Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

В соответствии с рекомендациями «Правил устройства элек­ троустановок» наибольшие нормативные величины скоростного напора ветра принимаются исходя из их повторяемости 1 раз в 15 лет для линий 500—750 кВ и 1 раз в 10 лет для линий 330 кВ. Учитывая, что последствия короткого замыкания, вызванного перекрытием воздушного промежутка, значительно менее опас­ ны, чем разрушение опоры или повреждение проводов, в настоя­

нормативных величин с учетом их повторяемости не 1 раз в 10— 15 лет, а 1 раз в 5 лет.

Во втором случае при определении минимально допустимых изоляционных расстояний по коммутационным перенапряжениям учитывается, что скорость ветра и перенапряжения являются не­ зависимыми переменными и поэтому может не учитываться ве­ роятность одновременного возникновения перенапряжений с рас­ четной кратностью и наибольших нормативных величин скорост­ ного напора ветра.

Оценка вероятностей совпадения коммутационных перена­ пряжений больших кратностей и различных скоростей ветра по­ казала, что при определении угла отклонения гирлянды расчет­ ная скорость ветра может быть принята равной 0,3 иМакс-

В третьем случае при определении минимально допустимых изоляционных расстояний по грозовым перенапряжениям угол отклонения гирлянды рассчитывается также при скорости ветра 0,3 Имакс, но не менее 10 м/с. Так же как и при коммутационных перенапряжениях, не рассматривается практическая возмож­ ность одновременного появления токов молнии с расчетной ам­ плитудой и расчетной скоростью ветра. Кроме того, в расчетах необходимо учитывать, что очень часто значительная часть трас­ сы линии электропередачи проходит по пересеченной местности, а опоры в каждом пролете часто устанавливаются на разных от­ метках. При этом поддерживающие гирлянды на опорах, нахо­ дящихся на более высоких отметках, будут под действием вет­ ра отклоняться в меньшей степени, чем на опорах, установлен­ ных на равнине. Одновременно гирлянды опор, установленных

впониженных местах, будут отклонены в большей степени.

Всвязи с изложенными обстоятельствами в (7-42) вводится коэффициент 0,75, снижающий вертикальные нагрузки на гир­ лянду от массы провода. Этот поправочный коэффициент позво­ ляет применять один тип опоры для всей среднепересеченной местности при сравнительно небольшом увеличении размеров траверсы.

Проверка выбранных расстояний между фазами по услови­ ям техники безопасности. Выбранное расстояние между фазами должно также обеспечить возможность безопасного подъема на опору для проведения профилактических осмотров гирлянд, ар­ матуры и проводов и производства ремонтных работ без снятия

205

напряжения с линии. Правила техники безопасности разрешают выполнение перечисленных операций на одноцепных и двухцеп­ ных опорах и любом расположении проводов при отсутствии гро­ зовой деятельности и обеспечении нормированных расстояний, гарантирующих безопасность эксплуатационного персонала в случае возникновения на линии коммутационных перенапря­ жений. Поэтому воздушный промежуток «провод — стойка опо­ ры» должен также удовлетворять требованиям подъема на опо­ ру, а промежуток «провод — траверса» — условиям для работы на траверсе. При выборе изоляционных расстояний по технике безопасности считается вероятным совпадение следующих фак­ торов: в момент нахождения на опоре монтера в наиболее небла­ гоприятном отклоненном от стойки положении могут возникнуть коммутационные перенапряжения с расчетной кратностью и ве­ тер со скоростью до 10 м/с. При больших скоростях ветра подъ­ ем на опору не разрешается. Возможное отклонение монтера от стойки во время его подъема на опору принимается рав­ ным 0,8 м.

Таким образом, необходимое для безопасного подъема на опору расстояние 5і от находящихся в вертикальном положении проводов или защитной арматуры до стойки складывается из приведенного в табл. 7-12 минимального допустимого по комму­ тационным перенапряжениям изоляционного расстояния, про­ межутка, учитывающего возможное отклонение от вертикаль­ ного положения тела человека, поднимающегося на опору, и рас­ стояния, на которое приближается провод к стойке опоры под действием ветра со скоростью 10 м/с. Расстояние S 2 между про­ водами и находящимся на опоре монтером или его инструмен­ том, кроме минимально допустимого изоляционного расстояния по коммутационным перенапряжениям, учитывает также воз­ можное в процессе работы приближение к токоведущим частям, которое в зависимости от номинального напряжения линии из­ меняется в диапазоне 0,35—0,9 м. С учетом приведенных выше исходных данных определены приведенные в табл. 7-14 безопас­ ные расстояния от находящихся под напряжением в вертикаль­ ном положении проводов или защитной арматуры линий 330— 750 кВ, требуемые для обеспечения подъема и работы на опоре или на траверсе.

Подъем внутри стойки металлической опоры для осмотра или окраски опор разрешается производить независимо от расстоя­ ния между проводом, находящимся под напряжением, и стойкой опоры. При производстве работ со стойки опоры, траверсы или телескопической вышки без применения устройств, изолирующих человека от земли, монтер не должен касаться изоляторов гир­ лянды, специальных ограждений н приближаться или прибли­ жать свой инструмент к находящимся под напряжением прово­ ду и защитной арматуре на расстояния, менее приведенных в табл. 7-14.

206

Глава восьмая

ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

8-1 СОДЕРЖАНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Параметры тока молнии. В СССР и за границей методом магнитной регистрации было проведено на высоких объ­ ектах более 5 000 регистраций, которые позволили установить вероятность воз­ никновения токов молнии с различной амплитудой. Наиболее часто регистри­ руются токи молнии в пределах до 50 кА. Значительно реже наблюдаются токи в диапазоне 50—100 кА. Амплитудные значения токов молнии, превыша­ ющие 100 кА, регистрировались только в единичных случаях и должны учи­ тываться только тогда, когда необходимо стремиться к полной грозоупорно­ сти защищаемого объекта или когда практически полная грозоупорность обес­ печивается параметрами электропередачи, выбранными из других расчетных условий.

Для оценки грозоупорности необходимо также знать форму и скорость нарастания волны тока при прямом ударе молнии, а также количество пря­ мых ударов в линию электропередачи.

Волна тока имеет форму, показанную на рис. 8-1. Для расчетов грозо­ упорности волна тока может быть принята в виде полукосинусоиды, имею­ щей максимальную крутизну в середине фронта. Практически такие же ре­ зультаты можно получить, пользуясь косоугольной волной с постоянной кру­ тизной. В настоящее время еще не установлена жесткая связь между ампли­ тудным значением тока молнии и крутизной. Амплитудное значение тока мол­ нии / м и крутизна связаны между собой соотношением

(8- 1)

где Тфр— длина фронта волны тока молнии (рис. 8-1); а — крутизна тока,

характеризующая скорость нарастания тока до максимального значения.

По результатам измерений средняя длина фронта тока молнии составля­ ет 2,5 мкс, а длина волны 40 мкс.

Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи. Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи возникают в тех случаях, когда вблизи трассы линии происходит грозовой разряд между облаком и землей или при непосредственном поражении молнией опор, заземленных тросов или проводов. Атмосферные перенапряжения разделяются на индуктированные электромагнитным полем канала молнии и перенапряжения, возникающие в результате прямого удара в линию электропередачи.

208

тельно небольшой скоростью, с уда­ ленных участков проводов линии

электропередачи, всегда имеющих емкостную связь с землей, начинают пере­ мещаться к месту разряда положительные заряды, компенсируемые на про­ воде электрическим полем отрицательных зарядов лидера. С момента начала главного разряда происходит распад электрического поля, созданного заря­ дами лидера, и положительные заряды на проводе перестают быть связанны­ ми и начинают растекаться по обе стороны от места разряда.

В результате этого процесса повышается потенциал провода и на линии возникают перенапряжения, индуктированные электромагнитным полем глав­ ного разряда. Для оценки влияния электромагнитного поля канала молнии на линию электропередачи ниже раздельно рассмотрены электрическая и маг­ нитные составляющие индуктированного напряжения. Следует отметить, что при разряде молнии в землю перенапряжения, индуктируемые на проводах линии электропередачи, как правило, не превышают 300—400 кВ и поэтому для изоляции линий электропередачи сверхвысокого напряжения опасности не представляют. Чем ближе место разряда к проводам линии электропере­ дачи, тем больше индуктированные перенапряжения. Наибольшего значения они достигают при разряде молнии непосредственно в опору, когда канал молнии в максимальной степени приближен к проводам.

Электрическая составляющая индуктированного напряжения определя­ ется потенциалом на линии, создаваемым внешним полем и реакцией линии на воздействие этого поля, состоящем в разделении зарядов на линии и рас­ текании их в разные стороны. Величина электрической составляющей на ли­ нии, не защищенной тросами по всей длине, может быть определена по фор­

где а — крутизна тока молнии; /гпр — высота подвески провода; h o n — высота опоры; V — скорость света; ß — относительная скорость распространения глав­

ного разряда в канале молнии по отношению к скорости света;

На линии электропередачи, защищенной тросом, необходимо учитывать некоторые особенности протекания процесса. В лидерной стадии заряды на заземленных тросах, так же как и на проводах, подтягиваются к месту удара и с момента начала главного разряда растекаются в противоположные сто­ роны. Прохождение тока по тросам приводит к уменьшению электрической составляющей индуктированного напряжения на проводе, которая в этом случае может быть определена по формуле

< м >

где k — коэффициент связи между тросом и проводом (рис. 8-2); Лтр — вы­

сота подвески троса.

209