13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / стр 60

Коммутация конденсатора или кабеля:

где С - емкость одной фазы батареи или кабеля;

U0 - максимальное значение рабочего напряжения фаза - земля;

Uн - номинальное напряжение ОПН (действующее значение).

Энергия может быть распределена между несколькими ОПН, установлен-

ными на одной и той же фазе, при этом должно быть определено соотношение в распределении энергии.

Молния:

где Uи - напряжение перекрытия линейной изоляции при отрицательной полярности;

Uзг - уровень защиты ОПН при грозовом импульсе;

Z - волновое сопротивление линии;

N - число линий, подключенных к ОПН;

Тг - эквивалентная продолжительность тока грозового разряда, включая первый и последующие удары. Типичное значение 3·10-4 с.

Если расстояния между подстанциями в распределительной сети неболь-

шие, энергия может быть уменьшена из-за распределения тока.

По найденной энергии, поглощаемой ОПН, рассчитывается удельная энер-

По ее найденному значению в соответствии с табл. 5.3 определяется класс пропускной способности.

Выбор ОПН по условиям обеспечения взрывобезопасности

Под током взрывобезопасности ОПН, Iвз.без понимают максимальное дей-

ствующее значение установившегося большого тока короткого замыкания, при котором он еще сохраняет свою взрывобезопасность.

151

В случае внутреннего повреждения ОПН протекающий через него аварий-

ный ток не должен вызывать взрывного разрушения покрышки. Следовательно,

ОПН должен выдерживать аварийный ток, равный или больший, чем наиболь-

ший аварийный ток через ОПН в точке его установки.

Исходя из вышесказанного, наибольший ток короткого замыкания сети в точке установки ОПН должен быть меньше его тока взрывобезопасности, кото-

рый указывается заводом-изготовителем.

Iкз<Iвз.без. (5.12)

Для ОПН нормируется величина тока срабатывания противовзрывного устройства, при которой не происходит взрывного разрушения покрышки ОПН при его внутреннем повреждении.

Значения токов срабатывания этих устройств у разных производителей от-

личаются в несколько раз. Испытания противовзрывного устройства преду-

сматривают его срабатывание при максимальных значениях токов за несколько сотых долей секунды, при минимальных токах (порядка 0,5 кА) за время до 0,5

с. При этом, если КЗ не отключено и дуга горит вдоль поверхности ограничите-

ля между соплами, до 1,0 с это не вызывает ее нарушения. При горении дуги от

1,0 до 8,0 с под дугой происходит отрыв ребер от покрышки и их осыпание в полукруге с радиусом, равным высоте ограничителя.

При выборе ограничителей с токами срабатывания противовзрывного устройства до 40 кА, его значение должно быть на 15-20% больше значения то-

ка (однофазного или трехфазного) КЗ, определенного для данного РУ.

Для ОПН с токами срабатывания противовзрывного устройства свыше 40

кА при горении дуги вдоль поверхности покрышки (если она замкнута по по-

верхности), введение коэффициента запаса не требуется.

Определение защитного уровня ОПН при коммутационных перена-

пряжениях.

Выбранный выше тип ОПН проверяется на обеспечение им требуемого защитного уровня коммутационных перенапряжений.

152

Величина коммутационных перенапряжений определяет значение остаю-

щегося напряжения ОПН, которое должно быть при расчетном токе не менее

где Uисп50 – 50 %-ное испытательное напряжение электрооборудования на коммутационном импульсе

Количество ограничителей для защиты от коммутационных перенапряже-

ний определяют по соотношению испытательного напряжения электрообору-

дования на коммутационном импульсе и остающегося напряжения ограничите-

ля при коммутационных перенапряжениях. Если одного ОПН недостаточно, то учитывают все ОПН рассматриваемого РУ данного класса напряжения, на ко-

торые воздействует данное перенапряжение, с пропорциональным снижением тока через один ОПН.

ОПН должен обеспечить защитный координационный интервал по внут-

Uост к – остающееся напряжение на ОПН при коммутационном импуль-

се.

Определение защитного уровня ОПН при грозовых перенапряжениях

ОПН должен обеспечить необходимый защитный координационный ин-

153

Uост – остающееся напряжение на ОПН при номинальном разрядном

токе;

(0,2-0,25) – координационный интервал.

ОПН, выбранный по всем указанным условиям, соответствующим его применению, обеспечит надежную защиту электроустановок.

5.5. Длинно-искровые разрядники

Длинно-искровые разрядники (РДИ) являются российской разработкой и по своим конструктивным параметрам, техническим характеристикам и функ-

циональным возможностям представляют особый класс устройств молниеза-

щиты, не имеющий мировых аналогов. Принцип действия всех видов РДИ за-

ключается в ограничении грозовых перенапряжений на ВЛ за счет искрового перекрытия по поверхности изоляционного тела разрядника с длиной канала разряда, в несколько раз превосходящей строительную высоту защищаемой изоляции, и гашении сопровождающих токов промышленной частоты за счет обеспеченного таким образом снижения величины среднего градиента рабочего напряжения вдоль канала грозового перекрытия.

Главным отличительным достоинством класса длинно-искровых разрядни-

ков является их неподверженность разрушениям и повреждениям грозовыми и дуговыми токами, поскольку они протекают вне аппаратов, по воздуху вдоль их поверхности. Их применяют в качестве эффективного и надежного средства защиты воздушных линий с любыми видами опор и изоляторов, как защищен-

ными так и неизолированными проводами от грозовых перенапряжений и их последствий.

Длинно-искровые разрядники выпускаются на напряжение 10 кВ трех ти-

пов: петлевые (РДИП-10-IV-УХЛ1), шлейфовые (РДИШ-10-IV-УХЛ1) и мо-

дульные (РДИМ-10-К-II-УХЛ1).

Рассмотрим конструкцию и принцип действия разрядника типа РДИП.

Разрядник длинно-искровой петлевой

Разрядник РДИП состоит из согнутого в виде петли металлического стержня, покрытого слоем изоляции из полиэтилена высокого давления. Концы

154

переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыка-

ния, повреждение провода и отключение ВЛ.

Таким образом, принцип действия РДИ основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного пе-

рекрытия по поверхности разрядника, и за счет этого предотвращения перехода искрового перекрытия в силовую дугу промышленной частоты. При этом эф-

фективность гашения сопровождающих токов тем выше, чем меньше они по величине, а наличие сопротивлений заземления опор в контуре замыкания бла-

гоприятным образом влияет на снижение величины сопровождающих токов.

Разрядник длинно-искровой модульный (РДИМ)

РДИМ предназначен для защиты от прямых ударов молнии и индуктиро-

ванных грозовых перенапряжений воздушных линий электропередачи (ВЛ) и

подходов к подстанциям напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с неизолированными и защищенными проводами. РДИМ обладает наилучшими вольт-секундными характеристиками, именно поэтому его целесообразно при-

менять для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а

также для защиты подходов к подстанциям ВЛ. Разрядник состоит из двух от-

резков кабеля с корделем, выполненным из резистивного материала. Отрезки кабеля сложены между собой так, что образуются три разрядных модуля 1, 2, 3 (см. рис. 5.23, а).

156

Отрезки резистивного корделя подсоединяются к металлическим оконце-

вателям через внутренние искровые промежутки И1, И2, И3, И4. При воздей-

ствии импульса грозового перенапряжения они перекрываются и резистивный кордель верхнего отрезка кабеля, имеющий сопротивление R, выносит высокий потенциал U на поверхность нижнего отрезка кабеля в его средней части. Ана-

логично, резистивный кордель нижнего отрезка кабеля, имеющий также сопро-

тивление R, выносит низкий потенциал 0 на поверхность верхнего отрезка ка-

беля в его средней части. Таким образом, к каждому разрядному модулю одно-

временно приложено полное напряжение U, и для всех трѐх разрядных модулей

1, 2, 3 созданы условия для одновременного начала развития скользящих разря-

дов, которые, при перекрытии соответствующих модулей, создают единый,

длинный канал перекрытия.

Структура условного обозначения показана на примере разрядника РДИМ- 10-1,5-IV УХЛ1

Р - разрядник ДИ - длинно-искровой

М - модульного типа

10 - класс напряжения сети, кВ

1,5 - длина перекрытия по поверхности

IV - категория длины пути утечки

УХЛ - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 1 - категория размещения по ГОСТ 15150-69

Для остальных разрядников этого вида условное обозначение то же, только вместо буквы М используется буква П для петлевых разрядников, Ш – для шлейфовых.

Установка РДИ

Разрядники петлевые РДИП-10-IV-УХЛ1 можно устанавливать на любые виды опор, с чередованием фаз. Разрядники шлейфовые РДИШ-10-IV-УХЛ1

целесообразно использовать в местах двойного крепления провода. Разрядники модульные РДИМ-10-К-II-УХЛ1 предназначены для защиты ВЛ только с ком-

157

пактным размещением проводов, расстояние между которыми не превышает 50

см, и с изоляторами ШФ-20 в районах с не более, чем второй степенью загряз-

нѐнности атмосферы. Эти разрядники устанавливаются только на среднюю фа-

зу. На двухцепных ВЛ разрядники должны устанавливаться на обе цепи таким образом, чтобы на каждой из опор защищалась только одна пара одноименных фаз, с тем же принципом чередования, что и для одноцепных ВЛ. Нарушение этого требования создает возможность короткого междуфазного замыкания и отключения линии при индуктированном грозовом перенапряжении. При схеме установки разрядников с последовательным чередованием фаз токи промыш-

ленной частоты, сопровождающие многофазные замыкания, обусловленные грозовыми перенапряжениями, протекают по контурам, включающим в себя сопротивления заземления опор.

Для защиты ВЛ от прямых ударов молнии необходимо устанавливать на каждую опору защищаемого участка ВЛ по три разрядника модульного типа РДИМ-10- 1,5-IV-УХЛ1, на все фазы. При этом необходимо обеспечить низкое

(желательно не более 10 Ом) сопротивление заземления лишь на ближайших нескольких опорах подхода ВЛ к подстанции. Остальные опоры по условиям молниезащиты специально заземлять не требуется.

Для защиты подхода к подстанции от набегающих волн грозовых перена-

пряжений устанавливается комплект их трех разрядников РДИМ на каждую из четырех ближайших опор к подстанции. Тогда оборудование ближайших к подстанции опор исключает повреждение оборудования подстанции при любых последствиях удара молнии

Длинно-искровые разрядники антенного типа (РДИА)

Основная идея РДИА состоит в том, что благодаря антенне, подключенной к разряднику, происходит его перекрытие еще до непосредственного контакта лидера молнии с ВЛ. На стадии продвижения лидера молнии от грозового об-

лака к ВЛ на антенне наводится высокий потенциал, под действием которого формируется и развивается скользящий разряд. Скользящий разряд перекрыва-

158

ет разрядник еще до того, как лидер молнии достигает линии. РДИА применя-

ют для защиты защищенных проводов ВЛ 35 кВ.

Конструктивное исполнение РДИА, основным элементом которого являет-

ся провод ВЛ 35 кВ, показано на рис. 5.24.

Рис. 5.24. Конструктивное исполнение верхней фазы ВЛ Экран в виде тороида установлен на поверхности провода на расстоянии

0,7 м от узла крепления провода, с другой стороны экрана на расстоянии 0,7 м

установлен зажим. Наличие антенны на поверхности защищенного провода обеспечивает перекрытие его участка между прокусывающим зажимом и про-

тектором по его поверхности при плавном нарастании напряжения, не опасном для изоляции защищенного провода.

Внешний вид РДИА показан на рис. 5.25.

Рис. 5.25. внешний вид РДИ-А-35-IV-ХЛ1 (полный комплект поставки)

159

Иллюстрация молниезащиты с помощью РДИА показана на рис. 5.26.

Рис. 5.25. Иллюстрация молниезащиты ВЛЗ 35 кВ:

а) начало развития каналов разряда с узла крепления антенны;

б) полное перекрытие участка защищенного провода от лодочки до проку-

сывающего зажима;

в) удар молнии в линию, перекрытие изолятора.

160