Грозоупорность ВЛ с тросами

Грозовые отключения воздушных линий с тросами мо­гут происходить по следующим причинам:

1) удар молнии в трос в середине пролета и перекрытие воздушного про­межутка трос – провод;

2) прорыв молнии через тросовую защиту, т. е. поражение провода;

3) удар молнии в опору и обратное перекрытие изоляции с опоры на провод.

Рассмотрим удар молнии в трос в середине пролета между двумя опорами. Если считать, что трос хорошо за­землен на опорах, т.е. ( – волновое сопротив­ление троса), и принять для расчета косоугольную форму тока молнии, можно построить импульс напряжения в точ­ке поражения троса молнией (рис. 23.4).

До прихода импульсов, отраженных от сопротивлений заземления соседних опор, напряжение на тросе определя­ется по формуле

,

где а – скорость нарастания тока молнии во фронте

Через интервал времени , где – дли­на пролета, к месту удара одновременно подойдут импуль­сы, отраженные с переменой знака от сопротивлений зазем­ления двух ближайших опор с разным знаком, и рост напряжения прекра­тится.

Максимальное напряжение на тросе

,

которое зависит от крутизны фронта тока молнии и не за­висит от его амплитуды.

Напряжение между тросом и проводом с учетом индукти­рованного на проводе напря­жения равно

(*)

Удар молнии в трос в середине пролета является рас­четным случаем для выбора расстояния между тросом и проводом.

Уравнение (*) связывает характеристики пролета воздушной линии с крутизной фронта тока молнии. Зная характеристики пролета, по (*) можно определить зна­чение а, при котором становится возможным пробой про­межутка между тросом и проводом. Затем можно определить вероятность такого пробоя. Или же, задаваясь вероятностью пробоя, т. е. некоторым зна­чением крутизны а, определяют требуемую электрическую прочность промежутка трос – провод и по экспериментальным данным – необходимое расстояние меж­ду ними.

Опыт эксплуатации показывает, что вероятность пробоя между тросом и проводом пренебрежимо мала, если рас­стояние трос – провод по вертикали составляет не менее 2 % длины пролета, например 8 м при длине пролета 400 м.

При ударах молнии в трос возможны также перекрытия изоляции на опорах, где прочность изоляции значительно ниже, чем в середине пролета. Вероятность таких перекры­тий значительно меньше, чем при непосредственном пора­жении опоры, так как при поражении троса через опору проходит менее половины тока молнии.

Рассмотрим удар молнии в вершину опоры. Долю уда­ров молнии в опоры (в трос вблизи опор) можно оценить как , где – высота опоры, а – длина пролета. Тогда число ударов в опоры определяется формулой

где – число ударов молнии в линию.

Обратное перекрытие линейной изоляции с опоры на провод фазы может произойти, если напряжение на изоля­ции достигнет ее импульсного разрядного напряжения или превысит его.

Напряжение на изоляции линии равно разности потен­циалов на опоре и на проводе. При ударе молнии в опору почти весь ток молнии первоначально проходит через тело опоры и се заземление (ion на рис. 23.5). Время пробега импульса по опоре обычно на порядок меньше длительно­сти фронта тока молнии, поэтому опору в схем/е замещения (рис. 23.6) можно представить сосредоточенной индуктив­ностью LQU=L0hon и импульсным сопротивлением зазем-