Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
Лабораторная работа №3
По дисциплине «Техника высоких напряжений»
«Защитные аппараты воздушных линий»
Вариант №23
Выполнил: ст.гр.Э-411
Мальков Е.С.
Проверил: Планков А. А.
Сургут 2014
Цель работы: Познакомиться с основными способами и защитными аппаратами, которые используются для защиты воздушных линий от грозовых перенапряжений.
Теоретические положения к лабораторной работе.
Основным средством защиты ЛЭП на 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах от прямых ударов молнии по ПУЭ является грозозащитный трос.
В ПУЭ записано: «ВЛ 110 – 500 кВ с металлическими и железобетонными опорами должны быть защищены от прямых ударов молнии тросами по всей длине».
Без тросов сооружения ЛЭП допускаются:
-
при числе грозовых часов менее 20;
-
при удельном сопротивлении грунта ρ≥ 103 Ом·м ;
-
при толщине стенки гололеда более 20 мм.
Применение грозозащитного троса на ВЛ 6-35 кВ малоэффективно из-за низкой импульсной прочности линейной изоляции и, соответственно высокой вероятности обратного перекрытия при ударе в опору и трос. Трос подключается к опоре через изолятор и искровой промежуток. При ударе молнии в трос или опору заряд с облака в большинстве случаев стекает через опору в землю и безопасен для ЛЭП.
Рис. 4. Стекание заряда с облака в землю
Лишь один раз в 7-15 лет при очень больших токах молнии возможно дуговое перекрытие гирлянды, которое заканчивается повреждением гирлянды и отключением ЛЭП. Этот способ защиты надежен при небольшом удельном сопротивлении грунта ρ ≤500 Ом∙м.
Защитный искровой промежуток и трубчатый разрядник.
Особое внимание уделяется защите опор с ослабленной изоляцией. В ПУЭ предусмотрены дополнительные меры по повышению грозоупорности ЛЭП. На некоторых опорах необходимо поставить трубчатые разрядники (при наличии АПВ – допускается установка защитных промежутков):
-
при пересечении ЛЭП между собой и с линиями связи;
-
единичные металлические и железобетонные опоры на ЛЭП с деревянными опорами;
-
высокие переходные опоры через реку, железную дорогу и т.д.
Причем сопротивления заземляющих устройств этих опор не должно превышать:
-
при ρ≤100 Ом∙м, R≤30 Ом;
-
при ρ>100 Ом∙м, R≤0,3∙ρ, где ρ − удельное сопротивление грунта.
Рис.5. Защитный искровой промежуток.
Трубчатый разрядник.
Рис. 7. Принципиальная схема трубчатого разрядника: 1- трубка из газогенерирующего материала; 2- металлическая крышка с внутренним стержневым электродом; 3- электрод в виде кольца; S1- внутренний искровой промежуток; S1- внешний искровой промежуток
При возникновении импульса грозового перенапряжения оба промежутка пробиваются, и импульсный ток отводится в землю. После окончания импульса через разрядник продолжает проходить сопровождающий ток и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры канала дуги переменного тока в трубке происходит интенсивное выделение газа, и давление сильно увеличивается. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в результате чего дуга гаснет при первом же прохождении тока через нулевое значение.
Ограничители перенапряжений (опн).
В 70-е годы в СССР и за рубежом появились новые защитные аппараты без искрового промежутка на основе окиси цинка (ZnO) – нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН).
В 80-х годах в Японии и США на базе ОПН были созданы ограничители перенапряжений для воздушных линий ОПН-Л. Статистический анализ эксплуатации ВЛ, оснащенных подвесными ОПН, показал весьма ощутимое повышение их надежности. Из опыта эксплуатации ВЛ 115 кВ в США известно, что те линии, которые оснащены защитными аппаратами (защищены все опоры и все фазы), уже 5 лет эксплуатируются без отключений.
Надежность такой защиты подтверждается решением 33 комитета СИГРЭ в 1999г. CIGRE (Международный Совет по большим энергетическим системам высокого напряжения) – международная организация, объединяющая ученых и специалистов в области электроэнергетических систем.