Прямой удар молнии в трос в центре пролета

 

При ударе молнии в трос ток молнии ограничивается волновым сопротивлением троса до величины i_м/2, в результате чего по тросу пойдет ток i_м/4 (рис. 1.50, а).

 

а б

 

Рис. 1.50. Прямой удар молнии в трос в центре пролета

Напряжение на тросе начнет возрастать:

 

(1.56)

 

В том случае, если бы тросы не были заземлены, за время длительности фронта волны τ _ф напряжение возросло до i_мZ_тр/4. В отличие от проводов тросы заземлены на каждой опоре, и сопротивление заземления опоры значительно меньше волнового сопротивления троса, поэтому волна напряжения, дойдя до заземленной опоры, отразится от нее практически как от короткозамкнутого конца линии, т. е. с обратным знаком. Если считать, что удар произошел точно в середину пролета, то в точке удара после прихода туда отраженной от опоры волны напряжение на тросе будет следующим:

 

, (1.57)

 

где V – скорость движения волны; L – длина троса между пролетами.

Через τ _ф напряжение начнет спадать (рис. 1.50, б).

 

Общие принципы защиты ЛЭП

 

Выбор противогрозовой защиты определяется интенсивностью грозовой деятельности. В районах, где число грозовых дней в году меньше 5, нет надобности в специальной защите от грозовых перенапряжений. В районах, где число грозовых дней больше 5, применяется противогрозовая защита.

На линиях с металлическими и железобетонными опорами, как правило, используется тросовая защита, которая на 5–7 % удорожает линию. На линиях с деревянными опорами применение тросовой защиты не выгодно, так как стоимость линии возрастает на 20–30 %. Между тем, линии на деревянных опорах без троса обладают удовлетворительными грозозащитными характеристиками, а стоимость их на 25–40 % ниже стоимости линии на металлических опорах. В сетях напряжением 3–35 кВ нейтраль изолирована или заземлена через дугогасящую катушку, поэтому однофазные перекрытия не приводят к возникновению устойчивой силовой дуги. На линиях до 35 кВ можно не применять тросовую защиту, при этом сопротивление заземления опор должно быть низким с тем, чтобы не произошло перекрытие с опоры на другие фазы и отключение линии.

ЛЭП на 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах в грозовых районах защищаются тросами по всей длине. На участках линии, прилегающих к особо гололедным районам, возможен отказ от тросовой защиты с установкой на опорах молниеотводов высотой 20–25 м, так как возможны обрывы или провисания тросов от гололедных нагрузок, а также схлестывание проводов с тросами при сбросе гололеда. Обрыв троса приводит к устойчивому короткому замыканию и полному отключению линии, что совершенно неприемлемо для магистральных линий.

Сопротивление заземления опор линий стремятся довести до 10 Ом. В грунтах с удельным объемным сопротивлением более 10⁴ Ом·м при невозможности выполнения эффективных глубинных заземлителей прокладывают непрерывные протяженные заземлители, идущие от опоры к опоре.

Линии на 35–220 кВ на деревянных опорах тросами не защищаются, исключения составляют подходы к подстанции. В отдельных случаях для питания особо ответственных потребителей в сильно грозовых районах возможно применение тросовой защиты по всей длине ЛЭП 110–220 кВ.

Волна перенапряжения, возникающая при прямом ударе молнии в провод линии, распространяется по обе стороны от места удара. Вследствие высокого уровня изоляции амплитуда волны остается значительной даже на больших расстояниях от места поражения. Если на линии имеются места с пониженной против общего уровня изоляцией (например, отдельные металлические опоры, концевые опоры участков с тросом, пересечение линий), то в этих местах будут происходить перекрытия под действием как ближних, так и дальних грозовых разрядов. В этих местах для защиты ставят трубчатые разрядники. Грозовые перекрытия на ЛЭП с деревянными опорами, как правило, сопровождаются расщеплением древесины.

 

Грозозащита подстанций

 

Допустимое расстояние между вентильным разрядником

И защищаемым объектом

Рис. 1.51. Допустимое расстояние между вентильным разрядником и защищаемым объектом

Электрическое оборудование подстанции защищается от набегающих волн вентильными разрядниками. Один разрядник защищает несколько объектов, следовательно, эти объекты находятся на некотором расстоянии от него и на них воздействуют различные напряжения. Определим, как далеко разрядник должен находиться от защищаемого объекта. Пусть имеем тупиковую подстанцию, на которой на расстоянии L от трансформатора установлен вентильный разрядник. Электромагнитная волна с крутизной фронта а движется по ЛЭП, отражается от шин подстанции, и в момент времени t = t_р разрядник РВ срабатывает (рис. 1.51) при напряжении U_р, равном сумме падающей U_пад и отраженной U_отр волн:

 

, , , (1.58)

 

где τ = L/V – время движения волны от разрядника до шин подстанции; V – скорость движения волны.

После преобразований получим

 

, (1.59)

 

где 2at_р = U_доп – напряжение, которое будет воздействовать на изоляцию объекта. Число 2 означает, что подстанция тупиковая и волна удваивается. Это напряжение не должно превысить импульсную прочность изоляции. Чем дальше разрядник стоит от трансформатора, тем большее напряжение будет воздействовать на изоляцию. По этой причине разрядник должен находиться от трансформатора на расстоянии не более:

 

(1.60)

 

Идеальный случай, когда разрядник находится непосредственно у защищаемого объекта, так как на изоляцию будет воздействовать U_р. Как видно из формулы (1.58), чем больше крутизна фронта, тем ближе должен стоять разрядник. С целью уменьшения крутизны фронта волны подходы к подстанции защищаются тросовыми молниеотводами, тем самым исключается возможность прямого удара молнии в провод около подстанции. Молния, попадая в провод, вызывает волну, которая вынуждена пробежать 1–2 км прежде, чем достигнет подстанции. Вследствие импульсной короны происходит деформация фронта и уменьшение его крутизны.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: