ИЭ (13.03.02) / Лекции / Презентации / Лекция 2_4
.pdf
Схема развития грозовых аварий ВЛ
Удар молнии в зоне ВЛ
|
Удар в землю |
|
|
|
|
|
|
Удар в ВЛ |
|
|
|
|
|
||||
|
вблизи ВЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Pпр |
|
|
|
|
P |
|
Pтр |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Pинд |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|||||
Индуктированные |
|
Удар в провод |
|
|
Удар в опору |
|
Удар в трос |
|
|
||||||||
перенапряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 P |
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перенапряжения безопасные |
|
|
|
|
Импульсные перекрытия |
|
|
|||||||
|
|
|
для изоляции |
|
|
|
|
|
|
изоляции |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Pд |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pд |
|
|
|
|
|
|
Дуга не устанавливается |
|
|
|
|
Устойчивая дуга |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Успешное АПВ |
|
Неуспешное АПВ |
|
|
|
Грозовое отключение линии n nпр nо nтр nинд
Число отключений линии при ударе молнии в провод
nпр NПУМ PпрPl прPд 1 PАПВ
Вероятность прорыва |
|
Вероятность |
|
Вероятность зажигания |
|
Вероятность |
тросовой защиты |
|
перекрытия гирлянды |
|
силовой дуги |
|
успешного АПВ |
|
|
|
|
|
|
|
Вероятность прорыва молнии проводам сквозь тросовую защиту
(по опытным данным)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
d |
hтр |
|
|
9 |
|||||||||
Pпр exp |
|
3.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
h |
D |
|||||||||||
|
D |
|
h |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Un[kВ] |
|
|
hпр |
|
|
Q |
|
|
|
||||||
D 1 |
|
|
|
|
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h Q Q |
|
|
|||||||||||
|
100 h |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||
Q0 2001 0.1Un[кВ]
Q Un[кВ]
ln 2hпр
rпр
Вероятность перекрытия гирлянды при прорыве молнии
Волновое сопротивление канала молнии |
|
ZM 140(1 240 / IM [кА]), Ом IМ -расчетный ток молнии |
||||||||
|
Волновое сопротивление провода |
Zв k 60ln |
2hпр |
б, k 0.9 ( учет короны) |
||||||
|
|
|
|
|
|
rП |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ZМ Zв / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
P(U ) |
|
Zэ |
|
Pl |
P(IМ Zэ ) |
|
|
||||
|
ZМ Zв / 2 |
|
|
|
- закон распределения |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разрядных напряжений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гирлянды |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Грозоупорность |
IМ пр Uимп / Zэ |
|
|
||||||
-импульсная электрическая Uимп прочность изолирующей
подвески
Вероятность установления силовой дуги
Из опыта эксплуатации Pд 1.6U раб[кВ] / lпер[см] 0.06 |
U раб - эффективное значение рабочего |
|
напряжения вдоль пути перекрытия |
if Pд 0.1 Pд 0.1 |
lпер - суммарная длина пути |
|
импульсного перекрытия |
|
|
Вероятность успешного АПВ
Сети 3 … 35 кВ |
PАПВ = 0.5 |
Сети 110 … 500 кВ |
PАПВ = 0.7-0.8 |
|
|
Число отключений воздушной линии при обратных перекрытиях с опоры на провод
nо NПУМ PопPl opPд (1 PАПВ )
P |
-вероятность попадания молнии в опору |
P |
оп |
|
оп |
|
или трос вблизи опоры |
|
Pl оп -вероятность обратных перекрытий = вероятность появления параметров молнии, при которых напряжения на изоляции превысит импульсную электрическую прочность
4hо
lпр
При ф hо / c опора замещается индуктивностью Индуктивность заземлителя
|
|
0.7 мкГн / м |
|
|
Lо Lоhо , |
Lо 0.5 |
|
||
Lзи Lо |
Эффект ответвления тока |
|||
|
|
|
в грозотрос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I оп IМ , |
1 |
Z |
ZМ Rзи || Zтр |
/ 2 |
|
Z М || Zтр / 2 || Rзи |
|||
|
R || Z |
|
/ 2 R |
|
|||
М |
тр |
R |
|||||
|
зи |
|
|
зи |
зи |
||
Обычно |
|
0.8 0.95 |
|
|
|
||
Схема замещения для расчет тока опоры при ударе молнии в ее вершину до прихода отраженных волн!!!!
l 300 600м |
t |
|
|
2lпр |
2 4мкс |
отр |
|
||||
пр |
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
||
На фронте импульса t< τ напряжение в вершине опоры
|
|
|
|
Uо IМ Rзи IМ Lо, |
IМ IМ / ф |
С учетом магнитной связи канал разряда молнии – петля: трос-опора
|
|
|
Uо RизIМ IМ Lо MоМ , |
MоМ MоМ hоп, |
MоМ 0.2 мкГн / м |
Условие обратного перекрытия гирлянды:
Напряжение приложенное к гирлянде изоляторов превышает разрядное напряжение, зависящее от времени приложения напряжения τ
Uо U раб U разр ( )
|
|
RизIМ IМ Lо MоМ U0 |
|
|
|
RизIМ IМ Lо MоМ U разр (IМ , IМ ) U
Физические факторы, учитываемые при при более строгом анализе процесса удара молнии в вершину опоры или грозотрос:
-Образование короны на тросе - Отраженные от соседних опор волны напряжения и тока
-Изменение (рост) во времени длины канала главного (обратного) разряда и его
влияние на электромагнитную связь |
|
грозотроса и молнии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Аппроксимация кривой опасных волн |
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
IМ IМ min IМ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Две точки для определения параметровA, |
IМ min |
|
берутся при ф1 2мкс, ф2 10 мкс |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
IМ1 |
I |
М 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
IМ min |
IМ1IМ1 |
IМ 2IМ 2 |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
IМ1IМ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
IМ1 |
IМ 2 |
|
|
IМ1 |
I |
М 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Вероятность перекрытия гирлянды при |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
P(I |
М |
|
) 1 |
abA exp( aI |
М min |
2 abA) |
|||||||||||
|
|
1 оп |
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
a=0.04 1/кА b=0.08мкс/кА
Отключения при ударе молнии вблизи линии
Индуктированные перенапряжения — результат взаимной магнитной (индуктивной) и электрической (емкостной) связи канала молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети.
Uинд Uиндэ Uиндм
Изменение магнитного поля главного разряда наводит в контуре опора - провод - ближняя опора - земля ЭДС, вызывающую магнитную составляющую индуктированного напряжения
Uиндм k мI м hср
b
Напряжение на проводе в момент нейтрализации заряда лидера
Uиндэ k эI м hср
b
Распространяется по проводу в обе стороны в в виде волны напряжения
U |
|
(k |
|
k |
)I |
|
hср |
30I |
|
hср |
инд[ В] |
м |
м |
|
м[ A] |
|
|||||
|
|
э |
|
b |
|
b |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число отключений от индуктированных перенапряжений nинд Nинд Pд (1 P АПВ )
По опытным данным полное число случаев появления на линии индуктированных перенапряжений с превышающих Uинд за T грозовых часов
N |
|
|
4.68Tчhпр[ м] |
exp U |
|
/ 260 |
инд |
|
инд |
||||
|
|
Uинд |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Результат расчета для 100 грозовых часов
Для линий класса 220 кВ и выше индуктированные перенапряжения не опасны
Расчеты числа отключений по описанным выше методикам согласуются с опытом эксплуатации