Нормативно-технические документы по применению линейных ОПН на класс напряжения 110 кВ и выше

Page 1
background image

Page 2
background image

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


Page 3
background image

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


Page 4
background image

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


Page 5
background image

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

∙ 

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


Page 6
background image

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


Page 7
background image

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


Читать онлайн

Вопросы обеспечения надежности грозозащиты одноцепных ВЛ 110 кВ без тросовой защиты

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»