Дуговые замыкания на воздушных линиях электропередачи и компенсация емкостного тока

1. Причины замыкания на воздушных линиях электропередачи

Замыкания на линиях, однофазные и междуфазные, можно подразделить на дуговые и металлические. При дуговых замыканиях соединение токоведущих частей между собой или землей происходит через малое сопротивление дугового канала. Такие замыкания могут возникать вследствие воздействия грозовых или внутренних перенапряжений (при сильном загрязнении гирлянд, изоляторов), либо вследствие механических воздействий.

Вероятность грозовых замыканий зависит от уровня изоляции линий, и эффективности грозозащиты. Практика показала, что экономически невыгодно добиваться 100%-ной грозоупорности линий электропередачи.

Внутренние перенапряжения, как правило, не приводят к перекрытию изоляции линий нормального уровня. Но в редких случаях такие перекрытия возможны. Случаи перекрытия гирлянд вследствие их загрязнения наблюдаются в промышленных районах.

Дуговые замыкания механического происхождения происходят при касании проводов разных фаз или земли (или при соответствующем снижении изоляционных промежутков) в результате сильных порывов ветра, сброса гололеда, пляски проводов, а также набросов.

При металлическом замыкании переходное сопротивление в месте замыкания обычно очень мало. Чаще всего такие замыкания обусловлены непосредственным контактом проводящих частей и имеют устойчивый характер. Иногда замыкания приобретают устойчивый характер в результате развития аварии, например при пережоге проводов во время дугового замыкания.

Из общего числа отключений линий электропередачи процент отключений, связанных с дуговыми замыканиями составляет 70…90%. Чем ниже грозоупорность линий, тем процент дуговых замыканий выше. Так, например, для бестросовых линий на металлических опорах процент дуговых замыканий возрастает до 95%.

2. Условия перехода искрового перекрытия в дуговое замыкание на линиях электропередачи

Если произошло перекрытие изоляции на линии в результате кратковременного импульса, то искровое перекрытие может перейти в дуговое замыкание при достаточно низком градиенте рабочего напряжения. Эксплуатационные наблюдения позволили дать оценку коэффициентам (или вероятностям) перехода  импульсной искры в силовую дугу. Для линий с металлическими опорами 110…220 кВ коэффициент перехода  равен примерно 0.7, а для линий СВН, на которых рабочие градиенты выше, коэффициент  принимается равным 1. Для линий с деревянными опорами коэффициент перехода составляет

 = (1,6Еср – 4)10^-2, (1)

где Е_ср – средняя напряженность вдоль пути перекрытия при наибольшем рабочем напряжении (Е_ср=U_наиб/L_пер)

Часто импульсный разряд расщепляет деревянные элементы опоры. Расщепление вызвано испарением влаги по следу импульсного перекрытия и образования ударного давления. Расщепление может быть вызвано также действием электрических сил, возникающих между волокнами древесины при прохождении по ним большого импульсного тока. При расщеплении древесины возникает интенсивное дутье, охлаждающее искровой канал, и поэтому при расщеплении коэффициент перехода  резко снижается. Поэтому на линиях часто обнаруживаются расщепленные опоры, на которых не возникала силовая дуга. Но само по себе расщепление деревянных опор весьма нежелательно, так как требует ремонта опор, а в некоторых случаях приводит к падению проводов на землю.