4.3.4. Грозостійкість об'єктів (вл)

Повітряні лінії електропередачі із-за великої протяжності вражаються найчастіше. Тому порушення роботи енергосистем викликається в основному порушенням ізоляції ВЛ.

При розрахунках грозостійкої ВЛ вводиться поняття про рівень грозостійкої. Рівень грозостійкої оцінюється максимальною амплітудою струму блискавки I0 і його крутизною а, при яких ще не відбувається порушення ізоляції лінії (крутизна ,де 𝑡_ф - длительность фронта волны тока).

Показником грозостійкої вважають вірогідне число років роботи установки без грозових відключень

де М - число років роботу без грозових відключень; Nоткл - очікуване число випадків виникнення небезпечних грозових перенапружень в рік.

Наприклад, для ВЛ

де h - середня висота підвісу троса або дроту; L - довжина лінії; nд - число грозових днів в році; 𝜐пер - вірогідність перекриття ізоляції ВЛ при ударі блискавки; 𝜂 - вірогідність переходу імпульсного перекриття в силову дугу.

Аналогічно підраховується і грозостійка інших об'єктів (підстанцій).

4.4. Засоби захисту від перенапруг

У мережах до 35 кВ часто для захисту використовують відкриті розрядні проміжки - захисні розрядники ("роги") і трубчасті розрядники. Спрацьовування таких розрядників викликає різкий спад напруги, виникнення перехідних процесів і небезпечних перенапружень на подовжній ізоляції високовольтних пристроїв (трансформатори, генератори, реактори і так далі. Окрім цього, такі розрядники мають круту вольт-секундную характеристику (ВСХ), оскільки форма електричного поля резконеоднородная. Це не дозволяє здійснювати захист об'єктів в області коротких часів дії напруги (грозові перенапруження) (рис 4.6).

Рис. 4.6. Вольт-секундная характеристика ізоляції (1), що захищається, і іскрового проміжку з резконеоднородным полемо (2) і однорідним полем (3)

Одним з кращих розрядників такого типу є трубчастий розрядник (РТ), рис. 4.7.

Рис. 4.7. Пристрій трубчастого розрядника : S1 - основний проміжок; S2 - зовнішній іскровий проміжок; 1 - діелектрична труба; 2 - стержневий електрод; 3 - відкритий електрод

Електроди іскрового проміжку поміщаються в діелектричну трубу 1 з газогенеруючого матеріалу (наприклад, винипласт). Основний проміжок - S1 забезпечує дугогашение. Проміжок S2 служить для відділення газогенеруючої трубки від мережі, щоб уникнути її розкладання від струмів витоку. При появі перенапружень пробивається S1 і S2. Через них протікає імпульсний струм і супроводжуючий струм промислової частоти. Температура підвищується, відбувається інтенсивне газовиділення. Тиск підвищується до десятків атмосфер. Газ виходить через відкритий електрод 3. Створюється подовжнє дуття. Дуга видувається назовні. Під час переходу струму через 0 дуга гасне. Із-за недоліків (см ВСХ) РТ не застосовуються для захисту відповідального устаткування.

Наиболее широкое распространение в сетях высокого напряжения получили вентильные разрядники #00, которые имеют пологую ВСХ. Они состоят из нескольких искровых промежутков #01, вклю- ченных последовательно, последовательных нелинейных рабочих со- противлений #02 и шунтирующих сопротивлений #03.

ИП служать для відділення НС від постійної дії робочої напруги і струму, що протікає через нього, який руйнує НС. НС служить для обмеження супроводжуючого струму до величини, необхідної для гасіння дуги. Rш служить для вирівнювання распреде- ления напруги по елементарних розрядних проміжках з метою виключення помилкового спрацьовування розрядника.

РВ обмежує перенапруження і гасить дугу сопровождаю-

щего струму без відключення мережі або підстанції.

После гашения дуги разрядник возвращается в исходное состояние и готов к повторной работе. Число срабатываний РВ 20 или 50.

У простих РВ (типу РВС, РВП) струм гасіння дуги складає 80 А. сучасніші РВ мають струм гасіння дуги 250 А.

Матералами НС являються вилит і тервит. Вольт-амперна характеристика їх описується вираженням

де 𝛼 - коефіцієнт вентильности; До - постійна.

Для вилита 𝛼 = 0,11÷0,2; для тервита 𝛼 = 0,15 0,25.

РВ діляться на 4 групи. Найкращі захисні властивості мають РВ I групи, але і дорожчі.

IV група - РВП (підстанції), III група - РВС (станційні)

II група - РВМ (магнито-вентильные), РВМГ (магнитовентильные, грозові)

I група - РВТ (струмообмежувальні) РВРД (з дугою, що розтягується).

Істотне поліпшення захисних характеристик може бути досягнуте при відмові від використання ИП. Для цього вимагаються матеріали з різко нелінійною ВАХ. Цим вимогам відповідає мате- ріал на основі оксиду цинку, з якого виготовляють нелінійні резистори - варисторы. Захисні пристрої на їх основі носять назву нелінійні обмежувачі перенапружень (ОПН). Коефіцієнт нелінійності ОПН складає 𝛼 = 0,02÷0,1. ОПН збираються з окремих дисків (варисторов), які поміщаються в герметичний фарфоровий корпус.

ОПН підключаються безпосередньо до мережі і заземляються через реєстратор спрацьовувань. Малий коефіцієнт нелінійності ОПН дозволяє глибоко обмежувати перенапруження і застосовувати їх в мережах надвисокого і ультрависокого класів напруги.