48. Классификация молниевых перенапряжений.

В основе данной классификации лежит способ передачи электрического воздействия на изоляцию. Однако, стоит учесть тот факт, непосредственный удар молнии в объект оказывается далеко не единственный механизмом передачи электрического воздействия. В частности удар молнии в заземленный объект вызывает большие токи в контуре заземления, которые, в свою очередь, являются причиной перенапряжений. Перенапряжения, могут быть вызваны и молнией, не попадающей в объект. В этом случае электрическое воздействие передается емкостной и магнитной связью канала молниевого разряда и токоведущих элементов линии или подстанции. Наконец, линии электропередач обеспечивают передачу грозовых волн на большие расстояния, так что перенапряжения на подстанции могут возникнуть в результате грозовой деятельности, происходящей в десятках км.

1) Прямой удар молнии (ПУМ) в токоведущие элементы электрической сети Прямой удар молнии (ПУМ). Это наиболее опасный вид перенапряжений: ток в точке удара до 100 кА, напряжение до 10 МВ. Любая изоляция при таких параметрах будет перекрыта. Поэтому желательно обеспечить надежную защиту проводов линии и оборудования подстанций от прямых ударов молнии с помощью стержневых и тросовых молниеотводов.

Прямой удар молнии создает самый тяжелый режим перенапряжений, напряжение при разряде молнии достигает 10 МВ, а ток 100 кА. Поэтому провода линии, особенно вблизи подстанций защищаются с помощью заземлённого грозотороса, снижающего вероятность прорыва молнии к проводу. Удар же в грозотрос приводит к перенапряжениям с существенно меньшим уровнем воздействия.

2) Удар молнии в заземленный элемент устройства лэп

Удар молнии в заземленные элементы конструкции приводит к возникновению на них кратковременных перенапряжений, которые могут вызвать обратные перекрытия с заземленных элементов на токоведущие. Для защиты от обратных перекрытий необходимо обеспечить малое сопротивление заземления опор, корпусов электрооборудования и молниеотводов на линиях и подстанциях.

Опору (поз.2) или грозотрос (поз. 3), может привести к обратному перекрытию гирлянд изоляторов. При достаточно большой величине тока молнии его растекания в грунте в условиях высоких значений сопротивления заземления создает на гирлянде напряжение, достаточное для ее перекрытия.

3) Индуктивные перенапряжения

Вызываются ударом молнии в землю вблизи объекта (поз. 4), передают электрические воздействия электростатической связью между каналом лидера и проводами, а также емкостной и магнитной связью канала разряда с токоведущими элементами линии или подстанции. Для обоих видов воздействия определяющим является расстояние от молнии до объекта и высота последнего.

Результат взаимной магнитной (индуктивной) и электрической (емкостной) связи канала молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети.

Индуктированные перенапряжения, вызываемые ударом молнии в землю вблизи объекта, передают электрические воздействия электростатической связью между каналом лидера и проводами, а также электромагнитной связью тока канала разряда с токоведущими элементами линии или подстанции.

Для обоих видов воздействия определяющим является расстояние от молнии до объекта и высота последнего. Эмпирическая формула, связывающая амплитуду индуктированного напряжения, вызываемого совокупность обоих механизмов, с током молнии имеет вид:

• k_э и k_м – коэффициенты электростатической и магнитной связи соответственно;

• h_ср – средняя с учётом стрелы провеса высот и подвеса провода;

• b – расстояние от точки удара молнии до оси трассы линии;

• I_м – ток молнии.

Если, например, воспользоваться данной формулой для оценки индуктированного перенапряжения на линии электропередачи с высотой опор 20 м при ударе молнии на расстоянии 80 м при токе 50 кА получим величину индуктированного перенапряжения около 375 кВ. При наложении на амплитуду фазного напряжения, например, равного 140 кВ будем иметь на гирлянде, удерживающей провод, около 600 кВ импульсного напряжения.