Грозозахист повітряних ліній електропередачі

Фізика розряду блискавки

Блискавка - різновид газового розряду при дуже великій довжині іскри. Загальна довжина каналу блискавки домагається декількох км, при цьому значна частина цього каналу знаходиться всередині грозової хмари.

Для появи грози потрібні, по-1-х сильні висхідні потоки повітря і, по-2-х, необхідна вологість повітря в межах грозовий зони.

Висхідні потоки повітря з`являються внаслідок нагрівання прилеглих до поверхні землі шарів повітря і термічно обумовленого теплообміну цих шарів з охолодженим повітрям на великій висоті.

В хмарі з`являється кілька ізольованих один від одного скупчень зарядів (в нижній частині хмари накопичуються більшою мірою заряди негативної полярності), блискавка буває зазвичай неодноразової, тобто складається з декількох одиничних розрядів, що розвиваються за одним і тим самим шляхом.

Чіткий механізм поділу зарядів в грозовому хмарі все ще залишається багато в чому незрозумілим. Але спостереження показують, що поділ зарядів збігається із замерзанням крапель води в хмарі.

Допустима кількість відключень повітряних ліній електропередачі в результаті ударів блискавки

Техніко-економічний аналіз вказує, що виконати повітряні лінії електропередачі повністю грозозащіщенной не можна. Доводиться свідомо йти на те, що повітряні лінії електропередачі якесь обмежене число раз на рік буде відключатися. У завдання грозозахисту ліній електропередачі заходить зниження до мінімуму числа грозових вимкнень.

Допустима кількість відключень повітряної лінії електропередачі в годNдоп.откл. визначається з умов:

а) надійного електропостачання споживачів,

б) надійної роботи вимикачів, комутуючих повітряних ліній електропередачі і розраховується за формулою:

де Nдоп- число допустимих перерв у електропостачанні по смуги в рік nдоп ≤ 0,1 при відсутності резервування і nдоп ≤ 1 при наявності резервування), β - коефіцієнт успішності АПВ, рівний 0,8-0,9 для ліній 110 кВ і вище на залізних і залізобетонних опорах.

Автоматичне повторне включення (АПВ) може утримати лінію в роботі, тому що випадки пошкодження ізоляції на опорах дугою досить рідкісні. В даному випадку грозове поразка не буде супроводжуватися перервою в електропостачанні. При неуспішному АПВ відбудеться повне відключення ліній електропередач.

Необхідно підкреслити, що часте застосування АПВ ускладнює експлуатацію вимикачів, які потребують в даному випадку позачергової ревізії. Виходячи з цього, допускається мати Nдоп.откл = 1 - 4 залежно від типу вимикачів. Для особливо важливих ліній це число відключень має бути зменшено.

Очікуване число грозових вимкнень повітряної лінії електропередачі

Очікуване число грозових вимкнень смуги спочатку визначається інтенсивністю грозової діяльності в районі проходження траси смуги. Орієнтуючись на середні числа, прийнято вважати, що на 1 км земної поверхні за один грозовий годину припадає 0,067 удару блискавки. З урахуванням того, що лінія збирає на себе всі удари зі смуги шириною 6h (h- середня висота підвісу проводу або троса), число N поразок блискавкою смуги довжиною l за рік одно

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

де n - число грозових годин на рік.

Число перекриттів ізоляції повітряних ліній електропередачі визначається за формулою

Nпер = N х Pпер,

де Pпер - можливість перекриття ізоляції смуги при даному струмі блискавки.

Не всяке імпульсна перекриття ізоляції супроводжується відключенням смуги, тому що для відключення потрібен перехід імпульсної дуги в силову. Можливість переходу залежить від багатьох причин, і в інженерних розрахунках її прийнято визначати через градієнт робочої напруги вздовж шляху перекриття Eср = Uраб / Lпер, кВ / м.

Для ліній на деревних опорах з довгими повітряними проміжками можливість переходу в імпульсну дугу h визначається за формулою

Для ліній на залізних і залізобетонних опорах h = 0,7 при напрузі смуги до 220 кВ і h = 1,0 для номінальних напруг 330 кВ і вище.

Помноживши nпер на коефіцієнт η, можна підрахувати очікуване число грозових вимкнень смуги в рік

В інженерній практиці зазвичай вживається питомий число відключень смуги nоткл, т. Е. Число відключень смуги довжиною 100 км, що проходить в районі з числом грозових годин на рік - 30:

Для зменшення числа грозових вимкнень смуги можна:

• зменшити можливість перекриття ізоляції при ударах блискавки, що зазвичай досягається на повітряних лініях електропередачі з металевими опорами підвіскою тросових блискавковідводів і забезпеченням малого імпульсного опору заземлення опор і тросів,

• подовжувати шлях перекриття з малим градієнтом робочої напруги, що знижує коефіцієнт h переходу імпульсної дуги в силову. Останнє реалізується на повітряних лініях електропередачі з дерев`яними опорами.

Вплив виконання грозозахисту

Повітряні лінії електропередачі на залізних (залізобетонних) опорах без грозозахисного троса.

При ураженні дроти в місці удару включається опір, рівний половині хвильового опору дроти Z.