4.3.3. Грозоміцність об'єктів (вл)

Повітряні лінії електропередачі через велику довжину дивуються найбільше часто. Тому порушення роботи енергосистем викликається в основному руйнацією ізоляції ВЛ.

При розрахунках грозоміцності ВЛ уводиться поняття про рівень грозоміцності. Рівень грозоміцності оцінюється максимальною амплітудою струму блискавки I₀ і його крутістю а, при яких ще не відбувається руйнація ізоляції лінії (крутість a = I₀/t_ф, де t_ф — тривалість фронту хвилі струму).

Показником грозоміцності вважають імовірне число років роботи установки без грозових відключень

M=1/N_откл

де М – число років роботу без грозових відключень; N_откл — очікуване число випадків виникнення небезпечних грозових перенапруг у рік.

Наприклад, для ВЛ

N_откл = 0,9h10^-3Ln_дυ_перη

де h — середня висота підвісу троса або проводу; L — довжина лінії; n_д — число грозових днів у році; υ_пер — імовірність перекриття ізоляції ВЛ при ударі блискавки; η - імовірність переходу імпульсного перекриття в силову дугу.

Аналогічно підраховується й грозоміцність інших об'єктів (підстанцій).

4.4. Засобу захисту від перенапруг

У мережах до 35 кВ часто для захисту використають відкриті розрядні проміжки - захисні розрядники ("рога") і трубчасті розрядники. Спрацьовування таких розрядників викликає різкий спад напруги, виникнення перехідних процесів і небезпечних перенапруг на поздовжній ізоляції високовольтних пристроїв (трансформатори, генератори, реактори й т.д. Крім цього, такі розрядники мають круту вольт-секундну характеристику (ВСХ), тому що форма електричного поля різконеоднорідна. Це не дозволяє здійснювати захист об'єктів в області коротких часів впливу напруги (грозові перенапруги) (рис 4.6).

Рис. 4.6. Вольт-секундна характеристика захищає ізоляцію, що (1) і іскрового проміжку з різконеоднорідним полем (2) і однорідним полем (3)	Рис. 4.7. Пристрій трубчастого розрядника: S1 — основний проміжок; S2 — зовнішній іскровий проміжок; 1 — діелектрична труба; 2 — стрижневий електрод; 3 — відкритий електрод

Одним із кращих розрядників такого типу є трубчастий розрядник (РТ), мал. 4.7. Електроди іскрового проміжку поміщаються в діелектричну трубу 1 з газогенеруючого матеріалу (наприклад, вініпласт).

Основний проміжок — S1 забезпечує дугогасіння. Проміжок S2 служить для відділення газогенеруючої трубки від мережі, щоб уникнути її розкладання від струмів витоку. З появою перенапруг пробивається S1 і S2. Через них протікає імпульсний струм і супровідний струм промислової частоти. Температура підвищується, відбувається інтенсивне газовиділення. Тиск підвищується до десятків атмосфер. Газ виходить через відкритий електрод 3. Створюється поздовжнє дуття. Дуга видувається назовні. При переході струму через 0 дуга гасне. Через недоліки (див. ВСХ) РТ не застосовуються для захисту відповідального устаткування.

Найбільш широке поширення в мережах високої напруги одержали вентильні розрядники (РВ), які мають пологу ВСХ. Вони складаються з декількох іскрових проміжків (ІП), включених послідовно, послідовних нелінійних робочих опорів (НО) і шунтувальних опорів (R_ш).

ІП служать для відділення НО від постійного впливу робочої напруги й струму, що протікає через нього, що руйнує НО. НО служить для обмеження супровідного струму до величини, необхідної для гасіння дуги. R_ш служить для вирівнювання розподілу напруги по елементарних розрядних проміжках з метою виключення помилкового спрацьовування розрядника.

РВ обмежує перенапруги й гасить дугу супровідного струму без відключення мережі або підстанції.

Після гасіння дуги розрядник повертається у вихідний стан і готовий до повторної роботи. Число спрацьовувань РВ 20 або 50.

У найпростіших РВ (типу РВС, РВП) струм гасіння дуги становить 80 А. Більше сучасні РВ мають струм гасіння дуги 250 А.

Матералами НС є вилит і тервит. Вольт-амперна характеристика їх описується виразом

U = KI^α,

де α - коефіцієнт вентильності; К – стала.

Для вилита α = 0,11÷0,2; для тервита α = 0,15÷0,25.

РВ діляться на 4 групи. Найкращими захисними властивостями володіють РВ I групи, але й більше дорогі.

IV група - РВП (подстанційні),

III група - РВС (станційні),

II група - РВМ (магнітовентильні), РВМГ (магнітовентильні, грозові),

I група - РВТ (струмообмежуючі) РВРД (з дугою, що розтягується).

Істотне поліпшення захисних характеристик може бути досягнуте при відмові від використання ІП. Для цього потрібні матеріали з різко нелінійною ВАХ. Цим вимогам відповідає матеріал на основі оксиду цинку, з якого виготовляють нелінійні резистори - варистори. Захисні пристрої на їхній основі звуться нелінійні обмежники перенапруг (ОПН). Коефіцієнт нелінійності ОПН становить α = 0,02÷0,1. ОПН збираються з окремих дисків (варисторів), які поміщуються в герметичний порцеляновий корпус.

ОПН підключаються безпосередньо до мережі й заземлюються через реєстратор спрацьовувань. Малий коефіцієнт нелінійності ОПН дозволяє глибоко обмежувати перенапруги й застосовувати їх у мережах надвисокого й ультрависокого класів напруг.