Присоединенных к ВЛ ответвлениями длиной до 150 и более 150 м

Практический интерес представляет защита ПС 35–110 кВ с трансформаторами мощностью до 40 МВ·А, присоединенных к ответвлениям протяженностью менее требуемой длины защищаемого подхода (см. Приложение З) от действующих ВЛ без троса, защиту допускается выполнять по упрощенной схеме (рис.6.25), включающей:

1) разрядники вентильные; устанавливаются на ПС на расстоянии от силового трансформатора не более 10 м при использовании PВ III группы и не более 15 м при использовании РВ II группы. При этом расстояние от РВ до остального оборудования не должно превышать соответственно 50 и 75 м.;

2) тросовые молниеотводы подхода к ПС на всей длине  ответвления; при длине ответвления менее 150 м следует дополнительно защищать тросовыми или стержневыми молниеотводами по одному пролету действующей ВЛ в обе стороны от ответвления;

3) комплекты защитных аппаратов РТ1, РТ2 (на новых линиях рекомендуется АИР)  с сопротивлением заземлителя не более 10 Ом, устанавливаемые на деревянных опорах. РТ2 – на первой опоре с тросом со стороны ВЛ или на границе участка, защищаемого стержневыми молниеотводами; РТ1 – на незащищенном участке ВЛ на расстоянии 150–200 м от РТ2.

При длине подхода более 500 м установка комплекта трубчатых разрядников РТ1 не требуется.

Защита ПС, на которых расстояния между РВ и трансформатором превышают 10 м, выполняется в соответствии с обычными требованиями.

Некоторые особенности имеет грозозащита подстанций 3-20 кВ без электрических машин. Ввод напряжения на такие подстанции обычно осуществляется с помощью кабельных вставок, поскольку большое число воздушных линий 3-20 кВ к подстанции подвести весьма сложно. Схема грозозащиты такой подстанции приведена на рис. 6.26.

Рис. 6.26. Схема грозозащиты подстанции 3-20 кВ

Поскольку такая воздушная линия имеет относительно слабую изоляцию, практически любой удар молнии в линию приводит к трехфазному перекрытию изоляции на землю. В результате по всем трем фазам линии передачи к подстанции распространяются одинаковые волны перенапряжений. В точке соединения воздушной линии с кабелем происходит отражение и преломление волн. Оценить величину преломленной волны можно через коэффициент преломления:

                                      (6.103)

где Zк и Zл – волновые сопротивления кабеля и линии.

При движении волны перенапряжений по трем фазам линяй передачи напряжение на проводе любой фазы (например, A) U_A связано с токами в фазах I_А, I_В и I_С следующей зависимостью:

,               (6.104)

где Z_A0 – волновое сопротивление фазы A, Z_АВ и Z_AC взаимные волновые сопротивления фазы А и фаз В и С.

Поскольку волны движутся по всем трем фазам линии, то ее волновое сопротивление равно:

.                            (6.105)

Например, при Z_А0 =400Ом и Z_АВ =100 Ом – Z_л =200 Ом.

Волновое сопротивление кабеля при движении волны по всем трем жилам кабеля) Z_к= 10...15 Ом. При таких значениях Z_л и Z_к коэффициент преломления:

Следовательно, вычисленное с помощью коэффициента преломления напряжение в кабеле оказывается во много раз меньше.

После многократных отражений и преломлений волн напряжение на подстанции нарастает. При этом через разрядники, установленные на подстанции, после их срабатывания могут протекать чрезмерно большие токи и разрядники выйдут из строя.

Таким образом, наличие кабельной вставки на входе подстанции не обеспечивает достаточной грозоупорности подстанции. Поэтому в месте соединения воздушной линии с кабельной устанавливают трубчатый или вентильный разрядник для ограничения приходящей волны. Установка РТ оказывается возможной, поскольку срез напряжения в месте соединения не представляет опасности для изоляции (ввиду отсутствия близко расположенных трансформаторов, электрических машин, реакторов).

Оболочка кабеля по кратчайшему пути соединяется с заземлением РТ. На подстанцию будет попадать напряжение между жилой и оболочкой кабеля. Это напряжение складывается из падения напряжения на РТ и падения напряжения на индуктивности петли проводника, соединяющего оболочку кабеля с заземлением РТ. Поэтому уменьшение индуктивности соединительного проводника приводит к снижению перенапряжений на оборудовании подстанций.

При малой длине кабеля (Ɩ < Ɩ_кр) волна, отраженная от конца кабеля к его началу, снижает напряжение на трубчатом разряднике, и он может не сработать. В этом случае целесообразно установить вентильный разрядник: он имеет более пологую вольт-секундную характеристику и надежнее работает при крутых волнах. Обычно Ɩ_кр ≈ 100...150м.

В конце кабеля при отключенном выключателе напряжение при приходе падающей волны удваивается и возможно повреждение кабельной муфты. Для ограничения таких перенапряжений в конце кабеля устанавливается вентильный разрядник.

В схемах мощных подстанций (3-35 кВ) с большим числом отходящих кабелей устанавливают фидерные реакторы для ограничения тока короткого замыкания (рис. 6.27). Для волны с крутым фронтом реактор представляет собой разомкнутый конец. Поэтому установка РВ между реактором и кабелем оказывается обязательной.