2.4. Заземление. Защита от перенапряжений

На опорах ВЛ должны быть выполнены заземляющие устройства, предназначенные для повторного заземления, защиты от грозовых перенапряжений, заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

Металлические опоры, металлические конструкции и арматура железобетонных элементов опор должны быть присоединены к PEN-проводнику.

На железобетонных опорах PEN-проводник следует присоединять к арматуре железобетонных стоек и подкосов опор.

Соединение заземляющих проводников между собой, присоединение их к верхним заземляющим выпускам стоек железобетонных опор, к крюкам и кронштейнам, а также к заземляемым металлоконструкциям и к заземляемому электрооборудованию, установленному на опорах ВЛ, должны выполняться сваркой или болтовыми соединениями.

Присоединение заземляющих проводников (спусков) к заземлителю в земле также должно выполняться сваркой или иметь болтовые соединения.

Сечение каждого из заземляющих спусков на опоре ВЛ должно быть не менее 35 мм^:, а для однопроволочных спусков диаметр должен быть не менее 10 мм (сечение 78,5 мм^:). Количество спусков должно быть не менее двух.

2.4.1. Разрядники. Для защиты ВЛ от внешних перенапряжений, возникающих при непосредственном поражении молниями или индуцированными зарядами при близком попадании молнии применяются разрядники (рис. 2.8).

В городских сетях применяются трубчатые разрядники с фибробакелитовыми (РТФ) и винипластовыми трубками (РТВ) и вентильные разрядники [14]. Предприятия, эксплуатирующие вентильные разрядники, заинтересованы в продлении их срока службы, так как они зарекомендовали себя высоконадёжными устройствами.

Хотя большая часть вентильных разрядников эксплуатируется от 10 до 20 лет, а некоторые  близко к предельному сроку службы, очевидно, что обновление или замена вентильных разрядников будет происходить в течение длительного времени, определяемого экономическими возможностями, интенсивностью повреждений и результатами отбраковки.

Рис. 2.8. Разрядник

Следовательно, своевременное выявление дефектов средств защиты от перенапряжений (СЗОП), качество работы которых гарантирует надёжность работы дорогостоящего электрооборудования, является актуальной проблемой энергетики [15].

К методам диагностики, позволяющим своевременно выявить дефекты в СЗОП, относятся [16]:

- тепловизионное обследование (с помощью приборов инфракрасной техники с высокой разрешающей способностью по температуре (не ниже 0.5°С));

- измерение сопротивления изоляции ;

- измерение пробивного напряжения промышленной частоты 50Гц;

- измерение токов проводимости у разрядников с шунтирующими сопротивлениями, которые должны соответствовать нормативным значениям.

Благодаря применению методике тепловизионного контроля высоковольтных вентильных разрядников в рабочем состоянии выявляются следующие виды неисправностей в элементах вентильных разрядников, приводящие к их аномальным нагревам [16]: нарушение герметичности; обрыв или увлажнение шунтирующих резисторов; замыкание искровых промежутков; нарушение заводской комплектации элементов.

Руководящий документ [15] предлагает считать исправным разрядник, «верхние элементы которого в месте расположения шунтирующих резисторов нагреты одинаково». Однако опыт эксплуатации показывает, что температуры одинаковыми на всех верхних элементах фаз разрядника одного присоединения практически никогда не бывают. Причины этого: несимметрия фазных напряжений, неидентичное расположение разных фаз разрядников относительно точки съёмки, разная степень загрязненности элементов разрядника и др. и всегда отличаются (даже при исправных элементах) на доли, а иногда и на целые градусы. Практический опыт показывает, что при разнице перепада температуры верхних элементов разрядника относительно соседних в 23 °С можно с уверенностью утверждать, что элемент разрядника дефектный и его рекомендуется немедленно вывести в ремонт.

Важным параметром и надёжным показателем, характеризующим работоспособность разрядников, является величина его пробивного напряжения. Это измерение на практике часто применяется в тех случаях, когда исправность того или иного элемента разрядника вызывает определённые сомнения по полученным термограммам тепловизионного контроля и данных измерений токов проводимости.

Важнейшим элементом для обеспечения надежности работы изоляции электрических сетей является совершенствование системы защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений на основе широкого внедрения ограничителей перенапряжения.

В настоящее время в большинстве энергосистем срок эксплуатации вентильных разрядников превышает нормированный для них срок службы. Вентильные разрядники заменяют на ограничители перенапряжений (далее ОПН), которые имеют лучшие защитные характеристики, что позволяет снизить воздействие перенапряжений на основное электрооборудование и тем самым продлить срок его службы и повысить надежность его работы.

Многообразие выпускаемых защитных аппаратов по их характеристикам и стоимости позволяет выбрать наиболее подходящий для потребителя аппарат в зависимости от параметров сети, назначения и места установки ОПН [17, 18].

В настоящее время на энергетическом рынке России имеется большой выбор ограничителей перенапряжений как отечественного, так и зарубежного производства. На один класс напряжения имеется несколько вариантов типов ограничителей с различными значениями наибольшего рабочего напряжения, защитными характеристиками, пропускной способностью и т.п. Это позволяет подобрать наиболее оптимальные параметры ограничителя в зависимости от схемы сети и ее параметров.

К основным параметрам ограничителя относятся: наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, номинальное напряжение, класс энергоемкости, уровни остающегося напряжения при коммутационном и грозовом импульсе, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, длина пути тока утечки внешней изоляции.

Выбор основных параметров ограничителей перенапряжений должен осуществляться в соответствии с [17–20].

К выбору основных параметров относится:

1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН.

2. Выбор класса энергоемкости ОПН, классы энергоемкости ОПН приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Классы энергоемкости ОПН

Удельная энергоемкость , кДж/кВ	До 2,0	20,5–3,0	4,0–4,5	7,0	10,0
Амплитуда прямоугольного тока длительностью 2000 икс, А1	250–300	450–600	900–1000	1200–1350	1800–1900
Класс разряда линии	1	2	3	4	5

3. Выбор ОПН по условиям работы в квазиустановившихся режимах. Выбранный ограничитель проверяется на соответствие его временных допустимых повышений напряжений квазиустановившимся перенапряжениям при различных видах коммутаций с учетом времени действия релейной защиты, линейной и противоаварийной автоматики.

4. Выбор номинального напряжения ОПН.

5. Определение защитного уровня ограничителя при коммутационных перенапряжениях.

6. Определение защитного уровня ОПН при грозовых перенапряжениях.

7. Выбор ОПН по условиям обеспечения взрывобезопасности.

8. Выбор длины пути утечки ОПН.

Удельная длина пути утечки для ограничителей выбирается не менее чем на 20% выше, чем для остального оборудования подстанции.

9. Особенности выбора ОПН по условиям работы в ОРУ электростанций.

10. Выбор ОПН по механическим характеристикам.

Вид ОПН приведен на рис. 2.9.

Рис. 2.9.Ограничитель перенапряжений ОПН