Средства защиты от пернапряжения в сетях выше 1000В

На токовые воздействия при грозовых перенапряжениях способ присоединения ОПН к проводу влияет несущественно. Энергия же, поглощается варисторамн ОПН при безыскровом присоединении, оказывается несколько меньше, чем при искровом присоединении. Различие в поглощаемой энергии увеличивается с повышением класса напряжения.

2. ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ОТ МОЛНИЙ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

Высокую надежность грозозащиты воздушных линий электропередачи обеспечивают следующие мероприятия:

подвеска грозозащитных тросов с достаточно малыми углами защиты;

снижение импульсного сопротивления опор;

повышение импульсной прочности изоляции линий и снижение вероятности установление дуги (в частности, этому способствует использование деревянных траверс и опор);

применение изолированной нейтрали или дугогасящего реактора;

использование автоматического повторного включения линий.

Для линий напряжением 220 кВ и выше [4], сооружаемых обычно на металлических или железобетонных опорах, основным средством грозозащиты являются тросы, располагаемые над фазными проводами. Импульсное сопротивление заземлений опор, к которым присоединяются тросы, должно быть не более 15 Ом для линий 220 кВ, а для линий 110 кВ с железобетонными опорами — не более 20 Ом. При грунтах с удельным сопротивлением более 1000

Ом*м разрешаются более высокие значения сопротивления заземлений. Для уменьшения потерь энергии, возникающих из-за наведенного напряжения 50 Гц в контуре земля-опора-трос-опора-земля, заземление тросов производят не на каждой опоре, подвешивая трос на одном-двух изоляторах, зашунтированных искровым промежутком. Дополнительным средством уменьшения грозопоражаемости линий 220 кВ и выше является использование АПВ.

Линии напряжением 110−150 кВ на металлических и железобетонных опорах также обычно защищаются по всей длине тросами. Эксплуатация линий 110 кВ без тросов допускается в районах с числом грозочасов в году менее 20, при высоких удельных сопротивлениях грунта, в особо гололедных районах, в районах с коррозионным загрязнением атмосферы, в горных местностях с возвышающимися горными массивами. Линии 110−150 кВ на деревянных опорах не требуют подвески грозозащитных тросов в связи с высокой импульсной прочностью изоляции таких линий. Применение АПВ также повышает надежность грозозащиты таких линий.

Линии 35 кВ на металлических опорах защищаются тросами лишь в особо ответственных случаях. Линии 35 кВ на деревянных опорах имеют более высокую надежность грозозащиты. Линии напряжением 3−20 кВ не оборудуются тросовой защитой и защищаются от грозовых перенапряжений с помощью дугогасящего реактора или изолированной нейтрали и АПВ.

Дополнительные меры защиты (с помощью разрядников) должны быть использованы в следующих случаях:

пересечения линий электропередачи между собой или с другими линиями;

опоры со сниженной электрической прочностью изоляции и высокие опоры переходных пролетов;

ответвления к подстанциям на отпайках и секционирующие разъединители на линиях;

кабельные вставки на линиях.

3. ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ПОДСТАНЦИЙ

Надежность защиты подстанций от перенапряжений должна быть значительно выше надежности защиты линий, поскольку ущерб от повреждения здесь значительно больше, а уровень изоляции ниже. Основные принципы защиты оборудования подстанций [5] сводятся к следующему:

защита от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами;

защита оборудования от волн, приходящих с линии, с помощью разрядников или ОПН;

защита подходов линий от прямых ударов молнии.

Зоны защиты молниеотводов определены опытным путем исходя из того, что вероятность прорыва молнии в защищаемый объект не превосходит 0.05 (одно попадание прямого удара из двадцати ударов), иногда — 0.

005.

Для успешной защиты оборудования от волн, набегающих с линии, разрядник должен иметь пробивное и остающееся напряжение ниже допустимого на защищаемом объекте на некоторую величину, называемую интервалом координации, который должен составлять не менее 15% уровня допустимого напряжения. Особенностью перенапряжений на подстанции является их существенная зависимость от крутизны фронта набегающей волны и слабая зависимость от амплитуды набегающей волны. Амплитуда влияет лишь на величину остающегося напряжения, слабо меняющегося благодаря пологой вольтамперной характеристике нелинейного резистора разрядника или ОПН. Величина перенапряжения зависит от крутизны набегающей волны потому, что при прохождении волны от объекта до разрядника (если объект оказался первым по ходу волны) и обратной волны от сработавшего разрядника до объекта подъем напряжения на объекте за время двойного пробега прямо определяется скоростью нарастания напряжения падающей волны.

При продвижении волны вдоль линии фронт волны сглаживается (удлиняется) за счет импульсной короны, потерь в земле и в проводах, поэтому выполняют защиту подходов линий от прямых ударов молнии на определенной длине (рис. 7), что к тому же снижает величину тока в разрядниках подстанции. Количество и места установки ОПН и разрядников выбирают так, чтобы расстояние между разрядниками и защищаемыми объектами не превышали безопасной величины (от 30 м до 150 м для разных случаев).

Рис. 7. Схема защищенного подхода линии электропередачи

При защите подхода линии грозозащитные тросы подвешивают даже в случае их отсутствия на других участках линии, трос заземляют на каждой опоре, а сопротивление заземления опоры выдерживают на уровне не более 10−20 Ом. В начале подхода устанавливают трубчатый разрядник, способствующий ограничению амплитуды тока в разряднике подстанции. Второй трубчатый разрядник РТ2 предназначен для защиты выключателя. На подстанциях напряжений 110−220 кВ обычно устанавливают один комплект разрядников на каждую систему шин. Длина защищаемого подхода составляет обычно 1−2 км.

Подстанции напряжением 3.20 кВ имеют обычно кабельные вводы, поскольку подвести к подстанции большое число воздушных линий сложно. Обобщенная схема защиты от перенапряжений такой подстанции показана на рис. 8.

Рис. 8. Обобщенная схема защиты подстанции 3−20 кВ

Наличие кабельной вставки на входе такой подстанции обычно не обеспечивает достаточной грозоупорности подстанции из-за неизбежных многократных отражений волн в кабельной линии. Поэтому в месте соединения воздушной линии с кабельной устанавливают вентильный или трубчатый разрядник для ограничения приходящей волны. Вентильный разрядник в конце кабеля устанавливается из-за возможности повреждения кабельной муфты из-за удвоения волны при отключенном выключателе.

1. Кабышев А. В. Молниезащита электроустановок систем электроснабжения. -Томск. Ид-во ТПУ, 2006.-124 с.

2. Техника высоких напряжений: Учебное пособие для вузов. И. М. Богатенков, Г. М. Иманов, В. Е. Кизеветтер и др.; Под ред. Г. С. Кучинского. — СПб: изд. ПЭИПК, 1998. — 700 с.

3. Базуткин В. В., Ларионов В. П., Пинталь Ю. С. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-464 с.

4. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Т.

1. Электроснабжение /Под общ. Ред. А. А. Федорова.- М.: Энергоатомиздат, 1986.-568 с.

5. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. 3-е изд. перераб. и доп. -М.:Высш. школа, 1981.- 376 с.