6 Прямой удар молнии в лэп.
Прямой удар молнии в опору ЛЭП
ПУМ может произойти в провод (трос) или в опору. Можно считать, что вероятности ударов равны 0,5. При ударе молнии в опору по ней протекает ток через заземлитель опоры в землю. На опоре наводится напряжение, которое имеет два основных слагаемых
Uоп Iм Rи Ly hTP a
где — Rи импульсное сопротивление заземления опоры, Ly- удельная индуктивность опоры, hтр высота траверсы опоры, на которой подвешен провод, Iм и а – амплитуда тока молнии и крутизна фронта.
Удар молнии в середину пролёта.ЛЭП без тросовой защиты При ударе молнии в середину пролёта ЛЭП ток растекается в каждую сторону и на изоляторе ближейших опор возникнетперенапряжение U»Iм*Z/2; Z-волновое сопротивление провода Z=400¸450 Ом для проводов ВЛ Z=50¸100 Ом для кабельных линий При U>U50 — пробой провод — траверса Для ЛЭП 110 кВ U50 =700 кВ. Уже на фронте волны при токе ~ 3 кА произойдёт перекрытие по воздуху гирлянды изоляторов. Любой удар молнии в провод для ЛЭП с заземленной нейтралью приводит к импульсному перекрытию и отключению
Удар молнии в ЛЭП с тросовой защитой
______________________________________________________________
7 Вероятность прорыва молнии через тросовую защиту.
прорыв молнии через тросовую защиту, т. е. поражение провода. При ударе молнии в трос в середине пролета между двумя опорами напряжение между тросом и проводом с учетом индуктированного на проводе напряжения равно
Uтр-пр=(1-K)* (a*Zтр*l/2*v) где l – длина пролета.
Этот случай является расчетным для выбора расстояния между тросом и проводом, поскольку это уравнение связывает характеристики пролета воздушной линии с крутизной фронта тока молнии a. Зная характеристики пролета, по нему можно определить значение а, при котором становится возможным пробой промежутка между тросом и проводом. Затем, используя зависимость вероятности крутизны фронта тока молнии, можно определить вероятность такого пробоя. Или же, задаваясь вероятностью пробоя, т. е. некоторым значением крутизны а, по этому уравнению можно определить требуемую электрическую прочность промежутка трос-провод и по экспериментальным данным — необходимое расстояние между ними. При ударе молнии в вершину опоры напряжение на изоляции линии равно разности потенциалов на опоре и на проводе. Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии в опору можно определить по значению критического тока (перекрытие изоляции произойдет, если ток превысит критическое значение)
Iкр=U50%/Ru+δ*hоп где δ = 0,15 для линий с двумя тросами и δ = 0,3 для линий с одним
тросом.
Вероятность прорыва молнии через тросовую защиту принято определять в соответствии с опытом эксплуатации по эмпирической формуле lgPα=α√hоп/90-4 где hоп — высота опоры, м; α — угол защиты, образованный вертикалью, проходящей через трос, и прямой, соединяющей трос с проводом (рис.3), и характеризующий экранирующее действие тросов.
ЛЭП с тросовой защитой
Удар молнии в трос в середине пролёта. Трос заземлён на опорах (Rи<<Zтр). Напряжение на тросе изменяется по закону: Uтр(t)=U1+Uотр U1(t)=aм·t·(Zтр/2) — грозовой импульс (t £ T1) Uотр=-U1(t-t1) — отражённый от опоры импульс t1=Lпролёта/Vи — время распространения импульса до опоры и обратно (Vи @ 250 м/мкс) Uтр.max=aм·(Zтр/2)·t1
На фазном проводе индуцируется напряжение Uф=Uтр·Kэм Uтр-пр=aм·(Zтр/2)·t1·(1-Kэм) U50.тр-пр=Sтр-пр·Eср.тр-пр. ·Eср.тр-пр~750 кВ/м.
Удар молнии в трос в середине пролёта Если Uтр-пр ³ U50.тр-пр — пробой трос-провод Вероятность пробоя трос- провод Pтр-пр(aкр)=exp(-0.08·aкр) В расчётах грозоупорности ЛЭП часто считают,что Pтр-пр=0.
Пример. Пусть ЛЭП 110 кВ, Длина пролёта 150м, Vи=250 м/мкс, Zтр=450 Ом, Кэм=0.24,расстояние трос провод = 4м, Еср=750 кВ/м Тогда акр=(2*250*4*750)/(450*150*0,76) =
1500000/51300=29,24 кA P(aкр)=exp(-0,08*29,24)=exp(-2,34)=0,096 Вероятность поражения фазного провода.
______________________________________________________________