ющую при этом разность индуктированных напряжений, в соответ ствии с правилом эквивалентной волны оказывается равным
*M« z n/(zn + 2zM). |
(14.27) |
При этом уровень грозоупорности линии на деревянных опорах без троса
|
|
|
|
|
|
|
|
^0,5 |
2-^Ср^Ср 0 |
^П.пН’ м ^ |
^0,5 |
(14.28) |
|
|
ЭКВ 0 |
^п.п) |
|
^экв О ^п.п) |
|
где t/0i5— 50°/0-ное |
разрядное |
напряжение |
комбинированной изоля |
ции (из |
табл. |
14.2 |
или |
опытных данных, приведенных |
в специальной |
литературе); |
|
|
Лср—средняя высота провода. Остальные величины могут быть |
выбраны |
аналогично § 14.3,6: |
|
|
|
Есѵ= 10 кв/м\ |
kn.n = XKk12-, |
|
z3=znp2M/(2zM+znp).
Показатель грозоупорности ппер и удельное число грозовых от ключений линии Л^пер определяются по формуле
1//гпер— -^пер — Л^п.у.мР ; м Р д,
где РI — вероятность тока молнии, равного или большего / м по
(14.2).
Вычисленные уровни и показатели грозоупорности линий 35ч- 4-110 кв на деревянных опорах приведены в табл. 14.3. Благодаря де шевизне, а также сравнительно высокой грозоупорности линии на деревянных опорах без тросов получили в СССР широкое распростра нение для напряжений 6, 10 и 35 кв и отчасти 110 кв. Однако такие ли нии имеют недостатки, ограничивающие область их применения. Наблюдались случаи тяжелого расщепления и поломки опор при уда рах молнии, а также разрушения изоляторов. От одного удара молнии иногда расщепляются 5—6 опор. Необходима тщательная и глубокая пропитка опор для предотвращения их загнивания. Наблюдались слу чаи возгорания опоры при затянувшейся дуге промышленной частоты, а в местностях с проводящими осадками также вследствие-токов утечки по изоляторам.
г. Использование защитного действия дугогасящей катушки
Если в сети емкостный ток замыкания на землю скомпенсирован дугогасящей катушкой, то можно не опасаться однофазного замыка ния, но важно не допустить возникновения двухфазного к. з.
При ударе молнии в один из проводов линии 35 кв на металлических опорах без троса, как правило, происходит перекрытие изоляции этого провода на опору. При этом пораженный провод играет роль за щитного троса. Условия возникновения перекрытия менаду опорой и вторым проводом, кривая опасных волн, уровень и показатель грозо
упорности такой линии определяются |
по формулам, приведенным в |
§ 14.3 б, с учетом коэффициента связи |
провод — провод, |
Импульсная прочность в этих формулах берется только для второй перекрываемой гирлянды с учетом фазного рабочего напряжения. Вероятность установления дуги определяется исходя из линейного напряжения Uva6 и длины перекрытия /пср по обеим гирляндам (см. табл. 14.2). Удары молнии в опору приводят к тем же последствиям. Поэтому в формуле (14.25) берется полное число ударов молнии в опо ры и провода (Р0=1). Очевидно, для повышения грозоупорности важно иметь малые сопротивления заземления опор /?3^ 10 ом. Установка грозозащитного троса в этом случае несколько повышает грозоупор ность за счет увеличения коэффициента связи второго провода отно сительно первого провода и троса /гп т и снижения доли тока через опору %.
Вычисленные уровни и показатели грозоупорности таких линий также приведены в табл. 14.3.
д. Защита отдельных точек па линии разрядниками пли защитными промежутками
Первоначально,.после появления трубчатых разрядников (РТ), предполагалось, что если на каждой опоре против каждого провода установить по РТ, то линия будет вполне грозоупорной. Однако опыт эксплуатации не оправдал этих надежд. Вероятность повреждения РТ в течение грозового сезона имеет порядок 10~3, что ухудшает показа тель грозоупорности при .большом числе разрядников. РТ имеет огра ниченные верхний и нижний пределы гашения тока к. з., требует систематических ревизий, затягивает гашение дуги, особенно при мно гократном разряде молнии и параллельном срабатывании двух и бо лее РТ 1. Поэтому в настоящее время на линии разрядники устанавли ваются только для защиты отдельных точек с ослабленной изоляцией.
К их |
числу относятся: |
1) |
п е р е с е ч е н и е ЛЭП м е ж д у собой и с л и н и я м и с в я з и |
(ЛС). При ударе молнии в провод или трос верхней или нижней линии вблизи пересечения возникает опасность перекрытия между линиями. Оно может привести к тяжелым повреждениям аппаратуры более низ кого напряжения и к неправильной работе релейной защиты. Поэтому каждое пересечение является весьма ответственной точкой линии.
В табл. 14.4 приведены минимальные габариты в пролете пересе чения линий разных классов напряжения, допускаемые для случаев отсутствия и наличия тросов и разрядников на опорах. Разрядники устанавливаются на опорах, ограничивающих пролет пересечения линий без тросов. На опорах линий связи устанавливаются защитные промежутки. Опоры с разрядниками или защитные промежутки долж ны иметь малое сопротивление заземления (# ,< ; 10 ом). Линии связи и линии Зн-10 кв в отдельных случаях приходится убирать в кабель;
2) т о ч к и с о с л а б л е н н о й и з о л я ц и е й на л и н и и с д е р е в я н н ы м и о п о р а м и . На линии с деревянными опорами РТ уста-
1 На линиях с малыми токами к. з. (например, сельских) вместо РТ могут быть установлены вакуумные разрядники.
ЗоЗ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
14.4 |
Высшее напряжение, |
кв, |
одной |
|
|
|
При |
расстс ЯНІШ эт места пересе- |
Длина |
наибольшего |
чеши |
до 6Jшжай ней о юры сщной |
из пересекающихся линий и |
из |
Пересе кающтІХСЯ S шшй, |
м |
условия |
грозозащиты |
пролетов |
пролета в пересече |
|
|
|
|
|
|
|
пересечения |
|
|
|
|
нии, |
м |
40 |
50 |
70 |
100 |
120 |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500ч-330; |
грозозащита про- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
летов пересечения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствует . . . |
{ |
— |
200 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
|
имеется . . |
, |
„ . |
До |
5 |
5 |
5 |
5,5 |
— |
—. |
|
|
' |
До |
300 |
5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
220-ь 150; |
грозозащита |
|
про- |
1 |
До |
450 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
летов пересечения: |
|
|
|
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
|
|
отсутствует |
. |
, . |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
( До 200 |
4 |
4 |
4 |
4 |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
имеется |
. , |
, |
, * |
( |
До |
300 |
' 4 |
4 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
110ч-20; |
грозозащита про- |
( |
До |
450 |
4 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
летов пересечения: |
|
|
|
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
|
отсутствует . . . |
( |
— |
200 |
|
|
имеется................ |
До |
3 |
3 |
3 |
4 |
___ |
___ |
|
|
\ |
До |
300 |
3 |
3 |
4 |
4,5 |
4,5 |
— |
Юч-6; |
|
грозозащита |
|
про- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
летов пересечения: |
|
— |
|
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|
|
отсутствует . . . |
|
100 |
|
|
имеется |
. , |
, |
, , |
1 До |
2 |
2 |
___ |
_ |
___ |
___ |
|
|
\ |
До |
150 |
2 |
2,5 |
2,5 |
— |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
Примечания:
1. Вторая пересекающаяся линия может иметь любое (низшее) напряжение, включая линии связи. 2. Грозозащита пролетов пересечения имеется, когда обе пересекающиеся линии защищены тросами; при отсутствии тросов на опорах пересечения установлены трубчатые разрядники с R < 10 сш.
навливают на первой тросовой опоре в начале подхода к подстанции, а также на отдельных металлических опорах (например, на угловых с большими углами поворотов). Это вызвано существенным снижением
импульсной прочности изоляции на таких опорах |
по сравнению с со |
седними |
деревянными; |
|
3) |
в ы с о к и е п е р е х о д н ы е опоры. На |
высоких переходных |
опорах желательно устанавливать РТ или даже РВ вследствие суще ственно повышенных индуктивных составляющих перенапряжений при прямом ударе молнии в опору или трос.
е. Автоматическое повторное включение линий
АПВ., строго говоря, не является грозозащитным мероприятием. Однако практически все виды АПВ существенно повышают надеж ность грозозащиты и уменьшают ущерб народного хозяйства вслед ствие перерывов электроснабжения потребителей. АПВ должно учи тываться как резервная мера при наличии других мер грозозащиты, а в
отдельных случаях (например, на линиях 6-4-10 кв на железобетонных опорах) АПВ является единственной мерой грозозащиты. Для повы шения его эффективности важно выбрать оптимальный вид АПВ, бестоковую паузу и число циклов АПВ с учетом местных условий. При этом необходимо учитывать длительность и повторные разряды молнии (см. рис. 14.2) , время погасания дуги с учетом ее подпитки вследствие емкостных связей с соседними фазами [см. формулу (13.15)] и цепями, время восстановления характеристик изоляции и коммута ционной способности выключателя на случай неуспешного АПВ. Применение второго цикла с повышенной бестоковой паузой увеличи вает число успешных АПВ, но является причиной коммутационных перенапряжений, опасных влияний на линии связи и тяжелых воздей ствий на машины, трансформаторы, выключатели и другие аппараты при включении и отключении больших токов к. з.
Учитывая вышеуказанное, на линиях 6-4-35 кв обычно применяют однократное трехфазное АПВ с бестоковой паузой 0,6-4-3 сек. На ли ниях 110-=-220 кв не очень большой длины применяется ОАПВ (одно фазное АПВ только аварийной фазы) с бестоковой паузой до 5 сек. По двум оставшимся фазам и земле передается часть (40-4-60 /^мощ ности прямой последовательности линии. Применение ОАПВ снижает коммутационные перенапряжения и улучшает динамическую устой чивость. На линиях повышенной длины и высших классов напряжения при ОАПВ необходимо принять меры для компенсации междуфазной емкости (см. § 13.1 г). В ряде случаев бестоковая пауза 0,6-4-5 сек оказывается недопустимой по условиям динамической устойчивости или нарушения технологического процесса у ответственных потреби телей. При этом применяется БАПВ (быстродействующее АПВ) с бе стоковой паузой 0,2-4-0,5 сек и с некоторой вероятностью неуспешного повторного включения вследствие затянувшейся молнии (см. рис. 14.2) с многократными разрядами.
Применение АПВ значительно уменьшает число аварийных пога
шений потребителя |
NaB по сравнению с числом |
перекрытий |
УѴпер: |
|
|
Nав ~ |
N пер (1 |
РА П в ) > |
|
|
где Nпер — удельное |
число |
грозовых |
перекрытий |
линии; Ра п в — |
коэффициент успешности АПВ по данным опыта эксплу |
атации |
(табл. 14.5). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
14.5 |
Номинальное напря- |
Коэффициент |
успешНоминальное напря- |
Коэффициент |
успеш- |
женне линии |
|
пости АПВ |
женне линии |
ностп АПВ |
U ном, кв |
|
Р АПВ |
|
0 ном,. кв |
Р АПВ |
|
35 |
|
0,75 |
|
220 |
0,90 |
|
ПО |
|
0,85 |
|
3304-500 |
0,80 |
|
§ 14.4. ГРОЗОЗАЩИТА ПОДСТАНЦИИ
а. Общие сведения
Подстанция является весьма ответственным элементом электриче ской сети. От нее отходит ряд линий, питающих потребителей целого района. Перекрытие изоляции электрооборудования подстанции связа но с отключением части подстанции и возможным погашением целого района. Пробой внутренней изоляции трансформатора и другого обо рудования 1 приводит к длительному простою и дорогостоящему ре монту.
Поэтому грозозащита подстанции должна быть существенно более надежной, чем грозозащита линии. Она включает в себя следующие обязательные виды защиты:
1)от прямых ударов молнии (ПУМ) в подстанцию;
2)от перекрытий при ударах молнии в заземленные конструкции подстанции;
3)от волн, приходящих с линий;
4)от ударов молнии в подходы линии к подстанции.
Подстанции по сравнению с линиями имеют небольшую протяжен ность, но защита от ПУМ должна иметь весьма высокую надежность. Она осуществляется с помощью заземленных вертикальных «стержне вых» молниеотводов, установленных на территории подстанции. Их число, расположение и высота выбираются так, чтобы все провода и оборудование подстанции находились в пределах «зоны защиты» мол ниеотводов. При этом под зоной защиты понимается то пространство вблизи молниеотводов, в пределах которого объекты защищены от ударов молнии с достаточной для практики надежностью.
Тросовые молниеотводы на основной территории подстанции при менять не рекомендуется, так как в случае обрыва троса он может упасть на сборные шины и вывести из строя сразу всю подстанцию. Тросы применяют для защиты от прямых ударов молнии только воз душных перемычек между отдельными частями подстанции. Тросами защищаются, например, провода от трансформаторов на плотине гид ростанции до входа на территорию открытого распределительного уст ройства (ОРУ) на берегу реки или провода от обмотки трансформатора до входа на РУ более низкого напряжения, если сам трансформатор расположен на территории ОРУ более высокого напряжения. При этом провода должны находиться в пределах зоны защиты тросов.
Если молниеотводы установлены на конструкции подстанции, то при ударе молнии может возникнуть перекрытие гирлянды вследствие высокого импульсного напряжения между опорой и проводом. Если установлены отдельно стоящие молниеотводы или используются про жекторные мачты, то перекрытие может произойти по воздуху между молниеотводом и проводами или оборудованием. Возникает также опасность пробоя в земле между индивидуальным заземлением от.
1 При наличии подключенных к шинам электрических машин возникает ряд до полнительных требований, которые будут рассмотрены в § 14.5.
