13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / стр 60

ских опорах опасные индуктированные перенапряжения составляют менее 1

раза в год.

Число грозовых отключений ВЛ с тросами

Вначале определяется суммарное удельное число грозовых отключений

линии за 100 грозовых часов на 100 км

где l – длина линии, км.

3.2.2. Грозоупорность ВЛ напряжением 110 кВ и выше без тросов

Воздушные линии напряжением 110-500 кВ могут сооружаться без тросов

вследующих случаях:

ВЛ 110 кВ, выполненные на деревянных опорах;

в районах с числом грозовых часов в году менее 20;

на отдельных участках ВЛ с удельным электрическим сопротивлением

ρ>103 Ом·м;

 на участках трассы с расчетной стенкой гололеда более 20 мм.

ВЛ на металлических и железобетонных опорах

ВЛ на металлических и железобетонных опорах без тросов могут пора-

жаться молнией при ее ударе в опоры и провода в пролете. При этом разряды молнии распределяются примерно поровну между опорами и проводами в про-

2.Определяется удельное число грозовых отключений ВЛ из-за обрат-

51

3.2.3. Влияние конструктивных параметров ВЛ, природно-

климатических условий и особенностей трассы на показатели ее грозо-

упорности

Показатели грозоупорности ВЛ 110 – 750 кВ для различного конструктив-

ного исполнения ВЛ приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4. – Характеристики молниезащиты ВЛ 110 – 750 кВ

Взаимосвязь показателей грозоупорности и конструкции ВЛ наиболее ярко проявляется у ВЛ напряжением 110 кВ и выше, выполненных на металлических и железобетонных опорах и защищенных тросом. Рассмотрим ее.

Критические значения тока молнии, приводящие к перекрытию линейной изоляции, при прорывах молнии на провода невелики: изоляция ВЛ 110 - 330

кВ перекрывается при амплитуде тока молнии от 3 до 10 кА и выше, для изоля-

ции ВЛ 500 - 1150 кВ опасен ток молнии от 15 до 35 кА. Практически каждый удар молнии в провод ВЛ 110 кВ вызывает перекрытие изоляции. Опасными при прорывах молнии на провода ВЛ 1150 кВ являются 30 - 40 % разрядов молнии. Таким образом, высокая импульсная прочность линейной изоляции ВЛ

500 - 1150 кВ не обеспечивает их грозоупорности при прорывах молнии на про-

вода.

54

Обратные перекрытия линейной изоляции при ударе молнии в опору воз-

никают при значительно большей амплитуде тока молнии. Например, изоляция ВЛ 110 кВ перекрывается при ударах молнии в опору с током, достигающим нескольких десятков килоампер. При удалении точки удара молнии от опоры к середине пролета вероятность обратного перекрытия изоляции уменьшается из-

за распределения тока молнии между двумя опорами, снижения крутизны тока за счет потерь на импульсную корону при пробеге по тросу и удаленности ка-

нала молнии.

Вероятность прорыва молнии на провода сквозь тросовую защиту зависит от числа и расположения тросов относительно проводов, а именно, угла защиты

α, превышения троса над проводом h и высоты опоры hon. Эффективность тросовой защиты от прорывов возрастает с уменьшением hon и α и увеличением h. На ВЛ 500 - 1150 кВ вероятность прорыва молнии на провода может воз-

растать под влиянием рабочего напряжения проводов, способствующего воз-

никновению и прорастанию встречного лидера.

Распределение ударов молнии между опорой и тросом в пролете зависит от соотношения высоты опоры и длины пролета. При увеличении длины проле-

та уменьшается доля ударов молнии в опоры, т.е. ударов с повышенной вероят-

ностью обратного перекрытия.

На вероятность обратного перекрытия изоляции влияют следующие кон-

структивные параметры ВЛ:

 импульсная прочность линейной изоляции, зависящая от класса номи-

нального напряжения ВЛ. Эта зависимость выражена значительно сильнее, чем при прорывах молнии на провода, так как с ростом импульсной прочности зна-

чения опасных для изоляции амплитуд тока молнии изменяются от десятков килоампер для ВЛ 110 кВ, имеющих вероятность появления в пределах 0,3 -

0,4, до сотен килоампер для ВЛ 500 кВ и выше – с вероятностью появления 0,05

и менее;

 тип и размеры опоры. С увеличением высоты опоры возрастает пора-

жаемость ВЛ разрядами молнии и увеличивается индуктивность опоры. При

55

этом одностоечные железобетонные и стальные опоры имеют большую индук-

тивность, чем портальные или опоры с оттяжками. Наибольшую индуктивность на единицу длины имеют одностоечные железобетонные опоры, но такие опо-

ры обычно имеют меньшую высоту;

 тросовая защита. Подвеска троса за счет электростатического экрани-

рования снижает разность потенциалов на линейной изоляции и уменьшает до-

лю тока молнии, стекающего по опоре, что способствует снижению падения напряжения на индуктивности и сопротивлении заземления опоры. Эффектив-

ность тросов возрастает при увеличении числа тросов, разнесении их на боль-

шее расстояние по горизонтали и приближении к проводам по вертикали;

 сопротивление заземления опоры. Уменьшение значений сопротивле-

ния заземления RЗ приводит к снижению перенапряжений на изоляции ВЛ.

Меньшие значения RЗ необходимо обеспечить на ВЛ, выполненных на одно-

стоечных опорах, имеющих более высокую поражаемость разрядами молнии и большую индуктивность опор. Наиболее жесткие требования следует предъяв-

лять к RЗ для ВЛ 110 кВ, выполняемых в настоящее время исключительно на одностоечных опорах и имеющих сравнительно невысокую импульсную проч-

ность линейной изоляции.

Соотношение числа отключений из-за обратных перекрытий изоляции при ударе молнии в опору или трос и прорывов молнии на провода сквозь тросовую защиту зависит от класса номинального напряжения и конструкции ВЛ: типа опоры, числа и расположения тросов, сопротивления заземления. С ростом но-

минального напряжения и повышением импульсной прочности линейной изо-

ляции повышается общая грозоупорность ВЛ и снижается доля отключений от обратных перекрытий изоляции.

Основными природно-климатическими характеристиками, влияющими на показатели грозоупорности ВЛ, являются интенсивность грозовой деятельно-

сти, статистическое распределение амплитуды тока молнии и электрофизиче-

ские характеристики грунтов в районе прохождения трассы ВЛ, такие как

56

удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость и пробивная элек-

трическая прочность грунта.

На показатели грозоупорности влияют также особенности трассы ВЛ, в

частности прохождение ВЛ в одном коридоре с другими ВЛ, в том числе и на более высоких опорах, или экранировка ВЛ городской застройкой и лесным массивом. Во всех указанных случаях поражаемость ВЛ разрядами молнии уменьшается по сравнению с ВЛ, проходящей по открытой местности. Поража-

емость разрядами молнии каждой из двух одинаковых ВЛ, идущих в одном ко-

ридоре, составляет около половины поражаемости отдельно идущей ВЛ.

Показатели грозоупорности экранируемых ВЛ улучшаются за счет более благоприятного статистического распределения амплитуды тока молнии разря-

дов, поражающих ВЛ. Опасные для линейной изоляции разряды молнии с большими значениями токов, ориентирующиеся на наземные объекты с боль-

ших высот, поражают преимущественно близко расположенные к ВЛ высокие объекты: здания городской застройки или лесной массив. По данным обработки опыта эксплуатации отношение числа грозовых отключений ВЛ 110 - 220 кВ,

экранируемых лесом и идущих по открытой местности, характеризуется значе-

ниями, приведенными в табл. 3.5.

Таблица 3.5. – Соотношение числа грозовых отключений экранированных лесом ВЛ и ВЛ, идущих по открытой местности

3.3.Грозовые отключения ВЛ напряжением 6 – 35 кВ

Вотличие от линий напряжением 110 кВ и выше, линии 6 – 35 кВ на ме-

таллических опорах часто отключаются вследствие индуктированных перена-

пряжений, способных вызвать перекрытие линейной изоляции. Это хорошо видно из рис. 3.8. Индуктированные перенапряжения часто превышают им-

пульсную прочность изоляции линий 6 – 10 кВ (20-30 раз в год). На линиях 35

57

кВ опасные индуктированные перенапряжения возникают 4-5 раз в год. На ли-

ниях 110 кВ – менее 1 раза в год. Для линий 220 кВ и выше индуктированные перенапряжения не опасны. Причиной этого является низкая импульсная проч-

ность изоляции ВЛ 6 – 35 кВ.

Рис. 3.8. Удельное годовое число индуктированных перенапряжений на

100 км длины ЛЭП и 100 грозовых часов

1 – hпр = 10 м, 2 – hпр = 15 м, 3 – hпр = 20 м

Для линий 6 – 35 кВ суммарное удельное число грозовых отключений в

где nП.У. и nинд – соответственно удельное число грозовых отключений от прямых ударов молнии и от индуктированных перенапряжений.

1. Определение удельного числа грозовых отключений ВЛ 6-35 кВ от пря-

мых ударов молнии Грозовое отключение линий будет происходить при двухили трехфазном

перекрытии изоляции ВЛ:

58

где U+ф50% - импульсное 50%-ное разрядное напряжение фазной изоляции на опоре положительной полярности.

Эквивалентное сопротивление в точке удара при перекрытии одной фазы определяется по условию параллельного сложения:

Аналогично определяется эквивалентное сопротивление в точке удара при перекрытии двух фаз:

Здесь k12 – коэффициент связи между пораженной фазой и наиболее уда-

ленной от нее соседней фазой;

k12-3 - коэффициент связи между двумя ранее перекрытыми фазам, соеди-

ненными параллельно, и третьей фазой.

Случаи двухфазного и трехфазного перекрытия характеризуются различ-

ными вероятностями перехода импульсного перекрытия изоляции в короткое замыкание.

Коэффициент перехода импульсного перекрытия в дугу тока промышлен-

ной частоты для двухфазного перекрытия определяется по формуле:

При трехфазном перекрытии вероятность установления хотя бы одной ду-

ги приближенно можно оценить по формуле

59

успешно ликвидирует последствия грозового перекрытия, либо происходит

Пример. Определить удельное число грозовых отключений двухцепной линии 35 кВ на металлических опорах типа П35-2. Исходные данные для расче-

та (определяются конструктивным исполнением опоры): высота опоры – hоп

=23 м, высота подвеса верхнего провода на опоре hпр=19,3 м, расчетная длина пролета lпр=250 м, провод марки АС-120 с радиусом rпр = 0,0076 м, расчетная стрела провеса провода fпр = 3 м, индуктивность опоры Lоп = 13,8 мкГн, взаим-

ная индуктивность канала молнии и опоры М0 = 4,6 мкГн, импульсное сопро-

тивление заземления опоры Rи = 20 Ом.

Определяем среднюю высоту верхнего провода:

60