Вопросы для самоконтроля

1. С каким процессом связаны механизмы электризации в грозовом облаке при отрицательных температурах?

2. Заряды какого знака скапливаются, в основном, в нижних слоях грозового облака?

3. Каков механизм развития молнии на ее начальной стадии?

4. Какой процесс называется главным разрядом при развитии молнии?

5. Почему возникает звуковая волна, воспринимаемая как гром?

6. Почему молнию рассматривают как источник тока?

7. Что означает «высота ориентировки молнии»?

8. Какие воздействия на поражаемые объекты оказывают токи молнии?

9. Из каких элементов состоит молниеотвод?

10. На чем основано защитное действие молниеотвода?

11. Что называется зоной защиты молниеотвода?

12. Для чего предназначены молниеприемник, токоотвод и заземлитель молниеотвода?

13. В каких случаях используются стержневые, а в каких – тросовые молниеотводы?

14. В каких случаях целесообразно использовать защитную сетку в качестве молниеприемника молниеотвода?

15. Что характеризует сезонный коэффициент грунта для заземлителя?

16. Почему сопротивление заземления обычно уменьшается при стекании с заземляющего устройства тока молнии?

17. Что называется импульсным коэффициентом заземлителя?

18. Почему защищаемый объект нельзя располагать в непосредственной близости от стержневого молниеотвода?

26. Чем определяется допустимое расстояние между защищаемым объектом и молнией?

Задание на самостоятельную работу.

1. Рассчитать и начертить зону защиты стержневого молниеотвода высотой 40 м на высоте 12 метров.

2. Рассчитать построить геометрически зону защиты двухстержневого молниеотвода с разными высотами – 19 и 26 метров.

4. Защитные аппараты

Опасному воздействию электрооборудование энергетических систем подвергается не только при прямых ударах молнии. При ударах молнии в линии электропередачи по ним начинают распространяться импульсы грозовых перенапряжений. Достигнув электрооборудования, они могут вызвать нарушение изоляции и тем самым привести к аварийной ситуации. Предотвращение появления на электроустановках импульсов перенапряжений, опасных для ее изоляции, осуществляется с помощью защитных аппаратов. В настоящее время в энергетических системах применяются следующие защитные аппараты: защитные искровые промежутки (ПЗ), трубчатые разрядники (РТ), вентильные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). В последние годы в России были разработаны и вводятся в опытную эксплуатацию длинно-искровые разрядники (РДИ).

Защитные промежутки.

Рис. 7.20. Принцип действия защитного устройства:

а – схема включения защитного промежутка (ПЗ); б – согласование

вольт-секундных характеристик защищаемой изоляции (1) и ПЗ (2)

Простейшим защитным устройством является искровой промежуток, который включается параллельно изоляционной конструкции (рис. 7.20,а).

Для предупреждения перекрытия или пробоя изоляции вольт-секундная характеристика защитного искрового промежутка ПЗ с учетом разброса должна в идеальном случае лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции (рис. 7.20,б). При выполнении этого требования появление опасных для изоляции электроустановок перенапряжений невозможно, так как при набегании по линии грозового импульса U_пад с амплитудой, превышающей допустимое напряжение для изоляции, в момент прихода его на ПЗ происходит электрический пробой искрового промежутка с последующим резким падением («срезом») напряжения. До изоляционной конструкции доходит только срезанный импульс (см. рис. 7.20,б), амплитуда которого уже меньше допустимого импульсного напряжения.

После окончания грозового импульса через пробитый защитный промежуток начинает протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты, – сопровождающий ток. При достаточно большом сопровождающем токе, величина которого зависит от параметров электрической схемы, рабочего напряжения может быть достаточно для устойчивого горения дуги в искровом промежутке. Так, если электроустановка работает в сети с заземленной нейтралью или если пробой ПЗ произошел в двух или трех фазах, то дуга сопровождающего тока не гаснет и импульсный пробой переходит в устойчивое короткое замыкание, которое вызывает аварийное отключение электроустановки. Для повышения надежности электроснабжения ПЗ обычно устанавливают лишь на тех участках сети, которые оборудованы устройствами автоматического повторного включения (АПВ).

Конструктивно защитные промежутки выполняются в виде стержневых электродов, создающих резконеоднородное поле. Для таких электродов характерно значительное возрастание разрядного напряжения при малых временах, что не всегда позволяет осуществлять координацию вольт-секундных характеристик изоляции и защитных промежутков во всем диапазоне предразрядных времен. Как видно из рис. 3.1,б, при малых временах изоляция может оказаться незащищенной.

В установках до 35 кВ защитные промежутки имеют небольшую длину. Во избежание случайного их замыкания (например, птицами) в заземляющих спусках защитных промежутков создаются дополнительные искровые промежутки. Электроды защитных промежутков в установках 3–10 кВ целесообразно выполнять в виде рогов (рис. 7.21), так как под действием электродинамических сил и тепловых потоков воздуха дуга растягивается и может погаснуть. Самопогасание дуги между электродами в виде рогов происходит при токе в дуге, не превышающем 300 А.

Рис. 7.21. Защитный промежуток («роговой разрядник») для контактной сети железной дороги

Простота и дешевизна стержневых промежутков определяют их широкое применение, особенно в сетях низших классов напряжения. На линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений принимаются специальные меры по ограничению внутренних перенапряжений, поэтому стержневые промежутки могут на них применяться в качестве координирующих, т.е. для ограничения максимального значения набегающего на подстанцию импульса напряжения и тока через вентильные разрядники при грозовых перенапряжениях.