Краткие ответы на вопросы гэк

к дисциплине ”Изоляция и перенапряжения в электрических системах“

1. Грозащитный трос, его назначение, защитный угол троса

ЛЭП напряжением 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах должны быть защищены от ПУМ тросами по всей длине (ПУЭ [1]).

Защитный угол троса  (рис. 1.1,а), это угол между прямой, проходящей через трос и провод, и вертикальной линией. Защитный угол обычно  = 20-30. Такой угол обеспечивает вероятность прорыва P_пр0,002-0,003.

Вероятность прорыва молнии, минуя трос можно оценить по формуле [4]:

lg Р_пр = - 4, где h – высота опоры.

а) б)

Рис. 1.1. Защитный угол троса: а) положительный; б) отрицательный

То есть, чем меньше , тем меньше вероятность прорыва и выше показатель грозоупорности ЛЭП. На подходах  < 20 , чтобы исключить вероятность прорыва. Однако, дальнейшее уменьшение угла не целесообразно, так как оно может привести к схлестыванию троса и провода во время гололеда в случае пляски проводов. Схлестование тем вероятнее, чем меньше угол . Вероятность прорыва молнии минуя трос можно снизить путем применения подвески тросов с отрицательным углом защиты (рис. 1.1б), т.е. путем смещения тросов за пределы расположения проводов [2]. Этот способ применяется для сверхвысоких напряжений (500 кВ и выше), однако это увеличивает вероятность прорыва молнии на средний провод.

2. Определение числа ударов молнии в лэп и числа аварий на лэп на металлических опорах

Число ударов молнии в ЛЭП можно определить по “Руководящим указаниям по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов”[9] по формуле:

N = 2 3.5 h  n _ч  n _s  l  10^-3, где l- длина ЛЭП в км; h – высота опоры в м, n _ч – число грозовых часов (в Омской n _ч= 40-60 в год); n _s – число ударов в 1 км² за один грозовой час (n _s = 0.067). Т.е. ЛЭП собирает все удары молнии с полосы шириной 23,5h (рис.2.1). Например, для ЛЭП длиной 100 км на опорах высотой 20 м получим N  47 раз.

В новом издании “Руководства по защите электрических сетей 6-1150 кВ” [2] эта формула изменена N = 2 k _h  h  p_o  l  10^-3, где p_o – плотность ударов молнии на землю в 1 км² p_o = 0.05 n _ч (т.е. n _s уменьшено до 0.05); k _h – коэффициент, учитывающий зависимость ширины полосы, с которой ЛЭП собирает боковые удары, от высоты опоры h (рис. 2.2). Т.е. k _h = 1.3 – 3.8, а не 3.5 как было раньше, но для h=20 м k _h ≈ 3,5.

Рис. 2.1. Ширина полосы, с которой Рис. 2.2. Зависимость Kh=f(h)

ЛЭП собирает удары молнии

Число аварий на ЛЭП при N ударов молнии в ЛЭП можно оценить по формуле [5]: N_ав = N P(I_м) P_д (1 - _АПВ)

Рис. 2.1. Пути перекрытия для ЛЭП на металлических опорах

Дело в том, что из всех ударов N опасны только те, которые будут завершаться перекрытиями гирлянд (рис. 2.1) - , где − вероятность перекрытия, оно произойдет, если ток молнии I_м превысит уровень грозоупорности, который для ЛЭП на металлических опорах определяется по формуле I_м = ,где U – напряжение импульсного перекрытия гирлянды; Zэ - эквивалентное сопротивление цепи в месте удара Zэ = 70 – 120 Ом.

Но из всех перекрытий опасны только те, при которых импульсное перекрытие заканчивается дуговым. Вероятность перехода импульсного замыкания в дуговое для ЛЭП на металлических опорах равна: на 35 кВ P_д = 0.6 – 0.7; на 110 кВ и выше P_д = 0.9 – 1.Для ЛЭП с автоматическим повторным включением (АПВ) авариями будут только те случаи, когда АПВ будут не успешными (_АПВ – коэффициент успешности АПВ). _АПВ = 0.75 – 0.9. Расчетный показатель грозоупорности n_ав = 1/ N_ав  7 – 15 лет.