68
1 — металлические
опоры с тросом
1' — металлические
опоры ВЛ без тро-
са с одним ОПН-110
2 — железобетонные
опоры с тросом
2' — железобетонные
опоры ВЛ без троса
с одним ОПН-110
2" — железобетонные
опоры ВЛ без троса
с двумя ОПН-110
Нормативно-технические документы
по применению линейных ОПН
на класс напряжения 110 кВ и выше.
Вопросы обеспечения надежности грозозащиты
одноцепных ВЛ 110 кВ без тросовой защиты
Г
розовые отключения воздушных линий 110 кВ и выше зависят от многих
факторов: интенсивности грозовой деятельности в районах трассы линии,
номинального класса напряжения сети, конструкции ВЛ, материала опор,
импульсного сопротивления заземляющих устройств опор и т.д. С повыше-
нием класса напряжения линии, как правило, увеличиваются ее длина, увеличи-
вается высота опор, а следовательно, и вероятность поражения линии молнией.
Поэтому на линиях электропередачи высших классов напряжения, выполняемых
на металлических и железобетонных опорах, обычно подвешивают грозозащитные
тросы с малым углом защиты, обеспечивающим малую вероятность поражения
молнией фазных проводов линии. На снижение числа ударов молнии в ВЛ влия-
ют различные факторы, например, прохождение трассы линии в лесной местности,
а также прохождение ВЛ в одном коридоре с другими воздушными линиями [1].
Для ВЛ 110 кВ и выше грозовые отключения линии главным образом происходят
при ударах молнии в опору или трос с последующим обратным перекрытием на
фазный провод и при прорывах молнии на фазный провод мимо тросовой защиты.
Большее число отключений для одноцепных ВЛ 110 кВ происходит на линиях с ме-
таллическими опорами (П110-5В) по сравнению с ВЛ на железобетонных опорах
(ПБ110-1). Это объясняется большей высотой металлических опор по сравнению
с железобетонными.
Для напряжения 110 кВ средний эксплуатационный показатель грозовых отключе-
ний ВЛ составляет 1 отключение на 100 км в год. Максимальное значение эксплуата-
ционного показателя по грозовым отключениям составляет 2,3 откл./100 км в год [2].
На рисунке 1 представлена зависимость удельного числа грозовых отключе-
ний
n'
Г
откл./100 км при среднем числе грозовых часов 60 гр.ч. для одноцепной ВЛ
Кемпонен
М
.
Э
.,
заместитель директора
АО «Полимер-Аппарат»
Колычев
А
.
В
.,
заместитель директора
по науке АО «Полимер-
Аппарат»
0
2
4
6
8
10
12
14
0
10
20
30
40
50
n'
г
,
откл./100 км
1
1'
R
ЗУ
, Ом
2'
2
2''
Рис
. 1.
Удельное
число
грозовых
отключений
n'
Г
откл
./(100
км
)
одноцепной
ВЛ
110
кВ
на
металлических
(1)
и
желе
-
зобетонных
(2)
опорах
с
тросовой
защитой
;
при
установке
1-
го
ОПН
-110
на
верхнем
проводе
на
металлических
(1´)
и
железобетонных
опорах
(2´)
для
ВЛ
бестросовой
защиты
;
при
установке
2-
х
ОПН
-110
железобетонных
опорах
(2")
для
ВЛ
бестросовой
защиты
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
69
110 кВ на одноцепных железобетонных и металли-
ческих опорах при различных вариантах установки
ОПН-110 на фазные провода.
Для ВЛ 110 кВ на металлических опорах без уче-
та влияния факторов, снижающих число ударов
молнии в ВЛ, при интенсивности грозовой деятель-
ности 60 грозовых часов обеспечить показатель
1 откл./100 км в год практически невозможно при ис-
пользовании на ВЛ металлических одноцепных опор.
Для ВЛ 110 кВ с железобетонными опорами — при
сопротивлении заземляющих устройств
R
ЗУ
не более
1 Ом. Для обеспечения максимального эксплуатаци-
онного показателя 2,3 откл./100 км /год сопротивление
железобетонных опор должно быть не более 12 Ом.
Как видно из рисунка 1, установка одного ОПН-
110 на верхних фазах при демонтаже грозозащитно-
го троса на ВЛ 110 кВ позволяет обеспечить число
грозовых отключений ВЛ 110 кВ как при использова-
нии тросовой защиты.
ОТКАЗ
ОТ
ГРОЗОЗАЩИТНОГО
ТРОСА
НА
ВЛ
110
кВ
И
ВЫШЕ
Грозовые перенапряжения на воздушных линиях
электропередачи (ВЛ) 110–500 кВ являются одной
из причин их аварийных отключений. Традиционно
для молниезащиты ВЛ 110–500 кВ используется гро-
зозащитный трос. В качестве грозозащитных тросов
применяются стальные канаты. Как показывают рас-
четы, показатель надежности грозозащиты ВЛ без
троса при использовании защитных аппаратов (под-
весных ОПН) будет находиться на том же уровне, как
и при эксплуатации ВЛ с грозозащитным тросом.
При эксплуатации ВЛ более 30 лет происходит
старение и потеря механических характеристик
грозозащитного троса, который выполнен на осно-
ве стальных канатов типа ТК. Применение тросо-
вой молниезащиты в гололедных районах приводит
к опасности аварийного отключения ВЛ, так как го-
лоледные отложения, образующиеся на тросах, за-
частую ведут к их обрыву и, как следствие, к корот-
кому замыканию на линии. Плавка гололеда также
во многих случаях создает аварийные ситуации, так
как при сбросе гололеда происходит сильное коле-
бание троса, которое может вызывать схлестывание
троса с фазным проводом. Зачастую обрыв грозо-
защитного троса связан с его низкой коррозионной
стойкостью и старением. Прохождение ВЛ вблизи
производств с активными химическими выброса-
ми приводит к высокой износостойкости троса. Для
двухцепных ВЛ обрыв троса приводит к аварийным
двухцепным отключениям ВЛ.
Расчет термической устойчивости грозозащит-
ных тросов производится согласно СТО 56947007-
33.180.10.173-2014 «Методические указания по
расчету термического воздействия токов короткого
замыкания и термической устойчивости грозозащит-
ных тросов и оптических кабелей, встроенных в гро-
зозащитный трос, подвешиваемых на воздушных
линиях электропередачи». В СТО отмечается, что
расчеты по термической устойчивости грозозащит-
ных тросов воздушных линий электропередачи, про-
водимые по Методическим указаниям 1976 года, не
в полной мере соответствуют надежной и безопас-
ной эксплуатации ВЛ и ее элементов, особенно при-
менительно к грозозащитным тросам (ГТ), по следу-
ющим причинам:
– не учтен ряд факторов, влияющих на итоговый
результат (возможность возникновения на ВЛ не
только однофазных, но и двухфазных коротких
замыканий на землю; взаимоиндукция при нали-
чии сближенных ВЛ с анализируемой ВЛ и т.п.);
– расчет времени протекания тока в ГТ проводится
исходя из действия только основных быстродей-
ствующих защит ВЛ, практически вне анализа
остался вопрос об оценке времени отключения
КЗ с учетом действия устройств релейной защи-
ты и автоматики (РЗА), особенно с учетом воз-
можных отказов выключателей и отдельных
устройств РЗА;
– расчет термического действия токов КЗ проводит-
ся без учета апериодической составляющей.
Необходимо отметить, что в энергосистемах про-
исходит изменение структуры с подключением новых
источников генерации и потребителей. Это в свою
очередь приводит к увеличению токов короткого за-
мыкания в сети и на ВЛ.
Таким образом, для тросов, эксплуатируемых
более 20–30 лет, велика вероятность повреждения
из-за неточностей при расчетах, увеличения тока КЗ
и старения. Замена троса требует дополнительных
расчетов термической стойкости и механической
устойчивости опор.
Для обеспечения необходимой грозоупорности
ВЛ вместо установки грозотроса возможно примене-
ние ОПН или линейных разрядников ЛР.
В общем случае нормативные документы (ПУЭ-7
[1], стандарты организации ФСК ЕЭС [3]) допускают
эксплуатацию ВЛ без троса:
1) в районах с числом грозовых часов в году менее
20 и в горных районах с плотностью разрядов на
землю менее 1,5 на 1 км 2 в год;
2) на участках ВЛ в районах с плохо проводящими
грунтами (ρ > 103 Ом·м);
3) на участках трассы с расчетной толщиной стенки
гололеда более 25 мм.
Отказ от грозозащитного троса приводит к сниже-
нию грозоупорности ВЛ, к увеличению одноцепных
и двухцепных отключений за грозовой сезон.
Допустимое среднее число грозовых отключе-
ний ВЛ
N
Г,доп
определяется требованиями ПАО «ФСК
ЕЭС» и зависит от допустимого числа перерывов
электроснабжения, успешности АПВ, ресурса вы-
ключателей, доли грозовых отключений в общем
числе автоматических отключений коротких замыка-
ний, межремонтного периода выключателей, длины
ВЛ, тока КЗ.
Для обеспечения необходимой грозоупорности
ВЛ вместо установки грозотроса возможно приме-
нение нелинейных ограничителей перенапряжений
(ОПН). Применение подвесных ОПН для повышения
грозоупорности одноцепных и двухцепных ВЛ за по-
следнее десятилетие имело положительной резуль-
тат во многих энергосистемах России [4].
Линейные ОПН в основном устанавливались на
ВЛ с бестросовой защитой. На двухцепных ВЛ 110 кВ
защитные аппараты устанавливались на верхних
№
4 (61) 2020
70
фазах обеих цепей или верхних и средних фазах.
На одноцепных ВЛ 110 кВ без троса линейные ОПН
устанавливались на верхней фазе. На одноцепных
ВЛ 220, 330 и 500 кВ без грозозащитного троса с го-
ризонтальным расположением фаз линейные ОПН
устанавливались на крайних фазах. Установка за-
щитных аппаратов происходила на каждой опоре.
ВЫБОР
СХЕМ
РАССТАНОВКИ
ЛИНЕЙНЫХ
ОПН
НА
ОДНОЦЕПНЫХ
ВЛ
110
кВ
НА
УЧАСТКАХ
БЕЗ
ГРОЗОЗАЩИТНОГО
ТРОСА
Эффективность схем расстановки линейных защит-
ных аппаратов (ЗА) по снижению числа грозовых от-
ключений ВЛ определяется в первую очередь числом
ЗА на опору. При этом схемы с одинаковым числом ЗА
на опору имеют различную эффективность в разных
диапазонах сопротивлений ЗУ опор.
Выбор вариантов схем расстанов-
ки ЗА рассмотрен в СТО [5]. Реше-
ния по повышению грозозащиты ВЛ
110–500 кВ осуществлялись в соответ-
ствии с разработанными проектами
таких организаций, как АО «НТЦ ФСК
ЕЭС, СибНИИЭ, НИИПТ, СПбПУ [4, 6].
Для участка без грозозащитного
троса одноцепной ВЛ 110 кВ без тро-
совой защиты можно рассмотреть
следующие схемы расстановки ЗА
(таблица 1):
а) с одним ЗА на опору в верхних
фазах;
б) с двумя ЗА на опору в верхней
и нижней фазах,
в) три ЗА на опору.
Установка защитных аппаратов
предусматривается на каждой опо-
ре. При этом под типом защитного
аппарата рассмотрим применение
нелинейного ограничителя перена-
пряжений подвесного типа ОПН-П
в полимерном корпусе.
РАСЧЕТ
ЧИСЛА
ОТКЛЮЧЕНИЙ
ВЛ
110
кВ
С
ОПН
-110
ПО
ПРИЧИНЕ
ИМПУЛЬСНЫХ
ПЕРЕКРЫТИЙ
Расчет удельного числа среднего
числа грозовых отключений участка
в пролетах ВЛ 110 кВ с нелинейными
ограничителями перенапряжений без
тросовой защиты проводится в соот-
ветствии с положениями п. 5.4 СТО
[5] с учетом справочных кривых для
соответствующих схем расстановки
защитных аппаратов (таблица 1).
Удельное число грозовых отклю-
чений
n'
Г
одноцепных с различными
вариантами установки ОПН-110 на
ВЛ 110 кВ определяются по справоч-
ным кривым и таблицам СТО в за-
висимости от типа промежуточных
опор: железобетонных (ПБ110-1) или
металлических (П110-5В) при стандартной разрядной
длине гирлянды
l
разр
= 1,02 м. Значения удельного чис-
ла грозовых отключений представлены в таблице 2.
На рисунке 2 представлены зависимости относи-
тельного числа грозовых ВЛ 110 кВ с тросовой за-
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
Табл. 1. Схемы расстановки ЗА на участках одноцеп-
ной ВЛ 110 кВ без грозозащитного троса
Тип ВЛ
Вариант
а)
б)
в)
Число ЗА на опору
1
2
3
Одноцепная одностоечная
с треугольным расположени-
ем проводов (эскиз опоры)
•
•
— ЗА отсутствует;
•
— ЗА установлен
Табл. 2. Показатели грозоупорности одноцепных одностоечных
ВЛ 110 кВ с различными вариантами молниезащиты
Вариант установки
ОПН-110 на опоры
Материал
опор
Удельное число грозовых отключе-
ний
n
Г
, откл./100 км/100 гр.ч. в зави-
симости от сопротивления заземля-
ющих устройств опор
R
ЗУ
, Ом
10
15
20
30
С тросовой
защитой без
ОПН-110 кВ
железо-
бетонные
3,29
4,87
6,45
9,93
металли-
ческие
6,29
8,595
10,9
16
Без тросовой
защиты без
ОПН-110 кВ
железо-
бетонные
32
34
36
38,77
металли-
ческие
46,9
49,75
52,6
55,83
Один ОПН-
110 кВ на
опору
железо-
бетонные
3,86
5,45
7,04
10,16
металли-
ческие
5,76
8,43
11,1
16,03
Два ОПН-
110 кВ на
опору
железо-
бетонные
1,56
2,425
3,29
5,28
металли-
ческие
2,65
4,135
5,62
8,95
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0
10
20
30
40
50
n
*
1
2
3
R
ЗУ
, Ом
Рис
. 2.
Зависимость
относительного
числа
грозовых
отключений
ВЛ
110
кВ
при
применении
ОПН
-110
для
металлических
опор
по
отношению
к
числу
отключений
ВЛ
с
тросовой
защитой
1 — ВЛ 110 кВ с тросом
2 — ВЛ 110 кВ с 1 ОПН
3 — ВЛ 110 кВ с 2 ОПН
71
Табл. 3. Основные параметры ОПН-110
подвесного исполнения
Параметр
Характерис-
тики ОПН
1 Наибольшее длительно допустимое
рабочее напряжение ОПН,
U
нр
, кВ
88
88
2 Номинальное напряжение ОПН,
U
ном
, кВ
110
110
3 Амплитуда тока пропускной способ-
ности длительностью 2000 мкс, А
680
1000
4
Удельная энергия (энергия одного
импульса тока пропускной способ-
ности отнесенная к
U
нр
), кДж/кВ
4,0
5,75
5
Остающееся напряжение при
грозовых импульсах тока 8/20 мкс,
с амплитудой тока 10 кА,
U
ост
, кВ
282
282
6
Допустимая энергия
W
доп
при огра-
ничении молниевых перенапряже-
ний, кДж
704
1012
щитой и применением ОПН-110 для металлических
опор.
Анализ таблицы 2 и рисунков 1 и 2 показывает:
– при демонтаже грозозащитного троса установка
1-го ОПН-110 на верхнем проводе ВЛ 110 кВ на
каждой опоре одноцепной ВЛ 110 кВ позволяет
обеспечить число грозовых отключений не более
показателей грозоупорности ВЛ 110 кВ с тросовой
защитой при всех значениях сопротивлений
R
ЗУ
опор ВЛ;
– при демонтаже грозозащитного троса установка
2-х ОПН-110 на верхнем проводе и противопо-
ложном нижнем каждой опоры одноцепной ВЛ
110 кВ позволяет обеспечить эксплуатационный
показатель грозовых отключений ВЛ 110 кВ не
более 2,3 откл/100 км/год при сопротивлениях
R
ЗУ
опор не более 15 Ом на металлических опорах
и не более 20 Ом на железобетонных опорах;
– при демонтаже грозозащитного троса и полной
защите ВЛ 110 кВ (установка 3-х ОПН-110 на
опору) число одноцепных отключений ВЛ 110 кВ
определяется числом повреждений ОПН-110.
Число повреждений ограничителей перенапря-
жений зависит от допустимой энергии, выделяемой
в ограничителе при протекании импульсного тока,
и определяется током пропускной способности.
ВЫБОР
ОСНОВНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
ЗАЩИТНЫХ
АППАРАТОВ
.
РАСЧЕТ
ЧИСЛА
ПОВРЕЖДЕНИЙ
ПОДВЕСНЫХ
ОПН
-110
Рассмотрим выбор характеристик подвесных ОПН-
110 для принятых вариантов схем расстановки ОПН-
110 кВ на участке ВЛ 110 кВ без троса: вариант 1 —
один ОПН-110 на опору; вариант 2 — два ОПН-110
на опору.
Для ОПН-110 выбираем наибольшее длительно
допустимое рабочее напряжение
U
нро
по условию на-
дежной работы аппаратов при квазистационарных
перенапряжениях. Для сети 110 кВ с эффективно за-
земленной нейтралью повышение напряжение при
КЗ на ВЛ с учетом длин линий может достигать 107–
112 кВ. Поэтому рассматриваем ОПН-110 с наиболь-
шим длительно допустимым рабочим напряжением
U
нро
= 88 кВ. Выбор данного напряжения ОПН-110
позволяет выдерживать воздействия квазистацио-
нарных перенапряжений в сетях 110 кВ на уровне
121 кВ при времени
t
РЗА
= 10 c и линейное напряже-
ние 126 кВ при длительности воздействия 1 с.
Таким образом, ОПН-110 с
U
нро
= 88 кВ проходит
по условию
U
кв.п
≤
U
к
д
в
о
.
п
п
, поэтому в дальнейшем рас-
сматриваем ОПН-110 с
U
нро
= 88 кВ и номинальным
напряжением равным
U
ном
= 110 кВ.
ПРОВЕРКА
ЗАЩИТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
ВЫБРАННОГО
ОПН
-110
Защитная функция подвесного ОПН проверяется по
выполнению следующего условия:
1,5 ∙
U
о
О
с
П
т
Н
,10
≤
U
50
,
(1)
где
U
о
О
с
П
т
Н
,10
— остающееся напряжение на ОПН при
грозовом импульсе тока 10 кА (8/20 мкс);
U
50
— наи-
меньшее из значений 50%-ного разрядного напряже-
ния гирлянды изоляторов при воздействии стандарт-
ных грозовых импульсов (1,2/50 мкс) положительной
и отрицательной полярностей.
50%-ное
U
50
разрядное напряжения гирлянды изо-
ляторов 8×ПС70Е без защитной арматуры составля-
ет
U
50
= 650 кВ для обеих полярностей [2].
Для ОПН-110 с наибольшим длительно допусти-
мым рабочим напряжением
U
нр
= 88 кВ, для которо-
го остающееся напряжение составляет 282 кВ при
грозовых импульсах тока 8/20 мкс с амплитудой тока
10 кА, условие (1) выполняется (423 кВ ≤ 650 кВ).
В соответствии с п. 7.3 СТО [5] задаемся пропуск-
ной способностью и удельной энергоемкостью за-
щитных аппаратов.
Для ОПН-110 из каталога ЗАО «Полимер-Аппа-
рат» выбираем аппараты с током пропускной способ-
ности 680 А и 1000 А с удельной энергией
w
уд
= 4,0
и 5,75 кДж/кВ (таблица 3).
Допустимые энергии
W
_доп при ударах молнии
для линейных ограничителей ОПН определяются по
формуле:
W
ОПН
доп
= 2
w
уд
U
нро
, кДж,
(2)
где
w
уд
— удельная энергия ОПН, отнесенная к наи-
большему допустимому напряжению ОПН;
U
нро
—
наибольшее длительно допустимое рабочее напря-
жение ОПН, кВ.
РАСЧЕТ
СРЕДНЕГО
ЧИСЛА
ПОВРЕЖДЕНИЙ
ОПН
-110
НА
ВЛ
БЕЗ
ТРОСА
Расчет среднего числа повреждений ОПН-110 кВ
N
Г,З
повр
в год определяем в соответствии с положения-
ми п. 7.5 СТО [5].
Среднее число повреждений защитных аппара-
тов определяется по формуле:
N
Г,З
повр
=
N
Г
∙
k
i
∙
P
W
(
W
доп
), 1/год,
(3)
где
N
Г
— расчетное число ударов молнии в анкерный
пролет в год;
k
i
— коэффициент корректировки гро-
зопоражаемости;
P
W
(
W
доп
) — расчетная вероятность
повреждения ОПН-110, которая определяется по
формуле (4) с коэффициентами, соответствующими
№
4 (61) 2020
72
сопротивлению ЗУ опор;
W
доп
— допустимая энергия,
поглощаемая ЗА при ограничении грозовых перена-
пряжений на ВЛ, кДж;
k
i
— коэффициент корректи-
ровки грозопоражаемости принимаем равным 1.
Расчетная вероятность повреждения ОПН опре-
деляется на основании распределений вероятно-
стей превышения энергий, поглощаемых ОПН, кото-
рые приведены в Приложении Б СТО [4] для четырех
значений сопротивлений ЗУ опор
R
оп
= 10, 50, 100
и 200 Ом. Эти зависимости представлены графиче-
ски и аппроксимирующими формулами вида:
P
W
(
w
) =
A
1
e
T
1
W
+
A
2
e
T
2
W
,
(4)
где
A
1
,
T
1
,
A
2
,
T
2
— коэффициенты аппроксимации, ко-
торые сведены в таблицы для всех схем расстановки
ЗА из Приложения Б СТО [5].
Для среднего сопротивления заземляющих
устройств 10 Ом по значениям допустимой энергии
W
доп
определяем вероятности
P
W
(
W
доп
) поврежде-
ния ОПН-110 в год и удельный по-
казатель повреждения ОПН-110
повр./100 км в год.
На рисунке 3 представлены за-
висимости удельного числа повреж-
дений ОПН-110 в год с различными
значениями тока пропускной спо-
собности, установленными на од-
ноцепных одностоечных опорах ВЛ
110 кВ в зависимости от
R
ЗУ опор
и количества ОПН-110 на опоре при
установке одного ОПН-110 на опору
и двух ОПН-110 на опору (для желе-
зобетонных опор) и среднем числе
грозовых часов — 60.
В таблице 4 представлены
удельные показатели повреждае-
мости ОПН-110
n
Г.З
повр
1/100 км в год
при рассматриваемых вариантах
расстановки ОПН-110 на бестросо-
вом участке ВЛ 110 кВ.
Суммарное удельное число отключений ВЛ 110 кВ
без троса опоры при удельном числе повреждений
0,57 повр./100 км в год будет составлять:
n
'
Г.
=
n
'
Г
+
n
Г.З
повр
= 0,93 + 0,57 = 1,5 откл./100 км в год,
что меньше числа отключений ВЛ 110 кВ с тросовой
защитой.
Таким образом, для обеспечения числа грозо-
вых отключений ВЛ 110 кВ не более 2,0 откл./100 км
в год эксплуатация ВЛ 110 кВ с тросовой защитой,
с учетом удельного числа повреждений ОПН-110,
оптимальным является техническое решение при-
менения двух ОПН-110 на опору с током пропускной
способности не менее 1000 А, с номинальным на-
пряжением
U
ном
= 110 кВ и удельной энергоемкостью
w
уд
= 5,75 кДж/кВ.
Тип защитного аппарата производства АО
«Полимер-Аппарат» — ОПНп-110/1000/88-10-III-
Рис
. 3.
Удельные
числа
повреждений
ОПН
-110
повр
./100
км
в
год
в
зависимо
-
сти
от
сопротивления
заземления
опоры
и
количества
установленных
на
опору
и
в
зависимости
от
тока
пропускной
способности
0
1
2
3
4
5
6
7
n'
повр
, повр./100 км
1
4
2
3
0
10
20
30
40
50
R
ЗУ
, Ом
один ОПН на опору 680 А
два ОПН на опору 680 А
один ОПН на опору 1000 А
два ОПН на опору 1000 А
Табл. 4. Число повреждений ОПН-110 на ВЛ 110 кВ
без троса при сопротивлении
R
ЗУ
= 10 Ом
Параметр
Характерис-
тики ОПН-110
1
Наибольшее длительно допустимое
рабочее напряжение ОПН,
U
нро
, кВ
88
88
2
Номинальное напряжение ОПН-110,
U
ном
, кВ
110
110
3
Ток пропускной способности, А
680
1000
4
Допустимая энергия
W
доп
при ограни-
чении молниевых перенапряжений,
кДж
704
1012
5
Среднее число повреждений
ОПН-110 кВ
n
Г.З
повр
, 1/100 км в год
5.1 1 ОПН на опору
1,55
0,74
5.2 2 ОПН на опору
1,325
0,57
6
Среднее число повреждений ОПН-
110 кВ,
N
Г.З
повр
, в год
6.1 1 ОПН на опору
0,51
0,25
6.2 2 ОПН на опору
0,44
0,19
Рис
. 4.
Установка
подвесных
ОПН
-110
на
железобетон
-
ных
опорах
одноцепной
ВЛ
110
кВ
на
верхнем
проводе
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
73
УХЛ1–П. На рисунках 4 и 5 представлены схемы
расстановки подвесных ОПН-110 на верхнем про-
воде и противоположном нижнем проводе.
ТРЕБОВАНИЯ
К
ПОДВЕСНЫМ
ОПН
-110
ПО
ТОКУ
ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
Ток взрывобезопасности выбранного ОПН выби-
рается исходя из максимального тока однофазно-
го КЗ на ВЛ 110 кВ. Ток взрывобезопасности ОПН
должен быть не менее чем на 20% больше одно-
фазного тока КЗ. Для выбранных типов ОПН-110
производства АО «Полимер-Аппарат» ток взрыво-
безопасности составляет не менее 65 кА.
ТРЕБОВАНИЯ
К
ОТДЕЛИТЕЛЯМ
ОПН
-110
Защитные аппараты типа подвесных ОПН допол-
нительно должны иметь отделители, которые обе-
спечивают разрыв заземляющего шлейфа подвес-
ного ОПН-110 при повреждении аппаратов.
В соответствии с международным стандартом
IEC 60099-4 [7] отделитель ограничителя перена-
пряжений — это устройство для отключения огра-
ничителя от сети в случае его повреждения, чтобы
предотвратить возникновение устойчивого корот-
кого замыкания в системе и визуальной индика-
ции поврежденного разрядника. Отделитель (дис-
коннектор), установленный в заземляющем конце,
после своего разрушения отделяет заземляющий
шлейф подвесного ОПН-110.
В нормальном эксплуатационном режиме через
отделитель протекают все виды токов, которые
протекают через ОПН: токи утечки, импульсные
токи грозового и коммутационного характера. По
токам пропускной способности дисконнектор дол-
Табл. 5. Технические характеристики отделителя (дисконнектора) ОПН-110
Уровень тока
Ток промышленной
частоты
Прямоугольный
импульс тока дли-
тельностью 2000 мкс
Большой ток
грозовой волны
4/10 мкс
20 А 200 А 800 А
1000 А
100 кА
Время сраба-
тывания, с
< 0,5 < 0,04 < 0,02
18 импульсов
2 импульса
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила устройства электроуста-
новок. Издание 7-е, переработан-
ное и дополненное. Москва, 2003.
2. Руководство по защите электриче-
ских сетей 6–1150 кВ от грозовых
и внутренних перенапряжений.
Под ред. Н.Н. Тиходеева, 2-е из-
дание. СПб.: Изд. ПЭИПК Минтоп-
энерго РФ, 1999. 353 с.
3. СТО 56947007-29.240.01.221-2016.
Руководство по защите электри-
ческих сетей напряжением 110–
750 кВ от грозовых и внутренних
перенапряжений. Стандарт орга-
низации ПАО «ФСК ЕЭС». М.: ПАО
«ФСК ЕЭС», 2016. 46 с.
4. Колычев А.В. Опыт применения
линейных ОПН и разрядников
АО «Полимер-Аппарат». Норма-
тивно-технические документы по
применению линейных ОПН и раз-
рядников // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ.
Передача и распределение, 2019,
№ 6(57). С. 64–68.
5. СТО
56947007-29.130.10.197-
2015. Методические указания по
применению ОПН на ВЛ 6–750 кВ.
Стандарт организации ОАО «ФСК
ЕЭС». М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2015.
138 с.
6. Гайворонский А.С., Заболотни-
ков А.П. Технологии грозозащиты
ВЛ высших классов напряжения
на основе применения линейных
ОПН и разрядников с внешним
искровым промежутком // Изве-
стия РАН. Энергетика, 2015, № 3.
С. 103–117.
7. Международная электротехничес-
кая комиссия. Публикация МЭК
60099-4:2004 «Разрядники. Часть 4.
Металлооксидные
разрядники».
(IEC 60099-4:2008. «Surge arresters -
Part 4: Metal-oxide surge arresters
without gaps for a.c. systems», NEQ).
Рис
. 5.
Установка
подвесных
ОПН
-110
на
железобетон
-
ных
опорах
одноцепной
ВЛ
110
кВ
на
противоположном
нижнем
проводе
жен соответствовать выбранному типу ОПН. При
возникновении аварийной ситуации (внутреннее
повреждение ОПН): когда происходит увеличение
тока (ток однофазного КЗ) и его длительности,
происходит его нагрев и взрывное разрушение до
отключения ВЛ. На ВЛ 110 кВ токи однофазного
КЗ превышают 2000 А, поэтому время срабатыва-
ния отделителя должно меньше 0,05 мс времени
чувствительности (взвода) 1 ступени релейной за-
щиты.
Отделитель должен иметь разрушающую на-
грузку на растяжение не менее 2000 Н. Характе-
ристики отделителя для ВЛ 110 кВ представлены
в таблице 5.
Р
Акционерное общество
“Полимер-Аппарат”
Тел./факс: (812) 331-40-40
www.polymer-apparat.ru
№
4 (61) 2020
Оригинал статьи: Нормативно-технические документы по применению линейных ОПН на класс напряжения 110 кВ и выше
Вопросы обеспечения надежности грозозащиты одноцепных ВЛ 110 кВ без тросовой защиты