Современные решения грозозащиты ВЛ 6—35 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

102

В

 

октябре

 2011 

года

 

состоялось

 

утверждение

 

но

-

вого

 «

Положения

 

о

 

единой

 

технической

 

политике

 

ОАО

  «

Холдинг

 

МРСК

» 

в

 

распределительном

 

сете

-

вом

 

комплексе

». 

Документ

безусловно

прогрес

-

сивный

 

и

 

долгожданный

Особенно

 

приятно

 

отметить

что

 

разработчикам

 

положения

 

действительно

 

удалось

 

отра

-

зить

 

в

 

нём

 

большинство

 

наиболее

 

современных

 

решений

 

в

 

области

 

электросетевого

 

строительства

Это

конечно

 

же

должно

 

стать

 

серьёзным

 

стимулом

 

для

 

скорейшего

 

вне

-

дрения

 

передовых

 

разработок

 

в

 

распределительном

 

сете

-

вом

 

комплексе

 

страны

Например

впервые

 

в

 

отечествен

-

ной

 

практике

 

в

 

документе

 

подобного

 

уровня

 

акцентирова

-

но

 

внимание

 

на

 

возможность

а

 

в

 

некоторых

 

условиях

 

и

 

необходимость

 

применения

 

таких

 

новых

 

для

 

отечествен

-

ной

 

энергетики

 

устройств

как

 

линейные

 

ОПН

с

 

целью

 

обеспечения

 

эффективной

 

грозозащиты

 

современных

 

ВЛ

Именно

 

ВЛ

а

 

не

 

только

 

подстанционного

 

оборудования

И

 

в

 

этой

 

связи

 

хотелось

 

бы

 

более

 

подробно

 

остановиться

 

на

 

некоторых

 

нюансах

обеспечивающих

 

правильное

 

исполь

-

зование

 

этих

 

прогрессивных

 

решений

 

на

 

базе

 

линейных

 

ОПН

 

при

 

защите

 

ВЛ

 

от

 

грозовых

 

перенапряжений

особен

-

но

 

в

 

классе

 

напряжений

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 

с

 

проводами

 

СИП

.

Особенностью

 

проблемы

 

грозозащиты

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 

является

 

то

что

в

 

случае

 

отсутствия

 

специальных

 

мер

при

 

грозовом

 

перекрытии

 

изоляторов

 

линии

сопровожда

-

емом

 

пробоем

 

изоляции

 

провода

образующаяся

 

с

 

боль

-

шой

 

вероятностью

 

дуга

 

промышленной

 

частоты

 

не

 

имеет

 

возможности

 

перемещаться

 

по

 

проводу

 

и

 

горит

 

в

 

месте

 

пробоя

 

изоляции

 

до

 

момента

 

отключения

 

линии

Это

 

зача

-

стую

 

приводит

 

к

 

повреждению

 

изоляторов

обжигу

 

изоля

-

ции

 

провода

а

 

в

 

случае

 

больших

 

токов

 

короткого

 

замыка

-

ния

 — 

к

 

пережогу

 

проводов

.

Назначением

 

линейных

 

ОПН

 

является

 

как

 

раз

 

снижение

 

числа

 

грозовых

 

отключений

 

воздушных

 

линий

 

и

 

предотвра

-

щение

 

пережога

 

изолированных

 

проводов

 

ВЛЗ

 

дугой

 

со

-

провождающего

 

грозовой

 

импульс

 

тока

 

промышленной

 

ча

-

стоты

Классическими

 

представителями

 

линейных

 

ОПН

все

 

активнее

 

применяемых

 

в

 

России

 

на

 

ВЛ

 

и

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

яв

-

ляются

 

устройства

 

типа

 

УЗПН

освоенные

 

в

 

серийном

 

про

-

изводстве

 

на

 

ряде

 

отечественных

 

предприятий

.

Такое

 

устройство

 (

рис

. 1) 

состоит

 

из

:

—  

ограничителя

 

перенапряжений

 

нелинейного

  (

ОПН

специальной

 

конструкции

;

—  

искрового

 

промежутка

 (

ИП

между

 

фазным

 

проводом

 

и

 

ОПН

.

Нелинейный

 

ограничитель

 

перенапряжений

 

представ

-

ляет

 

собой

 

защитный

 

аппарат

состоящий

 

из

 

одной

 

колон

-

ки

 

последовательно

 

соединённых

 

варисторов

заключён

-

Современные решения 

грозозащиты ВЛЗ 6–35 кВ

Евгений ЮДАНОВ,

 вице-президент по производству ЗАО ПО «Форэнерго», к.т.н. 

1 – 

ограничитель

 

перенапряжений

;

2 – 

электрод

 1; 

3 – 

электрод

 2; 

4 – 

прокалывающий

 

зажим

5 – 

провод

6 – 

кронштейн

Рис

. 1. 

Устройство

 

УЗПН

 

на

 

промежуточной

 

опоре

 

со

 

штыревыми

 

изоляторами

 

искровой

 

промежуток

УЗПН

 

на

 

опоре

 

ВЛЗ

 10 

кВ

 

с

 

изоляторами

 

ОЛФ

-10

А

УЗПН

 

на

 

опоре

 

ВЛЗ

 10 

кВ

 

с

 

изоляторами

 

ОЛФ

-10

А


Page 3
background image

103

№ 6 (9), ноябрь-декабрь, 2011

ной

 

в

 

герметичный

 

полимерный

 

корпус

ОПН

 

с

 

помощью

 

специальной

 

арматуры

 

крепится

 

на

 

опорах

  (

как

 

анкер

-

ных

так

 

и

 

промежуточных

воздушных

 

линий

 

электропере

-

дачи

Для

 

примера

 

на

 

рис

. 1 

приведена

 

конструкция

 

УЗПН

 

для

 

наиболее

 

распространённых

 

промежуточных

 

опор

 

ВЛ

 

6—10 

кВ

 

со

 

штыревыми

 

изоляторами

В

 

данном

 

случае

 

ис

-

кровой

 

промежуток

 

образован

 

электродами

один

 

из

 

ко

-

торых

 

закреплён

 

на

 

верхнем

 

фланце

 

ОПН

а

 

второй

 — 

на

 

проводе

 

с

 

помощью

 

зажима

  (

на

 

ВЛЗ

 — 

прокусывающе

-

го

 

зажима

). 

Конструкция

 

электродов

 

и

 

способ

 

крепления

 

устройства

 

позволяют

 

сохранять

 

величину

 

искрового

 

про

-

межутка

 

постоянной

 

в

 

любых

 

погодных

 

условиях

.

При

 

воздействии

 

на

 

провода

 

и

 

изоляторы

 

перенапря

-

жений

связанных

 

с

 

грозовыми

 

разрядами

искровой

 

про

-

межуток

 

УЗПН

 

пробивается

 

и

 

подсоединяет

 

к

 

проводу

 

не

-

линейный

 

ограничитель

 

перенапряжений

который

 

бла

-

годаря

 

снижению

 

собственного

 

сопротивления

 

в

 

этот

 

мо

-

мент

 

осуществляет

 

эффективный

 

сброс

 

перенапряжения

 

на

 

заземлённые

 

части

 

опор

 

через

 

электроды

минуя

 

изо

-

ляторы

что

 

предохраняет

 

их

 

от

 

перекрытия

 

и

 

поврежде

-

ния

а

 

провод

 — 

от

 

пережога

После

 

снятия

 

перенапряже

-

ния

 

при

 

воздействии

 

напряжения

 

промышленной

 

часто

-

ты

 

ток

 

через

 

ОПН

 

за

 

счёт

 

возврата

 

сопротивления

 

ОПН

 

до

 

исходных

 

значений

 

ограничивается

 

до

 

величины

при

 

ко

-

торой

 

существование

 

дуги

 

в

 

искровом

 

промежутке

 

невоз

-

можно

и

 

дуга

 

гаснет

.

Устройства

 

устанавливаются

 

по

 

одному

 

на

 

каждую

 

опо

-

ру

 

с

 

последовательным

 

чередованием

 

фаз

 (

рис

. 2). 

При

 

не

-

обходимости

 

УЗПН

 

могут

 

устанавливаться

 

на

 

каждую

 

опо

-

ру

 

по

 

три

 

штуки

  (

по

 

одному

 

на

 

каждую

 

фазу

). 

Такая

 

уста

-

новка

 

рекомендуется

 

при

 

защите

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 

с

 

пролёта

-

ми

 

более

 80 

м

локальных

 

объектов

 

на

 

ВЛ

ВЛ

 

с

 

аномально

 

высокими

 

сопротивлениями

 

заземления

 

опор

особо

 

от

-

ветственных

 

ВЛ

 

и

 

др

.

Несколько

 

лет

 

назад

на

 

начальной

 

стадии

 

внедрения

 

УЗПН

можно

 

было

 

услышать

 

такой

 

вопрос

: «

А

 

надо

 

ли

 

уста

-

новку

 

УЗПН

 

на

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 

сопровождать

 

применением

 

на

 

этой

 

же

 

ВЛЗ

 

грозозащитного

 

троса

?» 

Ответ

 — 

конечно

 

же

нет

Хотя

 

природа

 

вопроса

 

понятна

Он

 

вытекает

 

из

 

того

 

обстоятельства

что

 

УЗПН

 

не

 

предназначены

 

для

 

гарантиро

-

ванной

 

защиты

 

ВЛЗ

 

от

 

прямых

 

ударов

 

молний

 (

ПУМ

), 

хотя

 

при

 

небольшой

 

амплитуде

 

токов

 

молний

 

способны

 

и

 

на

 

это

Основное

 

их

 

предназначение

 — 

защита

 

от

 

индуктирован

-

ных

 

перенапряжений

то

 

есть

 

от

 

перенапряжений

являю

-

щихся

 

наиболее

 

опасными

 

для

 

этих

 

ВЛ

против

 

которых

 

как

 

раз

 

и

 

бесполезен

 

грозотрос

Целесообразность

 

строитель

-

ства

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 

с

 

проводами

защищёнными

 

изоляцией

определяется

 

стеснёнными

 

условиями

 

городов

 

или

 

лесов

где

 

такие

 

линии

 

являются

 

высоко

 

экранированными

 

от

 

ПУМ

 

вышестоящими

 

деревьями

 

и

 

зданиями

Поэтому

 

ПУМ

 

в

 

элементы

 

ВЛЗ

 6—35 

кВ

 — 

это

 

форс

-

мажорное

 

и

 

малове

-

роятное

 

событие

Для

 

примера

на

 

стандартной

 

ВЛЗ

 6—

10 

кВ

 

длиной

 20 

км

проходящей

 

в

 

районе

 

с

 

интенсивно

-

стью

 

грозовой

 

деятельности

 30 

г

.

ч

 

и

 

коэффициентом

 

экра

-

нирования

 0,9 

можно

 

ожидать

 

не

 

более

 

одного

 

прямого

 

удара

 

молнии

 

за

 40 

лет

 

эксплуатации

А

 

вот

 

воздействие

 

на

 

такую

 

линию

 

индуктированных

 

перенапряжений

обуслов

-

ленных

 

грозовыми

 

разрядами

 

в

 

экранирующие

 

ВЛЗ

 

близ

-

ко

 

стоящие

 

деревья

 

в

 

условиях

 

леса

 

и

 

сооружения

 

в

 

горо

-

де

, — 

это

 

событие

 

как

 

раз

 

высоковероятное

от

 

последствий

 

которого

 

и

 

требуется

 

защита

 

с

 

использованием

 

УЗПН

В

  «

чистом

 

поле

» 

строительство

 

ВЛЗ

 6—10 

кВ

 

и

 

ком

-

пактных

 

ВЛЗ

 35 

кВ

 

с

 

проводами

 

СИП

 — 

это

 

решение

ли

-

шённое

 

какой

-

либо

 

технической

 

и

 

экономической

 

целе

-

сообразности

.

Устройства

подобные

 

УЗПН

уже

 

долгое

 

время

 

успеш

-

но

 

применяются

 

во

 

многих

 

странах

 

мира

Однако

 

ранее

 

финансовые

 

возможности

 

отечествен

-

ных

 

энергосистем

 

не

 

позволяли

 

массово

 

применять

 

та

-

кие

 

устройства

 

импортного

 

производства

 

из

-

за

 

их

 

высо

-

кой

 

стоимости

 — 

около

 9 

тыс

рублей

 

за

 

комплект

 

защиты

 

одной

 

фазы

 

на

 

опоре

Сегодня

 

ряд

 

отечественных

 

пред

-

приятий

например

 

ЗАО

 «

МЗВА

», 

НПО

 «

Полимер

-

Аппарат

», 

уже

 

освоили

 

в

 

производстве

 

отечественные

 

аналоги

 

луч

-

ших

 

зарубежных

 

устройств

 

линейной

 

грозозащиты

 

на

 

базе

 

ОПН

обеспечив

 

значительное

 

снижение

 

их

 

стоимо

-

сти

С

 2006 

года

 

предприятиями

 

изготовлено

 

и

 

передано

 

в

 

эксплуатацию

 

уже

 

более

 80 

тысяч

 

комплектов

 

УЗПН

 

на

 

классы

 

напряжений

 

ВЛ

 6—35 

кВ

.

До

 2006 

года

 

из

-

за

 

высокой

 

стоимости

 

импортных

 

ана

-

логов

 

УЗПН

 

основным

 

средством

 

грозозащиты

 

ВЛЗ

 6—

10 

кВ

 

являлись

 

дугозащитные

 

рога

 (

устройства

 

типа

 «

УЗД

»), 

которые

 

имитировали

 

участок

 

голого

 

провода

 

на

 

изолиро

-

ванном

 

проводе

 

в

 

районе

 

его

 

крепления

 

к

 

изолятору

 

и

 

обеспечивали

 

свободное

 

перемещение

 

дуги

 

в

 

случае

 

её

 

образования

 

по

 

рогам

 

и

 

алюминиевым

 

шунтам

тем

 

са

-

мым

 

защищая

 

провод

 

от

 

точечного

 

термического

 

воздей

-

ствия

 

дуги

Однако

 

гашение

 

дуги

 

часто

 

происходило

 

за

 

счёт

 

переброса

 

дуги

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

на

 

соседнюю

 

фазу

Это

 

приводило

 

к

 

отключению

 

ВЛ

 

и

соот

-

ветственно

гашению

 

дуги

Но

 

при

 

питании

 

некоторых

 

наи

-

более

 

ответственных

 

потребителей

 

недопустимо

 

прерыва

-

ние

 

питания

 

даже

 

на

 

паузу

 

АПВ

Именно

 

поэтому

 

главным

 

достоинством

 

устройств

 

УЗПН

 

является

 

способность

 

защи

-

ты

 

проводов

 

от

 

пережога

 

без

 

отключения

 

ВЛЗ

.

Дополнительными

 

достоинствами

 

устройств

 

типа

 

УЗПН

 

являются

—  

работоспособность

 

устройства

не

 

зависящая

 

от

 

степе

-

ни

 

его

 

загрязнения

;

—  

работоспособность

 

при

 

полном

 

замыкании

 

искрового

 

промежутка

 

под

 

воздействием

 

внешних

 

факторов

  (

на

-

пример

упавшее

 

на

 

линию

 

дерево

гололёд

 

и

 

др

.);

— 

адаптированность

 

для

 

подключения

 

переносных

 

штанг

 

заземления

 

и

 

выполнения

 

требований

 

техники

 

безо

-

пасности

 

при

 

работах

 

на

 

ВЛ

что

 

до

 

сих

 

пор

 

представ

-

ляло

 

значительные

 

технические

 

трудности

 

на

 

линиях

 

с

 

изолированными

 

проводами

 

в

 

классе

 

напряжений

 

6—35 

кВ

.

В

 

процессе

 

эксплуатации

 

повреждение

 

ограничителя

 

перенапряжений

входящего

 

в

 

состав

 

УЗПН

например

от

 

ПУМ

 

с

 

большой

 

амплитудой

 

токов

маловероятно

 (

как

 

мы

 

уже

 

рассмотрели

 

на

 

примере

), 

но

 

если

 

такое

 

произойдёт

 — 

наличие

 

внешнего

 

искрового

 

промежутка

 

в

 

конструкции

 

УЗПН

 

не

 

допускает

 

устойчивого

 

короткого

 

замыкания

 

при

 

повреждении

 

ОПН

Повреждённый

 

аппарат

 

легко

 

обнару

-

живается

 

визуально

 

и

 

в

 

плановом

 

порядке

 

может

 

заме

-

няться

 

новым

.

Остаётся

 

надеяться

что

 

эти

 

и

 

многие

 

другие

 

передо

-

вые

 

разработки

 

отечественной

 

промышленности

которые

 

нашли

 

своё

 

отражение

 

в

 

новой

 

технической

 

политике

 

ОАО

 

«

Холдинг

 

МРСК

», 

в

 

ближайшие

 

годы

 

всё

 

активнее

 

будут

 

ис

-

пользоваться

 

энергетиками

 

для

 

совершенствования

 

рас

-

пределительного

 

сетевого

 

комплекса

 

страны

.

Рис

. 2. 

Установка

 

устройств

 

УЗПН

 

на

 

опорах

О

 — 

места

 

установки

 

УЗПН

на

 

правах

 

рекламы


Читать онлайн

Особенностью проблемы грозозащиты ВЛЗ 6—35 кВ является то, что, в случае отсутствия специальных мер, при грозовом перекрытии изоляторов линии, сопровождаемом пробоем изоляции провода, образующаяся с большой вероятностью дуга промышленной частоты не имеет возможности перемещаться по проводу и горит в месте пробоя изоляции до момента отключения линии.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Сравнительный анализ мероприятий по повышению надежности передачи электрической энергии в распределительных сетях

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Воздушные линии
Гвоздев Д.Б. Иванов Р.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»