Индуктированные перенапряжения на ЛЭП

 

Лидер грозового разряда представляет собой спускающийся от облака к земле канал, несущий отрицательный заряд. Отрицательные заряды лидера индуктируют на проводе линии положительные заряды, т. е. продольная составляющая Е_x напряженности электрического поля Е стягивает положительные заряды в точку a (рис. 1.46, а).

 

а б

 

Рис. 1.46. Удар молнии вблизи ЛЭП

 

Ввиду относительно небольшой скорости лидера ток положительных зарядов в линии мал, поэтому потенциал на проводе равномерен.

В стадии главного разряда вдоль канала лидера со скоростью, близкой к скорости света, движется разрядная волна, которая уменьшает потенциал канала до нуля, электрическое поле распадается. Заряды, которые были притянуты к одной точке, разбегаются в разные стороны в виде волн с крутым фронтом (рис. 1.46, б). Крутизна его соответствует крутизне фронта молнии. Индуктированное напряжение можно вычислить по формуле

 

, (1.48)

 

где I_м – величина тока молнии, А; b – расстояние от линии до места удара молнии, м; h – высота подвеса провода, м.

Пусть на расстоянии 50 м от линии, провода которой находятся на высоте 10 м, в землю ударила молния с током 50 кА, тогда индуктированное перенапряжение

 

.

 

Индуктированные перенапряжения возникают одновременно на всех проводах линии, поэтому межфазная изоляция не подвергается воздействию. В линиях на металлических опорах индуктированные перенапряжения могут вызвать импульсное перекрытие с провода на опору.

 

 

Прямой удар молнии в опору ЛЭП, не защищенную тросами

Такой удар встречается редко, обычно поражаются провода линии. Лидер молнии, спускаясь из облака, индуктирует на проводе положительный потенциал (рис. 1.47, а). Амплитуда электрической составляющей индуктированного напряжения

, (1.49)

 

где а – крутизна фронта тока молнии, кА/мкс; L_э – коэффициент, численно равный высоте подвеса (h_пр) провода, мкГн.

При соприкосновении лидера с опорой происходит стадия главного разряда, сопровождающаяся протеканием тока молнии через опору(L_оп) и заземлитель (R_и) (рис. 1.47, б). Магнитная составляющая индуктированного напряжения обусловлена самоиндукцией опоры:

(1.50)

 

где L_оп – индуктивность опоры, L_оп = 0, 6h_оп.

 

а б

Рис. 1.47. Прямой удар молнии в опору ЛЭП, не защищенную тросами

 

На заземлителе возникает напряжение: U_з = I_мR_и. На изоляцию воздействует суммарное напряжение:

. (1.51)

 

Пусть металлическую опору ЛЭП-220 без тросов поразила молния: ток молнии i_м = 50 кА, крутизна фронта тока молнии a = 40 кА/мкс. Высота подвески проводов h_оп = 30 м, импульсное сопротивление заземлителя R_и =

= 20 Ом. Получаем:

МВ.

С опоры на провод произойдет обратное перекрытие.

 

 

Прямой удар молнии в опору ЛЭП с тросами

 

Лидер молнии, спускаясь из облака, индуктирует на проводе и на тросе положительный потенциал (рис. 1.48, а), поэтому амплитуда электрической составляющей индуктированного напряжения равна нулю. В стадии главного разряда ток отводится в землю как через саму опору, так и по тросам через соседние опоры. В силу того, что волновое сопротивление опоры в 10 раз меньше волнового сопротивления троса, через опору пройдет 0, 8I_м.

На изоляцию будет воздействовать напряжение:

 

. (1.52)

 

а б

 

Рис. 1.48. Удар молнии в опору ЛЭП с тросами

 

С данными прошлого примера получим:

 

МВ.

 

Напряжение уменьшилось в два раза.

 

Прямой удар молнии в провод ЛЭП

 

Прямой удар в провод линии отличается от прямого удара молнии в опору тем, что значительное волновое сопротивление провода (Z_пр = 400–500 Ом) ограничивает ток молнии, в то время как хорошо заземленная опора его не ограничивает. Лидер канала молнии несет на себе потенциал равный U₀ =

= I_мZ_м , где Z_м = 100 – 250 Ом – волновое сопротивление канала молнии. В месте удара (рис. 1.49) возникнет ток:

 

(1.53)

 

По проводу в каждую сторону от места удара будет распространяться волна с током I_м/4, которая создаст на проводе напряжение

. (1.54)

 

Кроме того, от отрицательного заряда лидера на проводе возникнет электрическая составляющая индуктированного напряжения:

 

. (1.55)

Рис. 1.49. Распределение токов во время удара молнии в провод

С данными прошлого примера получим:

 

.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: