Опыт разработки, проектирования и эксплуатации грозозащиты ВЛ 110 кВ на основе применения линейных разрядников

Page 1
background image

Page 2
background image

68

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Опыт

 

разработки

проектирования

 

и

 

эксплуатации

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

на

 

основе

 

применения

 

линейных

 

разрядников

Богач

 

И

.

И

., 

АО

 «

Тюменьэнерго

»

к

.

т

.

н

Гайворонский

 

А

.

С

., 

филиал

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

Лопатин

 

В

.

В

., 

филиал

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» — 

Ноябрьские

 

электрические

 

сети

Аннотация

Настоящая

 

статья

 

нацелена

 

на

 

обобщение

 

накопленного

 

опыта

 

проектирования

 

и

 

экс

-

плуатации

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

с

 

применением

 

ЛР

На

 

примере

 

пилотных

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

 

анали

-

зируются

 

причины

 

низкой

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

рассматриваются

 

основные

 

тех

-

нические

 

решения

 

по

 

грозозащите

 

с

 

применением

 

ЛР

приводятся

 

обобщенные

 

данные

 

опыта

 

эксплуатации

 

ВЛ

 110 

кВ

 

до

 

и

 

после

 

установки

 

на

 

них

 

защитных

 

аппаратов

.

Ключевые

 

слова

:

ограничитель

 

перенапряжений

 (

ОПН

), 

ограничитель

 

перенапряжений

 

линейный

 (

ОПН

 

ЛИ

), 

линейные

 

разрядники

 (

ЛР

)

Введение

Традиционная

 

система

 

грозозащиты

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

  (

ВЛ

высших

 

классов

 

напряжения

 

основывается

 

на

 

применении

 

защитных

 

тросов

 

и

 

заземлении

 

опор

Линейные

 

раз

-

рядники

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежутком

 (

ЛР

относятся

 

к

 

специальным

 

средствам

 

грозозащи

-

ты

применение

 

которых

 

показано

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

традиционная

 

система

 

грозозащиты

 

не

 

может

 

быть

 

реализована

 

в

 

полной

 

мере

 

по

 

тем

 

или

 

иным

 

причинам

 

и

 (

или

оказывается

 

недо

-

статочно

 

эффективной

В

 

частности

это

 

относится

 

к

 

грозозащите

 

ВЛ

 110 

кВ

эксплуатируемых

 

в

 

районах

 

с

 

высоким

 

удельным

 

сопротивлением

 

грунтов

.

Проблема

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

достаточно

 

остро

 

стоит

 

на

 

предприятиях

 

АО

  «

Тюмень

-

энерго

». 

Для

 

регионов

 

севера

 

Тюменской

 

области

 

характерно

 

крайне

 

неблагоприятное

 

с

 

точки

 

зрения

 

грозозащиты

 

сочетание

 

природно

-

климатических

 

условий

а

 

именно

сочетание

 

сухих

 

песчаных

 

и

 

многолетнемерзлых

 

грунтов

 

с

 

удельным

 

сопротивлением

 1000 

Ом

· 

м

 

и

 

более

 

с

 

уме

-


Page 3
background image

69

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

ренной

но

 

далеко

 

не

 

низкой

 

грозовой

 

активностью

 (

от

 20 

до

 60 

г

.

ч

.). 

Удельные

 

показатели

 

по

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

наиболее

 

проблемных

 

ВЛ

 110 

кВ

 

в

 

этих

 

регионах

 

могут

 

составлять

 

5–10 

отключений

 

на

 100 

км

 

в

 

год

что

 

значительно

 

превышает

 

аналогичные

 

средние

 

статисти

-

ческие

 

показатели

 

по

 

числу

 

отключений

 

для

 

линий

 

данного

 

класса

 

напряжения

 [1]. 

Причина

 

низ

-

кой

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

в

 

рассматриваемых

 

условиях

 — 

недостаточная

 

эффективность

 

существующих

 

традиционных

 

средств

 

грозозащиты

 (

защитных

 

тросов

 

и

 

заземления

 

опор

), 

что

в

 

свою

 

очередь

обусловлено

 

высокими

 

удельными

 

сопротивлениями

 

грунтов

 (> 1000 

Ом

· 

м

), 

как

 

следствие

высокими

 

сопротивлениями

 

заземления

 

опор

 

и

 

повышенной

 

вероятностью

 

обратно

-

го

 

перекрытия

 

линейной

 

изоляции

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

трос

В

 

этих

 

условиях

как

 

правило

не

 

удается

 

обеспечить

 «

нормальные

» 

сопротивления

 

заземления

 

опор

как

 

того

 

требуют

 

ПУЭ

 [2]. 

Отчасти

 

это

 

связано

 

с

 

технологическими

 

трудностями

 

прокладки

 

заземлителей

 

в

 

многолетне

-

мерзлых

 

грунтах

 

и

 

сильно

 

заболоченной

 

местности

Помимо

 

этого

существуют

 

и

 

физические

 

ограничения

 

на

 

возможное

 

снижение

 

сопротивления

 

заземления

 

опор

 

на

 

импульсном

 

токе

 

мол

-

нии

 [3]. 

Большая

 

часть

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

выполнена

 

на

 

высоких

 

двухцепных

 

опорах

 

башенного

 

типа

что

 

также

 

негативно

 

сказывается

 

на

 

их

 

грозоупорности

С

 

увеличением

 

высоты

 

опор

 

возрастает

 

число

 

ударов

 

молнии

 

в

 

трос

 (

опору

), 

индуктивность

 

опоры

В

 

совокупности

 

с

 

вы

-

сокими

 

сопротивлениями

 

заземления

 

опор

 

это

 

приводит

 

к

 

дополнительному

 

увеличению

 

числа

 

грозовых

 

отключений

 

ВЛ

 

из

-

за

 

обратных

 

перекрытий

 

изоляции

Кроме

 

того

при

 

выполнении

 

ВЛ

 

на

 

двухцепных

 

опорах

 

существенно

 

возрастает

 

риск

 

двухцепных

 

коротких

 

замыканий

 

с

 

одно

-

временным

 

отключением

 

двух

 

цепей

 

и

 

потерей

 

резервирования

 

питания

По

 

опыту

 

эксплуатации

 

доля

 

двухцепных

 

грозовых

 

отключений

 

ВЛ

 110 

кВ

 

достаточно

 

велика

 

и

 

составляет

 

от

 50 

до

 75%. 

Проблема

 

низкой

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

усугубляется

 

тем

что

 

по

 

ним

 

осуществляется

 

централизованное

 

электроснабжение

 

предприятий

 

газа

 

и

 

нефтедобычи

к

 

ко

-

торым

 

предъявляются

 

повышенные

 

требования

 

надежности

Грозовые

 

отключения

 

ВЛ

 110 

кВ

 

и

 

связанные

 

с

 

ними

 

посадки

 

напряжения

 

или

 

потеря

 

питания

 

на

 

шинах

 

ПС

 

приводят

 

к

 

останов

-

ке

 

и

 

вынужденным

 

простоям

 

технологического

 

оборудования

значительным

 

снижениям

 

добы

-

чи

 

нефти

 

нефтегазодобывающими

 

предприятиями

являющимися

 

основными

 

потребителями

 

АО

 «

Тюменьэнерго

». 

Автоматическое

 

повторное

 

включение

являющееся

 

резервным

 

средством

 

повышения

 

надежности

 

электроснабжения

 

при

 

грозовых

 

отключениях

 

ВЛ

в

 

данном

 

случае

 

не

 

дает

 

положительного

 

эффекта

В

 

силу

 

особенности

 

объектов

 

газа

 

и

 

нефтедобычи

 (

наличия

 

син

-

хронных

 

электродвигателей

), 

для

 

них

 

не

 

допустимы

 

даже

 

кратковременные

 

посадки

 

напряжения

 

или

 

потеря

 

питания

 

на

 

время

 

бестоковой

 

паузы

 

АПВ

.

Применение

 

ЛР

устанавливаемых

 

на

 

опорах

 

ВЛ

 

и

 

обеспечивающих

 

защиту

 

изоляции

 

от

 

гро

-

зовых

 

перенапряжений

является

 

наиболее

 

эффективной

 

мерой

 

повышения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 

110 

кВ

 

в

 

рассматриваемой

 

ситуации

Разрядники

 

данного

 

типа

 

широко

 

применяются

 

за

 

рубежом

начиная

 

с

 

середины

 80-

х

 

годов

 

прошлого

 

века

 [4]. 

В

 

последние

 

годы

благодаря

 

усилиям

 

энерго

-

компаний

а

 

также

 

научно

-

проектных

 

организаций

 

и

 

производителей

 

ОПН

 (

ЛР

), 

они

 

начали

 

актив

-

но

 

внедряться

 

и

 

в

 

России

 [5]. 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

является

 

пионером

 

по

 

внедрению

 

технологий

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

с

 

применением

 

ЛР

 

и

 

занимает

 

лидирующие

 

позиции

 

в

 

этой

 

области

В

 1998 

году

 

филиалом

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

 

по

 

заданию

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

были

 

разработаны

 

и

 

установлены

 

в

 

опытную

 

эксплуатацию

 

первые

 

отечественные

 

конструкции

 

ЛР

 

на

 

напряжение

 110 

кВ

В

 2007–2008 

годах

 

были

 

реализованы

 

пилотные

 

проекты

 

повышения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

  

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

В

 

рамках

 

данных

 

проектов

выполненных

 

филиалом

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

 

совместно

 

с

 

ЗАО

 

«

ФЕНИКС

-88», 

были

 

разработаны

 

основные

 

технические

 

решения

 

по

 

грозозащите

 

с

 

применени

-

ем

 

ЛР

В

 

последующие

 

годы

учитывая

 

положительный

 

опыт

 

эксплуатации

 

пилотных

 

ВЛ

 110 

кВ


Page 4
background image

70

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

данные

 

технические

 

решения

 

были

 

приняты

 

в

 

качестве

 

типовых

и

 

на

 

их

 

основе

 

реализованы

 

проекты

 

повышения

 

грозоупорности

 

наиболее

 

проблемных

 

ВЛ

 110 

кВ

 

общей

 

протяженностью

 

более

 1200 

км

.

Анализ

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

Предварительный

 

ана

-

лиз

 

грозоупорности

  (

до

реконструкции

 

ВЛ

вклю

-

чал

 

обследование

 

за

-

земляющих

 

устройств

 

опор

анализ

 

первичной

 

информации

  (

эксплуата

-

ционных

 

данных

по

 

гро

-

зовым

 

отключениям

 

и

 

чи

-

сленное

  (

компьютерное

моделирование

 

грозопо

-

ражаемости

 

ВЛ

 110 

кВ

.

Основные

 

характе

-

ристики

 

пилотных

 

ВЛ

 

110 

кВ

 

приведены

 

в

 

таб

-

лицах

 1 

и

 2. 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогод

-

няя

 

выполнена

 

на

 

типо

-

вых

 

двухцепных

 

метал

-

лических

 

опорах

 

П

110-4, 

отпайка

 

на

 

ПС

  «

Вынга

-

яхинская

» — 

на

 

одно

-

цепных

 

металлических

 

опорах

 

ПМО

110-3 

двумя

 

линиями

проходящими

 

в

 

одном

 

коридоре

ВЛ

 

110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пим

-

ская

 

выполнена

 

на

 

типо

-

вых

 

двухцепных

 

метал

-

лических

 

опорах

 

П

110-2, 

П

110-4 

и

 

железобетон

-

ных

 

опорах

 

ПБ

110-2. 

Защита

 

ВЛ

 

от

 

пря

-

мых

 

ударов

 

молнии

 

обеспечивается

 

грозо

-

защитными

 

тросами

установленными

 

по

 

всей

 

длине

 

линии

угол

 

защиты

 

не

 

превышает

 

30 

градусов

В

 

качестве

 

Табл

. 1. 

Характеристики

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

Наименование

характеристики

Значение

 

для

 

участка

 

ВЛ

:

ПС

 «

Губкинская

» —

ПС

 «

Новогодняя

»

Отпайка

 

на

 

ПС

«

Вынгаяхинская

»

Протяженность

 

ВЛ

км

56,36

8,78 (

трасса

 

ВЛ

)

Количество

 

цепей

2

линии

 

в

 

одном

 

коридоре

Тип

 (

количество

опор

П

-110-4 (173)

У

-110-2 (16)

I: 

ПМО

110-3 (25);

У

-110-4 (6)

II: 

У

-110-3 (6)

ПМО

-110-3 (25) 

Тип

 

изоляторов

 

в

 

гирляндах

ПС

70-

Д

ПС

70-

Д

Сопротивление

заземления

 

опор

Ом

• 

среднее

 

значение

132

• 

среднее

 

квадратическое

 

отклонение

74

Среднегодовая

 

продолжи

-

тельность

 

гроз

ч

30

Табл

. 2. 

Характеристики

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

Наименование

характеристики

Значение

 

для

 

участка

 

ВЛ

ПС

 «

Контур

» —

ПС

 «

Алехинская

»

ПС

 «

Алехинская

» — 

ПС

 «

Ай

-

Пимская

»

Протяженность

 

ВЛ

км

46,7

35,7

Количество

 

цепей

2

Тип

 (

количество

опор

У

110-2 (14)

У

110-4 (8)

П

110-2, (39)

П

110-4 (28) 

ПБ

110-2 (108))

П

110-4 (98)

Тип

 

изоляторов

 

в

 

гирляндах

ПС

70-

Д

ПС

70-

Д

Сопротивление

заземления

 

опор

Ом

• 

среднее

 

значение

68

• 

среднее

 

квадратическое

 

отклонение

53

Среднегодовая

 

продолжи

-

тельность

 

гроз

ч

30


Page 5
background image

71

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

заземляющих

 

устройств

 

опор

 

ВЛ

 

110 

кВ

 

используются

 

естествен

-

ные

 

заземлители

 

в

 

виде

 

свайных

 

фундаментов

стоек

 

железобе

-

тонных

 

опор

Грунты

 

по

 

трассам

 

линий

 

представлены

 

суглинками

 

и

 

песками

частично

 — 

многолетне

-

мерзлыми

 

породами

Удельное

 

эк

-

вивалентное

 

сопротивление

 

грунта

 

варьируется

 

от

 300 

до

 10 000 

Ом

· 

м

Сопротивления

 

заземления

 

опор

полученные

 

в

 

ходе

 

обследования

 

ВЛ

существенно

 

превышают

 

нор

-

мированные

 

ПУЭ

 

и

 

их

 

распределе

-

ние

 

по

 

линиям

 

очень

 

неоднородно

 

(

таблицы

 1 

и

 2). 

При

 

средних

 

зна

-

чениях

 56 

и

 132 

Ом

 

коэффициенты

 

их

 

вариации

 

составляют

 94 

и

 55% 

соответ

 

ственно

Обобщенные

 

данные

 

опыта

 

экс

-

плуатации

 

по

 

грозовым

 

отключениям

 

ВЛ

 110 

кВ

 

в

 

предшествующий

 

период

 

до

 

установки

 

ЛР

 

приведены

 

в

 

таблице

 3. 

Удельные

 

показатели

 

по

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

состав

-

ляют

 7,1–7,9 

отключений

 

на

 100 

км

 

в

 

год

что

 

более

 

чем

 

в

 7 

раз

 

превышает

 

аналогичные

 

средние

 

статистические

 

показатели

 

для

 

линий

 

данного

 

класса

 

напряжения

 (0,3–2,3 

отклю

-

чения

 

на

 100 

км

 

в

 

год

среднее

 

значение

 — 1,0/100 

км

/

год

 [1]). 

При

 

этом

 

доля

 

двухцепных

 

отключений

 

составляет

 

более

 50%. 

Расчетный

 

анализ

 

грозоупорности

 

ВЛ

 

проводился

 

в

 

соответствии

 

с

 

рекомендация

-

ми

 [1]. 

Численные

 

расчеты

 

характеристик

 

грозопоражаемости

 

ВЛ

 

выполнялись

 

по

 

про

-

грамме

 LIGHTNING.1, 

основанной

 

на

 

модели

 

ориентировки

 

лидера

 

молнии

 [6], 

расчеты

 

грозовых

 

перенапряжений

 

и

 

вероятности

 

обратного

 

перекрытия

 

изоляции

 — 

по

 

программе

 

LineLightStroke (

разработка

 

филиала

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

). 

В

 

расчетах

 

прини

-

мались

 

следующие

 

исходные

 

данные

 

по

 

конструктивным

 

параметрам

 

ВЛ

 

и

 

параметрам

 

разрядов

 

молнии

:

а

геометрическое

 

расположение

 

проводов

тросов

 — 

в

 

соответствии

 

со

 

схемами

 

подвески

 

на

 

опорах

); 

средняя

 

длина

 

пролета

П

110-2, 

П

110-4 — 300 

м

ПМО

110-3 — 280 

м

ПБ

110-2 — 

200 

м

;

б

наибольшее

 

рабочее

 (

фазное

напряжение

 — 73 

кВ

;

в

уровень

 

импульсной

 

электрической

 

прочности

 

изоляции

в

 

соответствии

 

с

 

вольт

-

секундной

 

характеристикой

 

гирлянд

 

изоляторов

 8×

ПС

70 

Д

;

г

сопротивление

 

заземления

 

опор

 

варьировалось

 

в

 

диапазоне

 10–150 

Ом

;

д

закон

 

распределения

 

амплитуд

 

токов

 

молнии

 

для

 

ударов

 

в

 

землю

 — 

логарифмически

 

нор

-

мальный

 

закон

 

распределения

 

с

 

параметрами

log

I

 = 1,36; 

log

I

 = 0,32 

в

 

соответствии

 

с

 

ре

-

комендациями

 

СИГРЭ

, [7];

е

плотность

 

ударов

 

молнии

 

в

 

землю

 — 0,84 

удара

/

км

2

/

год

 

при

 

средней

 

продолжительности

 

гроз

 

в

 

часах

 — 30 

г

.

ч

. [1, 7].

Табл

. 3. 

Эксплуатационные

 

показатели

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

Наименование

характеристики

Значение

 

для

 

ВЛ

Губкинская

 — 

Новогодняя

Контур

 —

Ай

-

Пимская

Протяженность

 

ВЛ

км

65,14

82,4

Объем

 

опыта

эксплуатации

км

· 

лет

390,84

494,4

Число

 

грозовых

отключений

 

за

 

период

 

наблюдения

:

• 1 

цепь

• 2 

цепь

• 1 

и

 2 

цепь

• 

в

 

целом

8
9

15
32

7
9

18
34

Удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

, 1/100 

км

/

год

7,9

7,1


Page 6
background image

72

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Результаты

 

расчетов

 

представлены

 

в

 

таблицах

 4 

и

 5, 

где

 

приводятся

 

харак

-

теристики

 

грозопоражаемости

 

и

 

ожи

-

даемое

 

расчетное

 

число

 

грозовых

 

отключений

 

ВЛ

 110 

кВ

Расчетные

 

зави

-

симости

 

вероятности

 

обратного

 

пере

-

крытия

 

изоляции

 

от

 

сопротивления

 

за

-

земления

 

опор

 

показаны

 

на

 

рисунке

 1. 

Согласно

 

расчетным

 

данным

грозовые

 

отключения

 

ВЛ

 110 

кВ

 

даже

 

при

 

относи

-

тельно

 

низких

 

сопротивлениях

 

зазем

-

ления

 

опор

 (10–30 

Ом

обусловлены

 

в

 

основном

 

обратными

 

перекрытиями

 

изоляции

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

трос

 

(

опору

). 

При

 

больших

 

сопротивлениях

 

заземления

 

опор

 (~100 

Ом

практиче

-

ски

 

каждый

 

удар

 

молнии

 

в

 

линию

 (

трос

приводит

 

к

 

обратному

 

перекрытию

 

изоляции

 

с

 

вероятностью

 

более

 80%. 

Отключения

 

ВЛ

 

из

-

за

 

прорывов

 

молнии

 

через

 

тросовую

 

защиту

 (

прямые

 

удары

 

в

 

провод

маловероятны

 

и

 

не

 

являются

 

определяющими

В

 

основном

 

при

 

этом

 

поражаются

 

верхние

 

фазы

  (

в

 70–80% 

случаев

).

Удельные

 

показатели

 

по

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

ВЛ

 110 

кВ

 

на

 

участках

выполненных

 

на

 

двухцепных

 

опорах

 

П

110-4 

и

 

одноцепных

 

опорах

 

ПМО

110-3 (

в

 

сумме

 

для

 

двух

 

линий

 

в

 

одном

 

коридоре

), 

примерно

 

одина

-

ковы

В

 

последнем

 

случае

однако

полностью

 

исключаются

 

двухцепные

 

отключения

Удельное

 

число

 

грозо

-

вых

 

отключений

 

ВЛ

 110 

кВ

 

на

 

опорах

 

ПБ

110-2 

примерно

 

на

 30% 

меньше

чем

 

на

 

опорах

 

П

110-4 

и

 

П

110-2. 

Это

 

объяс

-

няется

 

существенно

 

меньшей

 

высотой

 

этих

 

опор

следствием

 

чего

 

является

 

уменьшение

 

числа

 

ударов

 

молнии

 

в

 

ли

-

нию

 

и

 

вероятности

 

обратного

 

перекры

-

Табл

. 4. 

Расчетные

 

характеристики

грозо

 

поражаемости

 

и

 

показатели

 

грозоупор

-

ности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

Наименование

характеристики

Значение

для

 

участка

 

ВЛ

Для

 

линии

 

в

 

целом

на

 

опорах

 

П

110-4

на

 

опорах

 

ПМО

110-3

Число

 

ударов

 

молнии

,

1/100 

км

/

год

• 

в

 

трос

• 

фазный

 

провод

12,3
0,12

14,1
0,14

12,5

0,12

Удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

, 1/100 

км

/

год

• 

от

 

ударов

 

в

 

провод

• 

от

 

ударов

 

в

 

трос

(

R

З

.

СР

 = 132 

Ом

)

• 

суммарное

0,11

9,4

9,5

0,12

10,2

10,3

0,11

9,5

9,6

Табл

. 5. 

Расчетные

 

характеристики

грозо

 

поражаемости

 

и

 

показатели

 

грозо

 

упор

-

ности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

Наименование

характеристики

Значение

для

 

участка

 

ВЛ

Для

 

линии

 

в

 

целом

на

 

опорах

 

П

110-2, 

П

110-4

на

 

опорах

 

ПБ

110-2

Число

 

ударов

 

молнии

,

1/100 

км

/

год

• 

в

 

трос

• 

фазный

 

провод

12,3
0,12

8,6

0,11

11,2
0,12

Удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

, 1/100 

км

/

год

• 

от

 

ударов

 

в

 

провод

• 

от

 

ударов

 

в

 

трос

(

R

З

.

СР

 = 70 

Ом

)

• 

суммарное

0,11

7,8

7,3

0,10

5.1

5,2

0,11

6,9

7,0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 110 120 130 140 150

Вер

о

ятность перекрытия изо

л

яции, 

о.е.

 

Сопротивление заземления опоры, Rз, Ом 

П110-4 

ПБ110-2 

ПМО110-3 

Рис

. 1. 

Зависимости

 

вероятности

обратного

 

перекрытия

 

изоляции

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

трос

опору

 

от

сопротивления

 

заземления

 

опор


Page 7
background image

73

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

тия

 

изоляции

Следует

 

отметить

что

 

расчетное

 

число

 

грозовых

 

отключений

 

хорошо

 

согласу

-

ется

 

с

 

данными

 

опыта

 

эксплуатации

Косвенным

 

образом

 

это

 

свидетельствует

 

о

 

корректности

 

первичной

 

информации

 

о

 

грозовых

 

отключениях

 

по

 

данным

 

опыта

 

эксплуатации

 

и

 

подтвер

-

ждает

 

достоверность

 

расчетных

 

оценок

.

Технические

 

решения

 

по

 

повышению

 

грозоупорности

 

ВЛ

Основные

 

технические

 

решения

 

по

 

повышению

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

с

 

применением

 

ЛР

 

включают

 

выбор

 

схемы

 

защиты

определение

 

требований

 

к

 

конструкции

 

и

 

характеристикам

 

ЛР

Конструкция

 

и

 

характеристики

 

ЛР

 

В

 

настоящее

 

время

 

для

 

защиты

 

изоляции

 

ВЛ

 

от

 

грозовых

 

перенапряжений

 

применяются

 

защитные

 

аппараты

 

двух

 

типов

 [4, 5]: 

линейные

 

ОПН

 

и

 

ЛР

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежутком

В

 

рассматри

-

ваемом

 

применении

для

 

защиты

 

изоляции

 

ВЛ

 110 

кВ

 

от

 

обратных

 

перекрытий

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

трос

  (

опору

), 

предпочтительны

 

ЛР

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежутком

 [5]. 

Благодаря

 

наличию

 

искрового

 

промежутка

отделяющего

 

рабочий

 

резистор

 (

нелинейное

 

сопротивление

ЛР

 

от

 

прово

-

да

они

 

имеют

 

ряд

 

неоспоримых

 

преимуществ

 

по

 

сравнению

 

с

 

ОПН

Главное

 

из

 

них

 

заключается

 

в

 

том

что

 

нелинейное

 

сопротивление

 

ЛР

 

не

 

находится

 

постоянно

 

под

 

рабочим

 

напряжением

 

и

 

не

 

подвергается

 

воздействию

 

квазистационарных

 

перенапряжений

Тем

 

самым

 

существенно

 

повы

-

шается

 

надежность

 

работы

 

ЛР

снижается

 

риск

 

их

 

повреждения

 

из

-

за

 

старения

 

варисторов

пере

-

грузки

 

по

 

току

 

или

 

нарушения

 

электрической

 

прочности

 

изо

-

ляции

Кроме

 

того

даже

 

при

 

повреждении

  (

пробое

нели

-

нейного

 

сопротивления

 

внеш

-

ний

 

искровой

 

промежуток

 

ЛР

 

обеспечивает

 

достаточную

 

электрическую

 

прочность

что

 

позволяет

 

эксплуатиро

-

вать

 

ВЛ

 

без

 

существенных

 

негативных

 

последствий

Немаловажную

 

роль

 

играют

 

такие

 

факторы

как

 

меньшая

 

стоимость

удобство

 

монтажа

 

и

 

обслуживания

 

ЛР

 

по

 

сравне

-

нию

 

с

 

ОПН

.

Основными

 

характеристи

-

ками

 

ЛР

определяющими

 

их

 

функциональное

 

назначение

являются

 

номинальное

 

на

-

пряжение

защитная

  (

вольт

-

секундная

характеристика

 

и

 

удельная

 

энергия

  (

пропуск

-

ная

 

способность

ЛР

Основ

-

ные

 

параметры

 

и

 

характери

-

стики

 

ЛР

принятые

 

в

 

проекте

приведены

 

в

 

таблице

 6.

Табл

. 6. 

Основные

 

параметры

 

и

 

характеристики

 

ЛР

 

п

/

п Наименование

 

параметра

характеристики

Требуемое

 

значение

1

Номинальное

 

напряжение

 

сети

кВ

110

2

Номинальный

 

разрядный

 

ток

 

ЛР

кА

10

3

Номинальное

 

напряжение

 

ЛР

кВ

не

 

менее

150

4

Остающееся

 

напряжение

кВ

не

 

более

при

 

гро

-

зовом

 

импульсе

 

тока

 8/20 

мкс

 

амплитудой

 10 

кА

180

5

Амплитуда

 

прямоугольного

 

импульса

 

тока

 

про

-

пускной

 

способности

 (2000 

мкс

), 

А

не

 

менее

550

6

Удельная

 

энергоемкость

 

при

 

воздействии

 

одно

-

го

 

импульса

 

тока

 

пропускной

 

способности

,

кДж

/

кВ

 

U

нр

не

 

менее

3,2

7

Пятидесятипроцентное

 

разрядное

 

напряжение

 

грозового

 

импульса

 

положительной

 

полярности

кВ

не

 

более

450

8

Разрядное

 

напряжение

 

грозового

 

импульса

 

положительной

 

полярности

 

при

 

времени

 

до

 

разряда

 1 

мкс

кВ

не

 

более

950

9

Среднее

 

разрядное

 

напряжение

 

промышленной

 

частоты

 

в

 

сухом

 

состоянии

 

и

 

под

 

дождем

кВ

не

 

менее

200

10

Длина

 

искрового

 

промежутка

мм

450÷500


Page 8
background image

74

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Номинальное

 

напряже

 

ние

 

определяется

 

как

 

наи

 

большее

 

допустимое

 

действующее

 

значе

-

ние

 

напряжения

 

промышленной

 

частоты

 

на

 

выводах

 

ЛР

при

 

котором

 

гарантируется

 

его

 

нор

-

мальная

 

работа

 

при

 

грозовых

 

перенапряжениях

 

и

 

отсутствие

 

перехода

 

импульсного

 

перекры

-

тия

 

в

 

силовую

 

дугу

Из

 

соображений

 

надежности

 

номинальное

 

напряжение

 

ЛР

 

было

 

принято

 

с

 

некоторым

 

запасом

 (2–3%) 

по

 

отношению

 

к

 

наибольшему

 

рабочему

 

напряжению

 

электриче

-

ской

 

сети

 — 73 

кВ

.

Защитная

 (

вольт

-

секундная

характеристика

 

ЛР

 

определяется

 

при

 

напряжении

 

стандартных

 

грозовых

 

импульсов

 

положительной

 

полярности

 (1,2/50 

мкс

при

 

времени

 

до

 

разряда

 

от

 1 

до

 

10 

мкс

Требования

 

к

 

защитной

 

характеристике

 

устанавливаются

 

исходя

 

из

 

условия

 

координации

 

изоляции

опережающего

 

срабатывания

 (

перекрытия

 

искрового

 

промежутка

ЛР

 

по

 

отношению

 

к

 

перекрытию

 

линейной

 

изоляции

 8×

ПС

70-

Д

Согласно

 

результатам

 

стендовых

 

испытаний

тре

-

буемые

 

параметры

 

защитной

 

характеристики

 

ЛР

 

с

 

интервалом

 

координации

 10–20% 

обеспечи

-

ваются

 

при

 

длине

 

искрового

 

промежутка

 — 

не

 

более

 65 

см

При

 

длине

 

искрового

 

промежутка

 

ЛР

принятой

 

в

 

проекте

обеспечивается

 

гарантированная

 

надежность

 

защиты

 

линейной

 

изоляции

 

при

 

воздействии

 

грозовых

 

перенапряжений

 

с

 

крутизной

 

вплоть

 

до

 4000 

кВ

/

мкс

.

Требования

 

к

 

удельной

 

энергоемкости

 

ЛР

 

должны

 

определяться

 

на

 

основе

 

статистическо

-

го

 

подхода

учитывающего

 

риск

 

возможного

 

повреждения

 

ЛР

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

линию

 [5]. 

Поток

 

отказов

 — 

число

 

повреждений

 

ЛР

 (

N

повр

), 

вызванных

 

ударами

 

молнии

определяется

 

как

:

 

N

повр

 = 

N

уд

 

· 

P

повр

 (1)

где

 

N

уд

 

 — 

число

 

ударов

 

молнии

 

в

 

защищаемый

 

участок

 

ВЛ

 (1/100 

км

/

год

), 

P

повр

 — 

вероятность

 

повреждения

 

ЛР

 

при

 

ударе

 

молнии

:

 

P

повр

 

F

(

W

ЛР

 

W

Н

), (2)

F

(

W

ЛР

) — 

функция

 

распределения

 

энергии

поглощаемой

 

ЛР

 

при

 

ударе

 

молнии

 

в

 

трос

;

W

Н

 — 

предельно

 

допустимая

 (

нормированная

энергия

которую

 

может

 

поглощать

 

ЛР

 

без

 

ри

-

ска

 

для

 

повреждения

Допустимый

 

поток

 

отказов

 

ЛР

 

устанавливается

 

в

 

зависимости

 

требуе

-

мой

 

надежности

ответственности

 

линии

В

 

любом

 

случае

однако

он

 

не

 

должен

 

превышать

 

допустимых

 

показателей

 

по

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

защищаемой

 

ВЛ

Принятый

 

в

 

проекте

 

допустимый

 

поток

 

отказов

 

ЛР

 — 

не

 

более

 0,1 

повреждения

 

на

 100 

км

 

в

 

год

.

Функция

 

распределения

 

энергии

поглощаемой

 

ЛР

определялась

 

в

 

результате

 

числен

-

ных

 

расчетов

 

токовых

 

и

 

энергетических

 

воздействий

 

на

 

ЛР

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

линию

 

с

 

учетом

 

статистических

 

данных

 

о

 

параметрах

 

разрядов

 

молнии

 [7, 8]. 

Численные

 

расче

-

ты

 

проводились

 

с

 

использованием

 

программного

 

обеспечения

 LineLightStroke (

разработка

 

филиала

 

АО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

). 

В

 

качестве

 

расчетного

 

случая

 

для

 

получения

 

незаниженных

 

оценок

 

принимался

 

удар

 

молнии

 

в

 

трос

 

на

 

расстоянии

 1/4 

длины

 

пролета

 

от

 

опоры

средняя

 

длина

 

пролета

 

принималась

 300 

м

сопротивление

 

заземления

 

опор

 

варьи

-

ровалось

 

от

 30 

до

 200 

Ом

Расчетные

 

функции

 

распределения

 

энергии

а

 

также

 

зависимости

 

потока

 

отказов

 

от

 

удель

-

ной

 

энергии

 

ЛР

 

приведены

 

на

 

рисунках

 2 

и

 3. 

Согласно

 

расчетным

 

данным

 (

рисунок

 2), 

энергия

поглощаемая

 

ЛР

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

линию

существенным

 

образом

 

зависит

 

от

 

сопротивле

-

ния

 

заземления

 

опор

При

 

сопротивлениях

 

заземления

 

опор

 50÷100 

Ом

 

удельная

 

энергия

 

ЛР

при

 

которой

 

обеспечиваются

 

требуемые

 

показатели

 

надежности

должна

 

составлять

 

не

 

менее

 

6,4 

кДж

/

кВ

Соответствующая

 

нормированная

 

удельная

 

энергия

 

ЛР

 

при

 

воздействии

 

одного

 

импульса

 

тока

 

пропускной

 

способности

 

должна

 

составлять

 

не

 

менее

 3,2 

кДж

/

кВ

 

по

 

отношению

 

к

 

наибольшему

 

длительно

 

допустимому

 

рабочему

 

напряжению


Page 9
background image

75

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

Схема

 

защиты

 

Выбор

 

схемы

 

защиты

 

предусматривает

 

определение

 

рациональной

 

схемы

 

расстановки

 

ЛР

 

по

 

линии

 (

по

 

опорам

 

и

 

по

 

фазам

), 

при

 

которой

 

обеспечиваются

 

требуемые

 

показатели

 

грозоупор

-

ности

 

ВЛ

 

при

 

минимальных

 

затратах

 

на

 

установку

 

защитных

 

аппаратов

Обобщенным

 

пока

-

зателем

 

грозоупорности

 

является

 

удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

 

в

 

расчете

 

на

 100 

км

 

линии

 

и

 1 

год

 

эксплуатации

В

 

действующих

 

нормативных

 

документах

 [1, 2] 

этот

 

показатель

 

не

 

нормируется

Согласно

 [1], 

при

 

выборе

 

средств

 

грозозащиты

 

при

 

новом

 

строительстве

 

и

 

ре

-

конструкции

 

ВЛ

 

следует

 

ориентироваться

 

на

 

достигнутые

 

средние

 

отраслевые

 

показатели

 

по

 

удельному

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

для

 

линий

 

данного

 

класса

 

напряжения

Для

 

ВЛ

 110 

кВ

 

это

 

означает

 0,3–2,3 

отключения

 

на

 100 

км

 

в

 

год

среднее

 

значение

 — 1,0/100 

км

/

год

.

Общие

 

рекомендации

 

по

 

выбору

 

схемы

 

защиты

 

с

 

применением

 

ЛР

 

приводятся

 

в

 [5]. 

При

 

воздействии

 

грозовых

 

перенапряжений

вызванных

 

ударами

 

молнии

 

в

 

трос

 (

опору

), 

зона

 

защи

-

ты

 

ЛР

 

ограничивается

 

местом

 

его

 

установки

То

 

есть

 

ЛР

 

обеспечивает

 

гарантированную

 

защи

-

ту

 

изоляции

 

только

 

на

 

той

 

опоре

 

и

 

фазе

где

 

он

 

установлен

Исходя

 

из

 

этого

для

 

обеспечения

 

эффективной

 

гарантированной

 

защиты

 

разрядники

 

должны

 

быть

 

установлены

 

на

 

каждой

 

опо

-

ре

 

защищаемого

 

участка

 

ВЛ

Установка

 

ЛР

 

через

 

опору

 (

на

 

каждой

 2 

опоре

неэффективна

по

-

скольку

 

вероятность

 

обратного

 

перекрытия

 

изоляции

 

на

 

незащищенных

 

опорах

 

остается

 

при

 

этом

 

достаточно

 

большой

В

 

зависимости

 

от

 

требуемой

 

надежности

 

защиты

 

могут

 

применять

-

ся

 

схемы

 

расстановки

 

ЛР

 

по

 

фазам

 

как

 

с

 

полной

так

 

и

 

с

 

частичной

 

защитой

 

фаз

Максимальная

 

надежность

 

защиты

 

обеспечивается

 

при

 

установке

 

ЛР

 

на

 

всех

 3 

фазах

Варианты

 

с

 

частичной

 

защитой

 

фаз

 

являются

 

компромиссными

 

с

 

точки

 

зрения

 

надежности

 

защиты

 

и

 

затрат

 

на

 

ее

 

реализацию

В

 

этом

 

случае

 

не

 

исключаются

 

обратные

 

перекрытия

 

изоляции

 

на

 

фазах

 

без

 

ЛР

.

Технические

 

решения

 

по

 

схемам

 

защиты

принятые

 

в

 

проектах

 

повышения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

», 

отражены

 

в

 

таблице

 7. 

Для

 

обеих

 

ВЛ

 110 

кВ

 

был

 

принят

 

вариант

 

с

 

полной

 

защитой

 

фаз

 

только

 

одной

 1 

цепи

Данный

 

вариант

 

предпочтителен

 

для

 

ВЛ

 

на

 

двухцепных

 

опорах

поскольку

 

обеспечивает

 

гарантиро

-

ванную

 

надежность

 

защиты

 

хотя

 

бы

 

одной

 

цепи

 

и

 

устранение

тем

 

самым

двухцепных

 

отклю

-

чений

 

ВЛ

 

при

 

существенной

 

экономии

 

затрат

 

на

 

установку

 

ЛР

Ожидаемое

 

расчетное

 

число

 

грозовых

 

отключений

 1 

цепи

 

и

 

число

 

двухцепных

 

отключений

 

ВЛ

 

составляет

 

при

 

этом

 

не

 

более

 

0,1/100 

км

/

год

что

 

учитывает

 

как

 

нерасчетные

 

воздействия

 

молнии

 (

прямые

 

удары

 

в

 

провод

), 

так

 

и

 

риск

 

повреждения

 

самих

 

ЛР

Косвенная

 

защита

 

изоляции

 2 

цепи

 (

без

 

ЛР

обеспечивается

 

за

 

счет

 

увеличения

 

коэффициента

 

связи

 

и

 

уменьшения

 

эквивалентного

 

сопротивления

 

рас

-

Рис

. 2. 

Функция

 

распределения

 

энергии

погло

-

щаемой

 

ЛР

 

при

 

ударах

 

молнии

 

в

 

линию

Рис

. 3. 

Поток

 

отказов

 

в

 

зависимости

 

от

 

удель

-

ной

 

энергии

 

ЛР


Page 10
background image

76

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

теканию

 

тока

 

молнии

 

при

 

срабатывании

 

ЛР

 

на

 

защищенных

 

фазах

Это

 

приводит

 

к

 

снижению

 

перенапряжений

 

на

 

изоляции

 2 

цепи

 

и

 

вероятности

 

ее

 

обратного

 

перекрытия

Согласно

 

рас

-

четным

 

оценкам

число

 

грозовых

 

отключений

 

незащищенной

 2 

цепи

 

ВЛ

 

снижается

 

при

 

этом

 

в

 1,9–2,1 

раза

 

по

 

сравнению

 

с

 

исходным

 

значением

.

Установка

 

ЛР

 

на

 

опорах

 

ВЛ

Примеры

 

установки

 

ЛР

 

на

 

промежуточных

 

и

 

анкерных

 

опорах

 

ВЛ

 

показаны

 

на

 

рисунке

 4. 

При

 

установке

 

ЛР

 

на

 

промежуточных

 

опорах

 

его

 

рабочий

 

резистор

 (

РР

крепится

 

на

 

траверсе

 

опоры

 

с

 

помощью

 

кронштейна

 (

рисунок

 4

а

), 

место

 

крепления

 

РР

 

расположено

 

над

 

проводом

 

и

 

сме

-

щено

 

от

 

оси

 

гирлянды

 

на

 

расстояние

 500 

мм

Внешний

 

искровой

 

промежуток

 (

ВИП

образуется

 

между

 

разрядным

 

электродом

 

на

 

нижнем

 

фланце

 

РР

 

и

 

проводом

Конструкция

 

крепления

 

РР

 

предусматривает

 

возможность

 

регулировки

 

длины

 

ВИП

 

при

 

изменении

 

строительной

 

высоты

 

изолирующей

 

подвески

 

и

 

угла

 

схода

 

провода

Специальная

 

форма

 

электрода

 

обеспечивает

 

неизменность

 

длины

 

искрового

 

промежутка

 

в

 

заданном

 

допустимом

 

диапазоне

 

при

 

ветровых

 

отклонениях

 

провода

 

во

 

время

 

грозы

.

Табл

. 7. 

Технические

 

решения

 

по

 

схемам

 

грозозащиты

 

пилотных

 

ВЛ

 110 

кВ

Наименование

 

ВЛ

Схема

 

расста

-

новки

 

ЛР

 

по

 

фазам

Защищаемый

 

участок

 

ВЛ

Ожидаемое

 

удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

,

1/100 

км

/

год

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкин

-

ская

 — 

Новогодняя

цепь

, 3 

фазы

Вся

 

ВЛ

включая

 

отпайку

 

на

 

ПС

 

«

Вынгаяхинская

» (100%)

цепь

 — 

 0,1

цепь

 — 5,0

и

 2 

цепь

 — 

 0,1

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пимская

Участок

 

ВЛ

 

от

 

ПС

 «

Контур

» 

до

 

ПС

 «

Алехинская

» (57%)

цепь

 — 

 0,1

цепь

 — 3,4

и

 2 

цепь

 — 

 0,1

Рис

. 4. 

Установки

 

ЛР

 

на

 

опорах

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

а

промежуточная

 

опора

б

ан

-

керная

 

опора

а

)

б

)


Page 11
background image

77

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

При

 

установке

 

ЛР

 

на

 

анкерных

 

опорах

 

предусматривается

 

использование

 

дополнитель

-

ного

 

подвесного

 

полимерного

 

изолятора

 

на

 

напряжение

 110 

кВ

 

для

 

организации

 

ВИП

 (

рису

-

нок

 4

б

). 

В

 

этом

 

случае

 

РР

 

также

 

крепится

 

на

 

траверсе

 

опоры

 

с

 

помощью

 

кронштейна

поли

-

мерный

 

изолятор

 

одним

 

концом

 

крепится

 

к

 

нижнему

 

фланцу

 

РР

другим

 

концом

 — 

к

 

шлейфу

 

провода

Внешний

 

искровой

 

промежуток

 

образуется

 

между

 

электродами

 

в

 

виде

 

колец

которые

 

закрепляются

 

на

 

оконцевателях

 

полимерного

 

изолятора

Данная

 

конструкция

 

обеспечивает

 

стабильность

 

длины

 

искрового

 

промежутка

а

кроме

 

того

позволяет

 

ограничить

 

ветровые

 

от

-

клонения

 

шлейфа

которые

 

могут

 

приводить

 

к

 

аварийным

 

отключениям

 

ВЛ

.

Опыт

 

эксплуатации

 

Опыт

 

эксплуатации

накопленный

 

АО

  «

Тюменьэнерго

» 

в

 

области

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

с

 

применением

 

ЛР

является

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

уникальным

 

как

 

по

 

объемам

 

внедре

-

ния

так

 

и

 

по

 

срокам

 

эксплуатации

Данные

 

об

 

установке

 

ЛР

 

в

 

эксплуатации

 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

приведены

 

в

 

таблице

 8. 

Как

 

уже

 

отмечалось

пилотные

 

проекты

 

повы

-

шения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Губкинская

 — 

Новогодняя

 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Контур

 — 

Ай

-

Пим

-

ская

 

были

 

реализованы

 

в

 2007–2008 

годах

По

 

состоянию

 

на

 

конец

 2016 

года

 

установка

 

ЛР

 

для

 

повышения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

была

 

выполнена

 

уже

 

на

 16 

линиях

 

общей

 

про

-

тяженностью

 

более

 1200 

км

Суммарное

 

количество

 

установленных

 

ЛР

 

составило

 

более

 

12 600 

штук

а

 

объем

 

опыта

 

их

 

эксплуатации

 

превысил

 44 000 

аппаратов

×

лет

В

 

соответ

-

ствии

 

с

 

проектом

 

и

 

типовыми

 

техническими

 

решениями

на

 

всех

 

ВЛ

 110 

кВ

выполненных

 

на

 

двухцепных

 

опорах

применялась

 

схема

 

защиты

 

с

 

установкой

 

ЛР

 

на

 3 

фазах

 

только

 

одной

 

цепи

На

 

большей

 

части

 

ВЛ

 110 

кВ

 

установлены

 

разрядники

 

типа

 

ОПН

-

ЛИр

-110/75-

10/550(II) 2 

УХЛ

производства

 

ЗАО

 «

ФЕНИКС

-88», 

на

 

некоторых

 

ВЛ

 (

участках

 

ВЛ

) — 

раз

-

рядники

 

типа

 

РВЛ

 110/75-10/680 

УХЛ

производства

 

ЗАО

 «

Полимер

-

Аппарат

».

Объективную

 

оценку

 

эффективности

 

применения

 

ЛР

 

дает

 

сравнение

 

числа

 

грозовых

 

от

-

ключений

 

ВЛ

 

до

 

и

 

после

 

установки

 

защитных

 

аппаратов

Результаты

 

такого

 

сравнения

 

пред

-

ставлены

 

в

 

таблице

 9, 

где

 

приводятся

 

обобщенные

 

данные

 

опыта

 

эксплуатации

 

по

 

некоторым

 

ВЛ

 110 

кВ

.

Можно

 

констатировать

что

 

во

 

всех

 

случаях

 

отмечается

 

существенное

 

повышение

 

грозо

-

упорности

 

ВЛ

 

после

 

установки

 

ЛР

радикальное

 

снижение

 

числа

 

грозовых

 

отключений

 

защищае

-

мой

 

цепи

 

с

 

ЛР

 

и

 

двухцепных

 

от

-

ключений

а

 

также

 

снижение

 

числа

 

грозовых

 

отключений

 

незащищен

-

ной

 

цепи

 

без

 

ЛР

Так

на

 

примере

 

пилотной

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Новогодняя

 — 

Губкинская

-1,2 

число

 

отключений

 

цепи

 

с

 

ЛР

 

и

 

двухцепных

 

отклю

-

чений

 

уменьшилось

 

в

 (8–12) 

раз

число

 

отключений

 2 

цепи

 

без

 

ЛР

 — 

в

 2,5 

раза

Аналогичная

 

тенденция

 

отмечается

 

и

 

по

 

другим

 

линиям

Следует

 

подчеркнуть

что

 

эксплуатационные

 

показатели

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

после

 

Табл

. 8. 

Сведения

 

об

 

установке

 

ЛР

 

в

 

эксплуатации

 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

»

по

 

состоянию

 

на

 

конец

 2016 

года

 

п

/

п Наименование

 

характеристики

Значение

1

Количество

 

ВЛ

 110 

кВ

оснащенных

 

ЛР

шт

.

17

2

Суммарная

 

протяженность

 

ВЛ

 110 

кВ

км

1291

3

Количество

 

установленных

 

ЛР

шт

.

12 423

4

Объем

 

опыта

 

эксплуатации

аппаратов

×

лет

44 193

5

Объем

 

опыта

 

эксплуатации

км

×

лет

4540

6

Срок

 

эксплуатации

лет

• 

средний

• 

максимальный

3,5

9,0


Page 12
background image

78

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

установки

 

ЛР

 

хорошо

 

согла

-

суются

 

с

 

прогнозируемыми

 

проектными

 

показателями

Вместе

 

с

 

тем

обращают

 

внимание

 

единичные

 

случаи

 

отключения

 

защищенных

 

цепей

 

с

 

ЛР

 

и

 

двухцепных

 

от

-

ключений

зафиксированные

 

в

 

эксплуатации

которые

 

не

 

укладываются

 

в

 

проектные

 

показатели

Эти

 

отключения

 

не

 

были

 

однозначно

 

иденти

-

фицированы

 

как

 

грозовые

и

 

причины

 

их

 

возникнове

-

ния

 

остались

 

невыяснен

-

ными

Предполагается

что

 

они

 

могли

 

быть

 

связаны

 

как

 

с

 

нерасчетными

 

грозовыми

 

воздействиями

 

при

 

прямых

 

ударах

 

молнии

 

в

 

провод

что

 

допускается

 

проектом

так

 

и

 

с

 

нештатными

 

грозовыми

 

перекрытиями

 

мест

 

с

 

осла

-

бленной

 

изоляцией

 

на

 

линии

а

 

также

 

с

 

ветровыми

 

откло

-

нениями

 

провода

 

и

 

другими

 

внешними

 

воздействиями

.

За

 

весь

 

период

 

эксплу

-

атации

 

не

 

было

 

зафиксиро

-

вано

 

ни

 

одного

 

повреждения

 

ЛР

 (

пробоя

 

рабочего

 

резистора

по

 

причине

 

грозовых

 

воздействий

 

и

 

только

 2 

повреждения

 

по

 

иным

 

причинам

связанным

 

с

 

дефектами

 

монтажа

 

и

 

ветровыми

 

воздействиями

 (

предположи

-

тельно

с

 

пляской

 

проводов

). 

Таким

 

образом

надежность

 

ЛР

 

при

 

грозовых

 

воздействиях

под

-

твержденная

 

в

 

ходе

 

эксплуатации

соответствует

 

не

 

более

 

чем

 0,02 

повреждениям

 

на

 100 

км

 

в

 

год

а

 

вероятность

 

отказов

 

ЛР

 

по

 

иным

 

причинам

 — 

не

 

более

 2,3

 

· 10

-5

 

в

 

год

Это

 

свидетельст

-

вует

 

в

 

пользу

 

как

 

самих

 

ЛР

так

 

и

 

проектных

 

решений

 

по

 

выбору

 

их

 

характеристик

Недостатки

 

ЛР

отмеченные

 

в

 

эксплуатации

касаются

 

в

 

основном

 

их

 

монтажа

 

на

 

линии

Технология

 

монтажа

 

ЛР

 

должна

 

предусматривать

 

достаточно

 

точную

 

регулировку

 

длины

 

ис

-

крового

 

промежутка

 

в

 

пределах

 ± 5 

см

что

 

требует

 

специальной

 

оснастки

соответствующей

 

квалификации

 

персонала

 

и

 

не

 

гарантирует

 

от

 

ошибок

 

при

 

монтаже

которые

 

могут

 

отрицатель

-

но

 

повлиять

 

на

 

работу

 

ЛР

К

 

недостаткам

 

ЛР

 

с

 

некоторой

 

долей

 

условности

 

можно

 

отнести

 

также

 

недостаточную

 

эффективность

 

защиты

 

мест

 

с

 

ослабленной

 

изоляцией

 

на

 

линии

За

-

щитная

 — 

вольт

-

секундная

 

характеристика

 

ЛР

 

скоординирована

 

с

  «

нормальной

» 

гирляндой

 

изоляторов

Однако

 

в

 

эксплуатации

 

допускается

 

наличие

 

поврежденных

 

остатков

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

В

 

этом

 

случае

 

условия

 

координации

 

с

 

ослабленной

 

гирляндой

 

изоляторов

 

наруша

-

ются

что

 

может

 

приводить

 

к

 

ее

 

перекрытию

 

при

 

грозе

В

 

какой

-

то

 

степени

 

данный

 

недостаток

 

Табл

. 9. 

Эксплуатационные

 

показатели

 

грозоупорности

 

ВЛ

 

110 

кВ

 

в

 

период

 

до

 

и

 

после

 

установки

 

ЛР

Наименова

-

ние

 

ВЛ

 

Объем

 

опы

-

та

 

эксплуа

-

тации

 

после

 

установки

 

ЛР

км

×

лет

Цепь

 

ВЛ

Удельное

 

число

 

грозовых

 

отключений

**, 1/100 

км

/

год

До

 

уста

-

новки

 

ЛР

После

установки

 

ЛР

Новогодняя

 —

Губкинская

-1,2

586

1

*

5,7

0,7

2

5,9

2,3

и

 

2

3,7

0,3

Муравлен

-

ковская

 —

Сугмутская

512

1

5.5

2.1

2

*

3,7

0,0

и

 

2

1,4

0,0

Контур

 —

Ай

-

Пимская

659

1

*

5,2

1,1

2

5,6

3,1

и

 

2

3,8

0,3

Холмо

-

горская

 — 

Пуль

-

Яха

689

1

*

4,1

0,4

2

3,5

3,5

и

 

2

1,7

0,4

Примечание

* — 

выделены

 

защищаемые

 

цепи

 

ВЛ

 

с

 

установленными

 

ЛР

** — 

приводится

 

число

 

отключений

 1, 2 

цепей

 

и

 

число

 

двухцеп

-

ных

 

отключений

 

одновременно

 1 

и

 2 

цепей

 (

числа

 

отключений

указанные

 

отдельно

 

для

 1, 2 

цепей

включают

 

в

 

себя

 

двухцепные

 

отключения

).


Page 13
background image

79

НОВЫЕ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

И

 

МАТЕРИАЛЫ

нивелируется

 

незначительным

 

количеством

 

мест

 

с

 

ослабленной

 

изоляцией

 

на

 

линии

Тем

 

не

 

менее

это

 

требует

 

более

 

оперативной

нежели

 

обычно

замены

 

поврежденных

 

изоляторов

 

в

 

гирляндах

 

на

 

тех

 

линиях

где

 

установлены

 

ЛР

.

Выводы

Опыт

 

эксплуатации

 

грозозащиты

 

ВЛ

 110 

кВ

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

с

 

применением

 

линейных

 

раз

-

рядников

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежутком

 

подтверждает

 

эффективность

 

данной

 

меры

 

для

 

повышения

 

грозоупорности

 

ВЛ

 110 

кВ

 

в

 

районах

 

с

 

высоким

 

удельным

 

сопротивлением

 

грунтов

.

Хорошее

 

совпадение

 

данных

 

опыта

 

эксплуатации

 

с

 

прогнозируемыми

 

расчетными

 

показа

-

телями

 

по

 

числу

 

грозовых

 

отключений

 

ВЛ

 110 

кВ

 

после

 

установки

 

ЛР

 

подтверждает

 

обоснован

-

ность

 

технических

 

решений

 

по

 

применению

 

ЛР

принятых

 

в

 

проекте

.

Положительный

 

опыт

 

применения

 

ЛР

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежутком

 

позволяет

 

реко

-

мендовать

 

их

 

для

 

дальнейшего

 

внедрения

 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

 

дочерних

 

и

 

зависимых

 

обществ

 

Группы

 

компаний

 «

Россети

» 

в

 

качестве

 

эффективного

 

средства

 

грозозащиты

 

ВЛ

 

в

 

районах

 

с

 

высоким

 

удельным

 

сопротивлением

 

грунтов

.

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Руководство

 

по

 

защите

 

электрических

 

сетей

 

6–1150 

кВ

 

от

 

грозовых

 

и

 

внутренних

 

перенапря

-

жений

Под

 

научной

 

редакцией

 

Н

.

Н

Тиходеева

2-

е

 

изд

СПб

.: 

ПЭИПК

 

Минтопэнерго

 

РФ

, 1999. 

353 

с

.

2. 

Правила

 

устройства

 

электроустановок

  (

ПУЭ

). 

Раздел

 2. 

Передача

 

электроэнергии

Главы

 2.4, 

2.5. 7-

е

 

изд

М

.: 

Изд

-

во

 

НЦ

 

ЭНАС

, 2003.

3. 

Базелян

 

Э

.

М

., 

Чичинский

 

М

.

И

Особенности

 

работы

 

заземлителей

 

в

 

грунтах

 

низкой

 

прово

-

димости

 / 

Вторая

 

Российская

 

конференция

 

по

 

заземляющим

 

устройствам

сборник

 

докладов

Под

 

ред

Ю

.

В

Целебровского

Новосибирск

Сибирская

 

энергетическая

 

академия

, 2005.

4.  Application of metal oxide surge arresters to 

overhead lines, Report of CIGRE WG33.11 Task 
Force 03, Electra, 

 186, October 1999.

5. 

Гайворонский

 

А

.

С

., 

Заболотников

 

А

.

П

Техно

-

логии

 

грозозащиты

 

ВЛ

 

высших

 

классов

 

напря

-

жения

 

на

 

основе

 

применения

 

линейных

 

ОПН

 

и

 

разрядников

 

с

 

внешним

 

искровым

 

промежут

-

ком

 // 

Известия

 

РАН

Энергетика

, 2015, 

 3. 

C. 103–117.

6. 

Гайворонский

 

А

.

С

., 

Карасюк

 

К

.

В

Новые

 

ме

-

тодические

 

принципы

 

оценки

 

грозоупорности

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 

высших

 

классов

 

напряжения

. // 

Научный

 

вестник

 

НГТУ

1998, 

 2(5). 

С

. 9–32.

7.  Anderson R.B., Eriksson A.J. Lightning parameters 

for engineering application. Electra, 1980, 

 69.

8.  Berger K., Anderson R.B., Kroninger H. Parameters 

of Lightning Flashes, Electra, 1975, 

 41.


Оригинал статьи: Опыт разработки, проектирования и эксплуатации грозозащиты ВЛ 110 кВ на основе применения линейных разрядников

Читать онлайн

Настоящая статья нацелена на обобщение накопленного опыта проектирования и эксплуатации грозозащиты ВЛ 110 кВ АО «Тюменьэнерго» с применением ЛР. На примере пилотных ВЛ 110 кВ Губкинская — Новогодняя и ВЛ 110 кВ Контур — Ай-Пимская анализируются причины низкой грозоупорности ВЛ 110 кВ, рассматриваются основные технические решения по грозозащите с применением ЛР, приводятся обобщенные данные опыта эксплуатации ВЛ 110 кВ до и после установки на них защитных аппаратов.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(83), март-апрель 2024

Молниезащита оборудования ПС 110–220 кВ с помощью ОПН от набегающих волн перенапряжений с линий электропередачи при демонтаже грозозащитного троса на подходе к подстанциям

Воздушные линии
АО «Полимер-Аппарат»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»