційна залежність).

Через те, що питання грозозахисту устаткування ПС тісно пов'язані з надійністю електропостачання споживачів, тобто можливість виділити те устаткування, для якого впливу атмосферних перенапруг були б небезпечними, мали би складні процеси заміни, відновлення, монтажу і т. д. До такої категорії належать силові трансформатори.

Напруга на трансформаторі при впливі хвилі, що прийшла з ПЛ, у випадку роботи ПС у тупиковому режимі має коливальний характер і росте з ростом крутизни хвилі. Крім того, на напругу на трансформаторі істотно впливає число підходящих до ПС ліній, число працюючих трансформаторів. Причому ефект зниження напруги на трансформаторі і зниження крутизни хвилі, що набігає на ОПН у випадку декількох підключених до ПС ліній виявляється тоді, коли еквівалентний хвильовий опір цих ліній порівняний з опором ОПН при впливі імпульсного струму. Максимально впливає на прояв цього ефекту найближча до трансформатора лінія. Наявність ліній дозволяє збільшити загасання хвилі, зменшити струм через розрядник і напругу, що залишається, за рахунок відгалужень струму в лінії, що відходять.

Більш небезпечними вважаються режими роботи трансформатора з двома лініями (при ремонті ШЗВ, іншого трансформатора) або при неповному числі включених ліній.

Можливий небезпечний вплив на устаткування залежить від віддаленості місця ПУБ у ПЛ, тобто виявляється сутність підходу, що захищається, до ПС ділянки лінії, поразка блискавкою якого викликали б неприпустиме перевищення напруги на ізоляції устаткування ПС. Те ж саме відноситься до відстаней між розрядниками й об'єктами, що захищаються, по ошиновці в зв'язку з тим, що при перевищенні визначених значень цих відстаней різко знижується ефективність використання розрядників як захисних пристроїв через ріст довжини пробігу відбитих і преломлених хвиль між об'єктами, що захищаються, і ОПН. Дані відстані є нормативними показниками і згідно [ ] ОПН повинні бути вилучені від силових трансформаторів 110 кВ на відстань по ошиновці з урахуванням відгалужень до відповідного апаратам не більш 30 м для тупикових ПС із двома постійно включеними ПЛ. Цю обставину підтверджує і план-розріз підстанції.

Задача грозозахисту ПС полягає у виборі варіанта розміщення ОПН на території ПС, при якій напруга у всіх її точках була б не більше припустимої. Разом з цим фактором важлива роль приділяється забезпеченню максимального показника блискавкоопору підстанції рівного розрахунковому числу років відсутності на ПС неприпустимих для ізоляції напруг. По цьому відношенню на тупикових ПС рекомендується розміщати ОПН приблизно на однакових відстанях від найбільш віддалених точок ПС.

Місця встановлення розрядників на підстанції вибирають на підставі схеми електричних з'єднань на кінець розрахункового періоду з обліком найбільших припустимих відстаней по шинах від розрядника до електричного апарата чи трансформатора [18]

Результати перевірки реалізації вказівок ПУЕ для нормальної схеми розглянутої підстанції приводяться нижче. Для трансформаторів також виконуємо розрахунок за алгоритмом приведеному на стор. 38 методичної вказівки [18].

Вихідні дані:

Вхідна ємність трансформатора:

С = 1550,00 пф;

Відстань по ошиновці: l = 20,0 м;

Середня висота підвісу ошиновки:

hs = 10,41 м;

Радіус проводу ошиновки:

Rpr = 7,6 мм;

Коефіцієнт зміни фронту хвилі:

В = 0,00042 1/кВ;

Хвильовий опір лінії: Zv = 350 Ом;

50 % імпульсна напруга гірлянди:

U = 810 кВ;

Дані ВР:

- залишкова напруга U при струмі I:

245,0 кВ 3,0 кА;

265,0 кВ 5,0 кА;

- напруга пробою ВР:

Upr = 360,0 кВ;

Допустима напруга на трансформаторі: Ud = 470,0 кВ.

Результати розрахунку:

Довжина захищаємого підходу:

Lzp = 501,0 м;

Час пробою розрядника: tp = 1,977 мкс;

Час приходу відбитої хвилі:

2tf = 0,321 мкс;

Напруга на трансформаторі:

- у момент пробою ВР:

Ucт = 274,534 кВ;

- після пробою ВР: Uсо = 98,615 кВ

РРисунок 3.6 – Вольт-амперна та вольт-секундна характеристики

Рисунок 3.7 – Блок-схема алгоритму розрахунку перенапруг на трансформаторі