Параметры импульсов грозовых перенапряжений, набегающих на подстанцию

По экономическим соображениям уровень изоляции подстанционного оборудования устанавливается ниже уров­ня изоляции линии. Поэтому импульсы напряжения, обра­зующиеся при ударах молнии в линию и имеющие наиболь­шую амплитуду, равную импульсному разрядному напря­жению линейной изоляции (или установленного на подходе к подстанции трубчатого разрядника), представляют опас­ность для подстанционного электрооборудования.

Импульсы грозовых перенапряжений, набегающие на подстанцию, могут иметь разную форму. Полные импуль­сы, близкие по форме к импульсам тока молнии, возника­ют при ударах в провода линии, если их амплитуда ниже импульсного разрядного напряжения изоляции линии.

Если амплитуда тока молнии выше критического значе­ния и при ударе в провод происходит перекрытие линейной изоляции, то образуется срезанный импульс грозового пе­ренапряжения. Максимальное напряжение срезанного им­пульса определяется вольт-секундной характеристикой изо­ляции линии. На линиях с номинальным напряжением до 330 кВ срезанные импульсы возникают примерно в 90 % случаев. На линиях напряжением 500 кВ и выше, имеющих значительно большие импульсные разрядные напряжения изоляции, доля срезанных импульсов снижается до 50%.

Импульсы с очень крутым (практически вертикальным) фронтом возникают при ударах молнии в опору или в трос с последующим перекрытием линейной изоляции. Длитель­ность таких импульсов обычно мала и составляет 6–15 мкс, что объясняется отводом части тока молнии через тросы в другие опоры.

Индуктированные импульсы напряжения, возникающие при ударах молнии вблизи линии, могут иметь разную дли­тельность. На линиях 6–35 кВ они могут вызывать пере­крытия изоляции, и тогда их длительность уменьшается.

Распространяющийся по линии импульс напряжения де­формируется и затухает. Основной причиной деформации и затухания являются импульсная корона и сопротивление земли, поскольку ток импульса замыкается через землю.

Снижение амплитуды происходит в основном за счет активных потерь при возврате тока волны по земле и мо­жет быть рассчитано по формуле

где – амплитуда импульса напряжения в месте уда­ра молнии;

х – удаление расчетной точки от места удара, км;

а – коэффициент, равный 0,07 для линий напря­жением 110 кВ и выше.

Точная оценка надежности защиты электрооборудова­ния подстанций от импульсов, приходящих с линий элект­ропередачи, требует учета всех возможных сочетаний форм и амплитуд импульсов напряжении, образующихся на ли­нии. Практика проектирования и эксплуатации показала, что в инженерных расчетах допустимо применение прибли­женного подхода, состоящего в следующем: принимается, что в месте удара молнии образуется импульс напряжения бесконечной длительности с вертикальным фронтом и ам­плитудой, равной линейной изоляции.