Общие принципы молниезащиты ВЛ

Воздушные линии электропередачи испытывают ежегод­но десятки ударов молнии в каждые 100 км линии. Поражение молнией фазного провода, сопровожда­ющееся прохождением большого тока, создает на проводе такое высокое импульсное напряжение, что практически невозможно создать изоляцию, которая могла бы его выдержать. Поэтому в большинстве случаев линии на метал­лических опорах имеют один или два заземленных троса, подвешиваемых выше фазных проводов и воспринимающих на себя удар молнии. Однако наличие тросов не исключа­ет возможности появления высоких потенциалов на верши­не металлической опоры при прямых ударах в нее молнии даже при малых импульсных сопротивлениях заземления опоры. Высокий потенциал на опоре может стать причи­ной разряда с опоры на фазный провод (обратное пере­крытие).

Наличие тросов не исключает также, хотя и с очень ма­лой вероятностью, удара молнии в фазный провод. Как показали опыт эксплуатации и исследования, рост номи­нальных напряжений и соответствующее увеличение высо­ты опор создают условия, усложняющие осуществление за­щиты фазных проводов.

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

По пути перекрытия изоляции линии проходит ток про­мышленной частоты — ток короткого замыкания на землю. Если дуга короткого замыкания горит устойчиво, то про­исходит отключение линии. Если линия не оборудована устройством автоматического повторного включения или АПВ неуспешно, то возникает перерыв в электроснабжении потребителей.

В инженерных расчетах принято оценивать вероятность перехода импульсного перекрытия в устойчивую дугу по средней напряженности вдоль пути перекрытия при наи­большем рабочем напряжении . Для ли­ний на деревянных опорах и длинных воздушных проме­жутков вероятность возникновения устойчивой дуги опре­деляется по формуле

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

Если 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 = U,7 и при номи­нальных напряжениях 330 кВ и выше — = 1,0.

Ha линиях 6 – 35 кВ, работающих с изолированной ней­тралью, часто используются металлические или железобе­тонные опоры. Применение грозозащитных тросов на таких линиях нецелесообразно, поскольку вследствие элек­трической прочности изоляции линии практически любой удар молнии в трос приводит к обратному перекрытию с троса на провод. Поэтому наиболее эффективными мерами, повышающими грозоупорность таких линий, являются обо­рудование их АПВ и установка дугогасящего реактора, уменьшающего ток дуги однофазного замыкания на землю и увеличивающего вероятность самопроизвольного погаса­ния дуги.

Таким образом, возможны два различных пути умень­шения числа грозовых отключений линии: уменьшение ве­роятности перекрытия и уменьшение вероятности перехода импульсного перекрытия в устойчивую дугу тока короткого замыкания.

Первый метод реализуется подвеской тросовых молниеотводов и созданием малого импульсного сопротив­ления заземления опор. При этом, с одной стороны, резко снижается вероятность непосредственного поражения мол­нией фазных проводов и, с другой стороны, снижается им­пульсное напряжение на изоляции при ударах в опоры и тросы.

Второй метод осуществляется путем удлинения пути перекрытия (использование изоляционных свойств дерева на линиях с деревянными опорами, применение деревянных или пластмассовых траверс вместо железных), что приводит к сни­жению средней рабочей напряженности, или с помощью дугогасящих реакторов в сетях 6-35 кВ, что дает значи­тельное увеличение вероятности самопроизвольного пога­сания дуги замыкания на землю.