Молниезащита и защита от перенапряжений

Лекция 23

Ввиду большой дороговизны кабелей высокого напряжения, особенно это относится к кабелям напряжением 110 кВ и выше, большинство линий электропередач выполняются воздушными, а распред. устройства подстанций – открытыми (ОРУ).

Поэтому возникает задача защиты таких эл. сетей как от прямых ударов молний, так и от атмосферных перенапряжений, возникающих при грозах.

Наиболее опасным проявлением молнии является прямой удар в эл. оборудование подстанции или в воздушные ЛЭП.

Ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений высотой не более 60 м, не оборудованных молниезащитой, определяется эмпирической формулой:

,

где: - ширина защищаемого сооружения в м;

- длина в м;

- высота сооружения в м;

- среднее число поражений молнией 1 земной поверхности в год.

является функцией интенсивности грозовой деятельности. В [1] приведена таблица, в которой даны значения в зависимости от числа «грозовых» часов в год.

При расчете молниезащиты учитывается также тип зоны защиты. Различают 2 типа таких зон: А и Б.

В зоне типа А надежность защиты высокая и составляет не менее 99,5%, а в зоне Б она обеспечивается с надежностью не менее 95%. Определение той или иной зоны защиты связывается с назначением защищаемого сооружения и его народно – хозяйственным значением. все эти подробности можно найти в [1].

Для защиты сооружений от прямых ударов молний служат стержневые (а) и тросовые молниеотводы (b) (рис. 1).

Рис. 1.

Рассмотрим подробнее защиту стержневым молниеотводом. На рис. 2 показана зона, образуемая им. Из рис. 2 видно, что граница защиты на уровне земли имеет радиус , а на уровне соответственно - .

Рис. 2

Эмпирическая формула для определения параметров такой зоны:

.

Высота молниеотвода и высота защищаемого сооружения считаются заданными. Формулы справедливы только для зоны А, а для зоны Б пользуются другими [1].

На рис. 3 показаны зоны двойного стержневого молниеотвода. В этом случае формулы для определения основных параметров зависят от того, как соотносятся расстояния между молниеотводами и их высотой .

Рис. 3

Если , то , ,

а если , то

и , и .

Более подробно эти вопросы разбираются в [1]. Там же приведен численный пример расчета зоны для 2-ух молниеотводов.

Как уже отмечалось выше, кроме прямых ударов молний, ЛЭП и эл. оборудование подстанций подвергается воздействию волн перенапряжений, которые наводятся в воздушных ЛЭП от разрядов молний, происходящих вблизи от этих объектов.

Перенапряжением называют такие повышения напряжения, которые представляют собой опасность для изоляции эл. установок. Кроме атмосферных на изоляцию эл. установок вредное влияние оказывают также внутренние или коммутационные перенапряжения, которые возникают в результате включения - отключения ненагруженных ЛЭП и трансформаторов. Основными средствами защиты эл. установок от перенапряжений являются разрядники и ограничители перенапряжений (ОПН). Подробно вопросы защиты от перенапряжений рассматриваются в курсе ТВН. Мы здесь ограничимся тем, что заметим, что самым перспективным аппаратом для грозозащиты эл. установок любых номинальных напряжений является ОПН. На рис. 4 представлен общий вид ОПН - 110 кВ.

Рис. 4

Внутри фарфорового цилиндра размещено несколько высоконелинейных оксидноцинковых вариаторов, без всяких искровых промежутков, что обеспечивает стабильность характеристики ОПН. На рис. 5 представлен примерный характер зависимости сопротивления ОПН от напряжения.

Рис. 5

Для защиты воздушных ЛЭП широко применяются трубчатые разрядники и тросы, причем последние защищают ЛЭП также и от прямых ударов молний.

Литература:

1. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. Энергоатомиздат, 1987 г.

2. Альбакринов В.С. и др. Перенапряжения и защита от них в эл. установках нефтяной промышленности. Самара, 1997 г.

Дата добавления: 2014-01-07