Стадии развития линейной молнии и типы молний.

Молния — электрический разряд в воздухе между: а) облаком и землёй, б) внутри облака между его отдельными частями Типы молний:

1. Линейная (99, 99%) 2. Шаровая (~0, 01%) – закапсулированная долгоживущая низкотемпературная плазма 3.Чёточная (крайне редкая) — чередование ярких и тёмных участков молнии. Природа молний типа 2, 3 неясна.

Процесс электризации облаков выглядит следующим образом. Капли воды, достигшие области отрицательных температур, замерзают. Замерзание начинается с поверхности капли, которая покрывается корочкой льда. Имеющиеся в воде положительные ионы под действием разности температур перемещаются к поверхностному слою капли и заряжают его положительно, в то время как жидкой сердцевине капли сообщается при этом избыточный отрицательный заряд. Когда замерзает сердцевина капли, то вследствие ее расширения ранее замерзший поверхностный слой лопается и его положительно заряженные осколки уносятся потоком воздуха в верхние части облака. Таким образом, нижняя часть грозового облака оказывается заряженной отрицательно, а вершина — положительно.

Процесс развития линейной молнии

1. Возникновение первичного электронам (Е~30 кВ/см) 2. Лавина. 3. Стриммер. 4. Лидер (ступенчатый для первого разряда) На начальной стадии, называемой лидерной, молния представляет собой относительно медленно (со скоростью в среднем 1, 5·105 м/с) развивающийся слабо светящийся канал (лидер).. Ступени L~10-100 м, интервал между ступенями ~50 мкс, скорость развития ~200 км/с до высоты ориентировки (10-100 м до земли). Зона ионизации канала лидера r~2-20 м. Нагрев канала до 25000 °С. Высокое давление – интенсивно расширяется, образуя ударные звуковые волны - гром. 5. Встречный лидер. Пробой между 4 и 5 длится ~ 1-5 мкс, зона смещается к облаку 6. Основной разряд: ток до 400 кА, время 20-100 мкс. 7. Послесвечение ток: 100-1000 А, длительность до 10 мс. 8. Повторный разряд (стреловидный лидер, распространяется по каналу первого разряда), более крутой фронт, меньше ток. 1 разряд ~20%; 4-5 - 50% до 23 разрядов. В среднем t~0, 1 c, t=1, 3 c — самая длительная

_______________________________________________________________

Характеристики импульсов молнии.

1. Амплитуда тока молнии Iм (кА)

2. Крутизна фронта (кА/мкс) a = diм/ dt

Средняя крутизна фронта a =Iм/ τ _φ

3. Полярность разряда (отрицательная в 90%)

4. Число повторных разрядов

Распределение вероятности тока молнии

Характеристики грозовой активности

1.Число грозовых часов в году. Изменяется от 0 в полярных широтах до 700 в тропиках. Больше широта — меньше гроз. В Татарстане в среднем 45 гр.часов в году.

2. Число ударов молний в 1 кв.км поверхности за 1 гр.час. Изменяется в зависимости от типа местности. Больше в местности с хорошей проводимостью грунта, выходов подземных вод, около водоёмов, возвышенных участках. Для Татарстана 0, 067. За год в 1 кв.км ударяет в среднем 45*0, 067=3

_______________________________________________________________

4 Грозоупорность ЛЭП: общие положения и определения.

Воздушные линии электропередачи из-за большой протяженности поражаются наиболее часто. Поэтому нарушение работы энергосистем вызывается в основном нарушением изоляции ВЛ. При расчетах грозоупорности ВЛ вводится понятие об уровне грозоупорности. Уровень грозоупорности оценивается максимальной амплитудой тока молнии I0 и его крутизной а, при которых еще не происходит нарушения изоляции линии

Грозоупорность ЛЭП Определяется как число отключений ЛЭП в год. ЛЭП имеют разную протяжённость и в районахс разной грозовой активностью. Для сравнения вводят удельную грозоупорность ЛЭП длиной100 км при 100 гр.часах. ЛЭП 10-35 кВ 1-2 отключение в год ЛЭП 110 кВ 0, 1-0, 5 отключение в год ЛЭП 500 кВ 0, 01 отключение в год.

_______________________________________________________________

Расчет грозоупорности ЛЭП: алгоритм расчета.

При расчетах грозоупорности ВЛ вводится понятие об уровне грозоупорности. Уровень грозоупорности оценивается максимальной амплитудой тока молнии I0 и его крутизной а, при которых еще не происходит нарушения изоляции линии (крутизна

a = I0/tф, где tф — длительность фронта волны тока).Показателем грозоупорности считают вероятное число лет работы установки без грозовых отключений, M =1/ Nоткл

где М – число лет работу без грозовых отключений; Nоткл — ожидаемое

число случаев возникновения опасных грозовых перенапряжений в год. Например, для ВЛ

Nоткл = 0, 9h ⋅ 10^-3 ⋅ L ⋅ n_д⋅ υ _пер ⋅ η

где h — средняя высота подвеса троса или провода; L — длина линии; nд — число грозовых дней в году; υ пер — вероятность перекрытия изоляции ВЛ при ударе молнии; η — вероятность перехода импульсного перекрытия в силовую дугу.

ЛЭП без тросовой защиты с устройством АПВ

Незаземлённая нейтраль Nоткл=N·hc·(Dоп·P2оп+Dпр·P(Iзу))·(1-hАПВ)

Заземлённая нейтраль Nоткл=N·hc·(Dоп·Pоп+Dпр·P(Iзу))·(1-hАПВ) hАПВ=0, 5¸ 0, 85- вероятность успешного АПВ Nоткл.уд=Nоткл·(100/LЛЭП)·(100/Dгр) ЛЭП с тросовой защитой с устройством АПВ Nоткл=N·hc·[Dоп·P2оп+Dт·P(Iзу)·(Pa+Pтп)]·(1-hАПВ)

Dоп=4hоп/Lпролёта Dпр=1-Dоп Dоп=Dпр=0, 5

_______________________________________________________________

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

 

______________________________________________________________

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: