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

Рис. 8-6. Зависимость удельного числа от­ ключений на 100 км при 100 грозовых часах в год от высоты опор для линии 330 кВ. пПр — удельное число отключений за счет

проводов; по п — удельное число отключе­

ний из-за обратного перекрытия; л_ — сум-

2t

парное удельное число отключений.

Удельное число отключений также в значительной степени зависит от величины защитного угла. Количество непосредствен­ ных поражений проводов помимо тросов резко возрастает в тех случаях, когда защитные углы внешних проводов превыша­ ют 30°. Как показано на рис. 8-7, в диапазоне углов 20—30° ко­ личество отключений на линиях 330 кВ с одностоечными опора­ ми сравнительно невелико и изменяется в пределах 0,2—0,55. При углах 30—45° количество отключений будет значительно больше (0,55—6,15).

На рис. 8-6 показано удельное число отключений, вызванных прорывами и обратными перекрытиями, для линий 330 кВ с уни­ фицированными опорами. На портальных опорах, имеющих, как уже отмечалось выше, значительно более высокую грозоупор­ ность, чем у одностоечных опор, удельное количество отключе­ ний в результате прорывов молнии на провода помимо тросов составляет 0,2 и примерно равно удельному количеству отклю­ чений, вызванному обратными перекрытиями. В случае примене­ ния высоких одностоечных опор (37,2—41,4 м) число отключе­ ний в результате прорывов намного увеличивается и составляет 0,6—1. Одновременно с увеличением высоты опоры и ее индук­ тивности количество отключений, вызванных обратными пере­ крытиями, также увеличивается и составляет 2,3 вместо 0,2 при высоте 30 м.

На линиях 500 кВ, где применяются только опоры порталь­ ного типа высотой около 30 м, количество грозовых отключений, вызванных прорывами и обратными перекрытиями, будет при­ мерно одинаковым и таким же, как и для опор 330 кВ порталь­ ного типа.

Одним из факторов, оказывающих значительное влияние на грозоупорность линий электропередачи, является величина со­ противления заземления. На линиях с повышенным сопротив­ лением заземления значительно увеличивается количество грозо­ вых отключений. Так, например, как это показано на рис. 8-8,

221

222

В плохо проводящих грунтах (р ^ Ю 5 Ом-см) снижение ве­ личины импульсного сопротивления заземления от 40 до 20 Ом приводит к уменьшению числа отключений от 4,7 до 2,35 (точ­ ки В и Г 1 на кривой 2 или точки Г и В\ на кривой 3). Этот же эффект может быть достигнут путем увеличения количества изо­ ляторов в гирлянде на четыре элемента (точка Л на кривой 2 и точка В 1 на кривой 3).

Результаты расчетов показывают, что снижение сопротивле­ ния заземления опор является одним из наиболее экономичных способов повышения грозоупорности. При этом необходимо учи­ тывать, что в хорошо проводящих грунтах (р = 3-104 Ом-см) снижение величины импульсного сопротивления не связано с практическими трудностями и каким-либо заметным удорожа­ нием стоимости строительства. Поэтому на линиях электропере­ дачи, трасса которых проходит в районах с хорошо проводящи­ ми грунтами, всегда следует стремиться к уменьшению величи­ ны импульсного сопротивления. В грунтах с высоким удельным сопротивлением, где импульсное сопротивление заземления не может быть снижено, основным грозозащитным мероприятием должно являться АПВ, позволяющее нормально эксплуатиро­ вать линии электропередачи с невысоким защитным уровнем. Увеличение количества изоляторов в гирлянде связано не толь­ ко со значительным удорожанием изоляции, но и увеличением размеров опор. Поэтому это мероприятие не рекомендуется для широкого применения.

223

Глава девятая

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ

УСТРОЙСТВА

ЛИНИЙ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

9-1 НАЗНАЧЕНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ И НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Заземляющие устройства на ли­ ниях электропередачи предназначаются преимущественно для отвода в землю импульсных токов, возникающих в результате прямого удара молнии в опоры или грозозащитные тросы. В со­ ответствии с «Правилами устройства электроустановок» защит­ ное заземление для линий электропередачи 330—500 кВ, отно­ сящихся к категории сетей с большим током замыкания на зем­ лю, не предусматривается. Это объясняется тем, что наличие быстродействующих релейных защит, отключающих поврежден­ ный участок в течение 0,12—0,5 с, делает очень маловероятным поражение электрическим током людей, находящихся вблизи опор линии электропередачи в момент короткого замыкания. Не­ обходимо также учитывать, что для современных мощных элек­ трических систем характерны очень большие значения токов од­ нофазного короткого замыкания. Во время протекания аварий­ ных токов через поврежденную опору на заземляющем устройстве может возникнуть напряжение 15—20 кВ, при кото­ ром выравнивание потенциалов для обеспечения безопасных ве­ личин напряжения прикосновения и шага потребовало бы значи­ тельного усложнения конструкции заземляющих устройств, которое не вызывается практической необходимостью. Много­ летний опыт эксплуатации подтвердил правильность отказа от нормирования напряжения прикосновения и шага на линиях электропередачи.

Кроме грозозащитных функций, заземляющие устройства опор линий электропередачи должны также обеспечить надеж­ ную работу релейной защиты. При решении этой задачи допол­ нительные трудности могут возникнуть только в районах с вы­ соким удельным сопротивлением грунта.

224

Заземляющее устройство состоит из заземлителей, представ­ ляющих собой, как правило, группу металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и за­ земляющих спусков, предназначенных для присоединения за­ землителей к опоре. Заземляющее устройство должно выпол­ няться таким образом, чтобы был обеспечен надежный метал­ лический контакт стоек опор и тросов с землей.

Общее сопротивление заземляющего устройства складывает­ ся из сопротивлений металлических проводников, заземляющих спусков и сопротивления, которое земля оказывает растеканию электрического тока. Активное сопротивление металлических проводников и заземляющих спусков настолько мало по сравне­ нию с сопротивлением растеканию, что им, как правило, прене­ брегают. Поэтому термин «сопротивление заземляющего устрой­ ства» означает не что иное, как сопротивление, которое оказы­ вает прохождению электрического тока земля, окружающая металлические проводники. В процессе стекания тока в землю заземлитель приобретает по отношению к удаленным точкам зем­ ли потенциал, равный по своей величине падению напряжения, которое вызывается проходящим в земле током. Отношение по­ тенциала заземлителя Ua к проходящему току /3 называется сопротивлением растеканию заземлителя

(9-1)

'3

Величина, обратная сопротивлению растекания, называется проводимостью растекания.

Ток в земле расходится во все стороны от заземлителя. В рас­ текании тока всегда участвует ограниченный объем земли. Вбли­ зи заземлителей в месте ввода плотность тока в земле наиболь­ шая. По мере удаления от заземлителя плотность тока умень­ шается, и на некотором расстоянии от заземлителя ток начинает растекаться по такому большому объему земли, что его плот­ ность практически равняется нулю. Поэтому сопротивление, ко­ торое оказывает земля растеканию тока, не является постоян­ ным. Когда ток проходит по малому сечению около заземлите­ лей, сопротивление земли велико, по мере удаления сечение увеличивается, а сопротивление уменьшается. На расстоянии нескольких десятков метров от заземлителя потенциал становится равным нулю. Таким образом, сопротивление за­ землителя прямо пропорционально удельному сопротивлению

тока в земле, и обратно пропорционально его линейным раз­ мерам.

В качестве примера ниже приводится методика расчета со­ противления R при токах промышленной частоты для одиночного полушарового заземлителя, имеющего наиболее простую кон­