Грозозащита линий электропередачи

Задачи и критерии грозозащиты линий

Как уже отмечалось, воздушная линия ежегодно испытывает несколько десятков прямых ударов молнии на каждые 100 км длины. Главную опасность для линии представляет прямой удар молнии в фазные провода с последующим возможным перекрытием изоляции от возникающих при этом перенапряжений. После окончания импульса тока молнии на месте перекрытия остается проводящий канал с не успевшим деионизироваться газом, по которому под действием рабочего напряжения появляется ток промышленной частоты («сопровождающий» ток), переходящий в определенных случаях в устойчивую дугу, приводящую к отключению линии средствами релейной защиты.

Вероятность перекрытия Р_пер изоляции линии можно оценить, исходя из параметров линии, импульсной прочности гирлянд изоляторов и вероятности токов молнии. Число перекрытий линейной изоляции определяется как:

n_пер= n_удР_пер,                                         (6.60)

где Р_пер ‒ вероятность перекрытия изоляции линии.

Длительность тока молнии мала (примерно 100 мкс) по сравнению с полупериодом напряжения промышленной частоты (10 000 мкс). Немаловажную роль играет фаза рабочего напряжения в момент удара молнии. При малом мгновенном значении рабочего напряжения и достаточно боль­шом пути импульсного перекрытия не создаются условия для устойчивого горения дуги промышленной частоты. В инженерных расчетах принято оценивать вероятность перехода импульсного перекрытия в устойчивую дугу по средней напряженности вдоль пути перекрытия при наибольшем рабочем напряжении Е_ср=U_{наиб,раб}/l_пер. Для линий на деревянных опорах и длинных воздушных промежутков вероятность возникновения устойчивой дуги η опре­деляется по формуле:

η = (1,6Е_ср ‒ 6) 10^-2                                                                      (6.61)

где Е_ср ‒ средняя напряженность (действующее значение), кВ/м.

Если η по (6.59) получается меньше 0,1 или больше 0,9, то в расчетах принимаются эти предельные значения.

Для линий на металлических опорах при номинальных напряжениях до 220 кВ принимают η = 0,7 и при номинальных напряжениях 330 кВ и выше ‒ η = 1,0.

Знание коэффициента η позволяет подсчитать ожидаемое число грозовых отключений линии:

n_откл= n_удР_пер·η.                                     (6.62)

Эффективным методом повышения грозоупорности линий является оборудование и использование автоматического повторного включения (АПВ) или наличие резервного электроснабжения.

Автоматическое повторное включение (АПВ) может удержать линию в работе. В этом случае грозовое поражение не будет сопровождаться перерывом в электроснабжении. При неуспешном АПВ произойдет полное отключение линии. В задачу грозозащиты линий входит снижение до минимума числа грозовых отключений ЛЭП.

Исходя из условии надежности электроснабжения, допустимое число отключении воздушных линий в год принимают равным:

n_{откл.доп} = N_доп/(1 ‒ β_АПВ),                         (6.63)

где N_доп ‒ допустимое число перерывов электроснабжения в год (N_доп ≤0,1 при отсутствии резервирования и N_доп ≤1,0 при наличии резервирования).

В процессе ликвидации замыканий на линии, вызванных грозой, расходуется ресурс работы выключателей; трансформаторы и другое оборудование сети подвергаются электродинамическим и термическим воздействиям токов короткого замыкания.

По условию возможности практической реализации АПВ можно отметить следующее ‒ частое применение АПВ осложняет эксплуатацию выключателей, требующих в этом случае внеочередной ревизии. Исходя из этого, допускается иметь N_{откл доп} = 1  4 в зависимости от типа выключателей. для особо важных линий это число отключений должно быть уменьшено.