Вопросы молниезащиты ВЛ 35–150 кВ в районах Крайнего Севера

Page 1
background image

Page 2
background image

60

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

60

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП

ВВЕДЕНИЕ

Традиционные

 

мероприятия

 

по

 

молниеза

-

щите

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

по

 

ПУЭ

 [1] 

предусматрива

-

ют

 

следующие

 

мероприятия

:

• 

сооружение

 

многокилометровых

 

молниеза

-

щитных

 

тросов

 

с

 

углами

 

защиты

 

не

 

более

 

25—35

о

;

• 

обеспечение

 

необходимой

 

импульсной

 

элек

-

трической

 

прочности

 

линейной

 

изоляции

;

• 

обеспечение

 

импульсного

 

сопротивления

 

опор

 

не

 

более

  R

ЗИ

=10—20 

Ом

 

в

 

районах

 

с

 

удельным

 

сопротивлением

 

грунтов

 

ρ

г

 

не

 

более

 500 

Ом·м

 

и

  R

Зρ

 

= (10—

20)•

√───

ρ

г

/500 — 

в

 

районах

 

с

 

ρ

г

 

более

 

500 

Ом·м

;

• 

применение

 

автоматического

 

повторного

 

включения

 (

АПВ

).

Кроме

 

того

для

 

обеспечения

 

приемлемой

 

величины

 

показателя

 

надёжности

 

подстанций

 

по

 

концам

 

ВЛ

 

устанавливают

 

трубчатые

 

раз

-

рядники

 (

РТ

).

Однако

 

перечисленные

 

молниезащитные

 

мероприятия

  (

особенно

 

невыполнение

 

требо

-

вания

 

п

. 3) 

не

 

дают

 

возможность

 

обеспечения

 

высокого

 

показателя

 

надёжности

 

молниеза

-

щиты

 

ВЛ

 

и

 

подстанций

 35—150 

кВ

 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

 

РФ

где

 

ρ

г

 

достигает

 

величи

-

ны

 

более

 15—20 

кОм

м

.

Таким

 

образом

целью

 

данной

 

статьи

 

является

:

• 

выделить

 

особенности

 

молниезащиты

 

под

-

станций

 

в

 

районах

 

Крайнего

 

Севера

;

• 

рассмотреть

 

способы

 

нетрадиционной

 

мол

-

ниезащиты

 

подстанций

 

в

 

районах

 

Крайнего

 

Севера

которые

 

могут

 

обеспечить

 

соответ

-

ствующий

 

уровень

 

надёжности

.

При

 

расчётах

 

показателя

 

молниезащиты

 

ВЛ

 

и

 

ПС

 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

 

не

 

учитыва

-

ются

 

следующие

 

обстоятельства

:

• 

прежде

 

всего

ПУЭ

 

не

 

чётко

 

устанавливает

 

слабую

 

грозовую

 

деятельность

Так

напри

-

мер

при

 

расчётах

если

 

число

 

грозовых

 

часов

 

в

 

Ленинградской

 

области

 

принимается

 

равным

 

Т

ч

 

= 30—50 

ч

то

 

в

 

Мурманской

 

обла

-

сти

 

оно

 

равно

 

Т

ч

 

= 5—10 

ч

;

• 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

как

 

отмечалось

ρ

г

>(15—20) 

кОм

·

м

поэтому

 

импульсное

 

сопротивление

 

опор

 

доходит

 

до

 

сотен

 

Ом

подстанций

 110—150 

кВ

 — 

до

 

нескольких

 

Ом

По

 

этой

 

причине

например

для

 

сниже

-

ния

 

сопротивления

 

контура

 

заземления

 

под

-

станций

 

применяются

  «

выносные

 

заземли

-

тели

» 

через

 

длинные

 

шлейфы

в

 

удалённом

 

конце

 

которых

 

имеются

 «

местные

» 

контуры

 

заземления

находящиеся

 

в

 

болотах

реках

морской

 

воде

 

и

 

т

.

д

. [2—4];

• 

в

 

упомянутых

 

районах

 

сооружение

 

молние

-

защитных

 

тросов

 

на

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

приводит

 

большей

 

частью

 

к

 

негативным

 

последствиям

чем

 

к

 

позитивным

Требования

 

ПУЭ

 

к

 

углам

 

защиты

 

молниезащитных

 

тросов

 (

α

 

 25—35

о

действительно

 

в

 

значительной

 

мере

 

снижают

 

вероятность

 

прорывов

 

молнии

 

на

 

фазные

 

провода

Вместе

 

с

 

тем

 

наличие

 

молниеза

-

щитных

 

тросов

 

приводит

 

к

 

значительному

 

росту

 

вероятности

 

обратных

 

перекрытий

 

как

 

при

 

прямых

 

ударах

 

молнии

 

на

 

тросы

так

 

и

 

при

 

ударах

 

её

 

в

 

опоры

Это

 

связано

 

с

 

боль

-

шой

 

величиной

 

импульсного

 

сопротивления

 

заземления

 

опор

Кроме

 

того

молниезащит

-

ные

 

тросы

 

при

 

гололёде

 

могут

 

оборваться

 

и

 

упасть

ликвидация

 

последствий

 

в

 

этом

 

случае

 

потребует

 

привлечения

 

технических

 

и

 

организационных

 

резервов

;

• 

молниезащитные

 

тросы

 

обычно

 

рассчитыва

-

ются

 

на

 

полевые

 

загрязнения

 

и

 

атмосферу

поэтому

 

их

 

гарантированный

 

срок

 

эксплуа

-

тации

 

без

 

повреждения

 

равен

 25—30 

годам

Однако

 

в

 

районах

 

с

 

агрессивной

 

атмосферой

например

вблизи

 

металлургических

 

заводов

 

и

 

комбинатов

цементных

 

заводов

шахт

 

по

 

добыче

 

угля

 

и

 

железной

 

руды

 

и

 

т

.

п

тросы

 

подвергаются

 

электрохимической

 

коррозии

 

и

в

 

среднем

они

 

без

 

повреждений

 

работают

 

5—10 

лет

Поэтому

 

в

 

таких

 

районах

 

тросы

 

Вопросы молниезащиты 

ВЛ 35–150 кВ в районах 

Крайнего Севера

Фирудин ХАЛИЛОВ, д.т.н., профессор, 

Эдуард КОТЛЯРОВ, магистр, 

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет


Page 3
background image

61

 4 (31) 2015

61

требуют

 

периодической

 

замены

что

 

ведёт

 

к

 

опре

-

делённым

 

капитальным

 

затратам

 

и

 

эксплуатаци

-

онным

 

неудобствам

По

 

этой

 

причине

 

во

 

многих

 

случаях

 

ВЛ

 

строят

 

без

 

молниезащитных

 

тросов

;

• 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

в

 

настоящее

 

время

 

являются

 

эле

-

ментами

 

распределительных

 

сетей

и

 

поэтому

 

их

 

длина

 

значительно

 

меньше

 20 

км

Так

например

из

 54 

обследованных

 

ВЛ

 35 

кВ

 

Кольского

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 «

Северо

-

Запада

» 

только

 7 

ВЛ

 

имеют

 

длину

 

более

 20 

км

В

 

сетях

 110 

кВ

 

из

 67 

ВЛ

 

толь

-

ко

 

у

 11 

протяжённость

 

больше

 20 

км

а

 

в

 

сетях

 

150 

кВ

 — 

у

 14 

из

 39 

обследованных

 

ВЛ

Таким

 

образом

можно

 

утверждать

что

 

вероятность

 

пря

-

мых

 

ударов

 

молнии

 

на

 

таких

 

ВЛ

 

мала

 

и

 

поэтому

 

отказ

 

от

 

молниезащитных

 

тросов

 

возможен

При

 

малых

 

длинах

 

ВЛ

 

доля

 

тросовых

 

участков

 

на

 

под

-

ходах

 

к

 

концевым

 

устройствам

 — 

подстанциям

 

составляет

 30% 

и

 

более

При

 

этом

если

 

позволя

-

ет

 

молниезащита

 

подстанций

то

 

можно

 

вообще

 

отказаться

 

от

 

молниезащитных

 

тросов

;

• 

при

 

организации

 

молниезащиты

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

 

не

 

учитывается

 

ком

-

мутационный

 

ресурс

 

выключателей

Во

-

первых

ВЛ

 

имеют

 

самовосстанавливающуюся

 

изоляцию

поэтому

 

после

 

молниевого

 

перекрытия

 

изоляции

 

ВЛ

 

за

 

время

 

бестоковой

 

паузы

 

АПВ

 

она

 

вос

-

станавливается

 

и

 

ВЛ

 

включается

 

в

 

нормальную

 

работу

Во

-

вторых

между

 

двумя

 

капремонтами

 

выключателей

 

допускается

 

несколько

 

отключений

 

(n

0

полного

 

тока

 

КЗ

  (

I

0

 — 

ток

 

КЗ

 

на

 

шинах

). 

Что

 

же

 

касается

 

отключений

 

при

 

перекрытиях

 

вдали

 

от

 

подстанций

разумеется

фактический

 

ток

 

КЗ

 — 

I

КЗф

.

 — 

будет

 

меньше

чем

 

I

0

то

 

есть

выключатель

 

может

 

фактически

 

отключить

 

ток

 

I

КЗф

.

 

в

 n

ф

 

> n

0

 

раз

Это

 

обстоятельство

 

должно

 

быть

 

учтено

 

при

 

орга

-

низации

 

молниезащиты

 

ВЛ

;

• 

на

 

многих

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

Крайнего

 

Севера

 

уста

-

новлены

 

морально

 

и

 

технически

 

устаревшие

 

защитные

 

аппараты

 — 

трубчатые

 

разрядники

 

(

РТ

). 

Эксплуатация

 

этих

 

защитных

 

аппаратов

 

свя

-

зана

 

с

 

большими

 

расходами

 

и

 

неудобствами

что

 

объясняется

 

двумя

 

обстоятельствами

:

 

после

 

каждого

 

грозового

 

сезона

 

РТ

 

следует

 

де

-

монтировать

 

для

 

обследования

 

в

 

лаборатор

-

ных

 

условиях

 

и

 

нанести

 

лак

 

на

 

трубку

после

 

чего

 

снова

 

подключить

 

к

 

ВЛ

;

 

после

 

нескольких

 

срабатываний

 

внутренний

 

диаметр

 

трубки

 

из

 

винипласта

 

или

 

фибробаке

-

лита

 

РТ

 

увеличивается

вследствие

 

чего

 

изме

-

няется

 

верхняя

 

и

 

нижняя

 

величины

 

тока

 

сра

-

батывания

Поэтому

 

приходится

 

переносить

 

РТ

 

на

 

другие

 

линии

 

или

 

вовсе

 

утилизировать

.

По

 

перечисленным

 

причинам

 

эксплуатационный

 

персонал

 

прибегает

 

к

 

некоторым

 

нетрадиционным

 

способам

 

молниезащиты

 

ВЛ

которые

 

приводят

 

к

 

пересмотру

 

молниезащиты

 

подстанций

.

Возможными

 

областями

 

применения

 

нетради

-

ционной

 

молниезащиты

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

например

в

 

Мурманской

 

области

могут

 

являться

:

• 

высокие

 

переходные

 

пролёты

 

через

 

реки

зали

-

вы

ущелья

 

и

 

другие

 

преграды

 

по

 

трассе

 

ВЛ

;

• 

участки

 

ВЛ

 

в

 

гололёдоопасных

 

районах

где

 

применение

 

молниезащитных

 

тросов

 

нецелесо

-

образно

;

• 

участки

 

ВЛ

 

с

 

локально

 

повешенной

 

молниепора

-

жаемостью

;

• 

двухцепные

 

ВЛ

 

с

 

вертикальной

 

подвеской

 

про

-

водов

;

• 

районы

 

со

 

сверхвысоким

 

значением

 

удельного

 

объёмного

 

сопротивления

 

грунтов

.

Главным

 

нетрадиционным

 

способом

 

молниезащи

-

ты

 

ВЛ

 

является

 

применение

 

нелинейных

 

ограничите

-

лей

 

перенапряжения

  (

ОПН

). 

Максимальный

 

эффект

 

может

 

быть

 

обеспечен

 

путём

 

установки

 

ОПН

 

на

 

каж

-

дой

 

опоре

 

и

 

на

 

каждой

 

фазе

 

ВЛ

Однако

 

из

-

за

 

доста

-

точно

 

высокой

 

стоимости

 

названных

 

защитных

 

аппа

-

ратов

 

такой

 

способ

 

экономически

 

нецелесообразен

.

Ряд

 

технико

-

экономических

 

преимуществ

 

могут

 

дать

 

длинно

-

искровые

 

разрядники

  (

РДИ

), 

которые

в

 

определённых

 

случаях

позволяют

 

отказаться

 

от

 

молниезащитных

 

тросов

 

и

 

РТ

обеспечивая

 

при

 

этом

 

требуемую

 

величину

 

показателя

 

молниезащиты

 

ВЛ

Это

 

обеспечивается

 

за

 

счёт

 

значительного

 

снижения

 

вероятности

 

перехода

 

импульсного

 

перекрытия

 

изо

-

ляции

 

в

 

устойчивую

 

дугу

 

тока

 

короткого

 

замыкания

Однако

 

эти

 

защитные

 

аппараты

 

преимущественно

 

освоены

 

для

 

линий

 6 

и

 10 

кВ

а

 

для

 

линий

 35—150 

кВ

 

они

 

находятся

 

на

 

апробационной

 

стадии

.

Наиболее

 

перспективным

 

видом

 

нетрадиционных

 

способов

 

организации

 

молниезащиты

 

ВЛ

 

является

 

применение

 

мультикамерных

 

изоляторов

-

разряд

-

ников

 (

ИРМК

) [5—9]. 

Они

 

могут

 

быть

 

изготовлены

 

в

 

фарфоровом

 

и

 

полимерном

 

вариантах

Наиболее

 

технологичным

 

и

 

экономичным

 

считается

 

вариант

 

полимерного

 

мультикамерного

 

изолятора

-

разрядни

-

ка

 (

ПИРМК

).

Далее

 

в

 

статье

 

рассмотрим

 

результаты

 

сравни

-

тельного

 

анализа

 

упомянутых

 

альтернативных

 

спо

-

собов

 

молниезащиты

 

ВЛ

 (

подстанций

) 35—150 

кВ

.

Здесь

 

под

 

термином

  «

альтернативные

 

методы

» 

молниезащиты

 

понимается

 

такой

 

метод

 

или

 

способ

при

 

котором

 

показатель

 

надёжности

 

молниезащиты

 

ВЛ

 (

подстанций

будет

 

не

 

меньше

чем

 

такой

 

показа

-

тель

 

по

 

способу

 

или

 

методу

рекомендуемому

 

ПУЭ

и

 

имеющему

 

место

 

в

 

настоящее

 

время

.

Как

 

отмечалось

 

выше

нельзя

 

рассматривать

 

молниезащиту

 

ВЛ

 

и

 

подстанций

 

раздельно

обе

 

эти

 

проблемы

 

неразрывно

 

связаны

 

между

 

собой

 

и

 

слу

-

жат

 

для

 

решения

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

проблемы

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электроэнергии

.

Основными

 

альтернативными

 

методами

 

молние

-

защиты

 

сетей

 35—150 

кВ

 

являются

:

• 

применение

 

каскадных

 

схем

 

молниезащиты

 [3];

• 

использование

 

мультикамерных

 

изоляторов

-

раз

-

рядников

 [5—9];

• 

использование

 

благоприятного

 

влияния

 

большо

-

го

 

числа

 

ВЛ

отходящих

 

от

 

подстанции

;

• 

использование

 

коммутационной

 

способности

 

выключателей

;

• 

установка

 

ОПН

 

на

 

ВЛ

 

на

 

опасных

 

участках

.

Каскадный

 

принцип

 

молниезащиты

 

предусма

-

тривает

 

включение

 

нескольких

 

защитных

 

аппара

-

тов

  «

по

 

ходу

 

молниевых

 

волн

». 

Это

 

обеспечивает

 


Page 4
background image

62

СЕТИ РОССИИ

последовательное

 

ограничение

 

перенапряжений

 

и

 

даёт

 

возможность

 

отказаться

 

от

 

тросов

 

на

 

подходах

 

к

 

подстанциям

 

или

 

существенно

 

сократить

 

их

 

длину

снизить

 

требования

 

к

 

заземлению

 

опор

 

вблизи

 

под

-

станций

Такой

 

способ

 

особенно

 

важен

 

для

 

районов

 

страны

где

 

имеет

 

место

 

большое

 

удельное

 

сопро

-

тивление

 

грунтов

.

В

 

последние

 

годы

 

в

 

ОАО

  «

НПО

  «

Стример

» 

раз

-

работан

 

и

 

внедрён

 

в

 

эксплуатацию

 

ряд

 

длинно

-

ис

-

кровых

 

защитных

 

аппаратов

 

от

 6 

до

 220 

кВ

 

для

 

улучшения

 

молниезащиты

 

ВЛ

а

следовательно

подстанций

Они

 

выполняются

 

шлейфного

 

типа

 

(

РДИШ

), 

модульного

 

типа

  (

РДИМК

), 

изоляторы

-

разрядники

 

мультикамерные

 

типа

 

ИРМК

Самыми

 

новыми

 

из

 

последних

 

являются

 

полимерные

 

изо

-

ляторы

-

разрядники

 

мультикамерные

 

типа

 

ПИРМК

 

[5—9]. 

Эти

 

защитные

 

аппараты

 

не

 

только

 

обеспе

-

чивают

 

молниезащиту

 

ВЛ

но

 

и

 

молниезащиту

 

под

-

станций

.

В

 

северных

 

сетях

 

имеет

 

место

 

ряд

 

подстанций

 

35—150 

кВ

от

 

которых

 

отходит

 

большое

 

количество

 

ВЛ

В

 

этом

 

случае

 

одним

 

из

 

альтернативных

 

спосо

-

бов

 

отказа

 

от

 

тросов

 

и

 

РТ

 

является

 

благоприятное

 

влияние

 

отходящих

 — 

более

 

четырёх

 — 

ВЛ

Предположим

что

 

по

 

одной

 

из

 n 

линий

 

на

 

подстан

-

цию

 

приходит

 

молниевая

 

волна

При

 

этом

 

остальные

 

n-1 

ВЛ

 

представляют

 

собой

 

эквивалентное

 

волновое

 

сопротивление

 Z

Э

 = Z

В

 /(n-1), 

где

 Z

Э

 — 

волновое

 

со

-

противление

 

одной

 

фазы

 

ВЛ

Так

например

если

 

n = 6, Z

В

 = 400 

Ом

то

 Z

Э

 = 400/(6-1) = 80 

Ом

Такое

 

эквивалентное

 

сопротивление

 

подстанций

 

в

 

первом

 

приближении

 

равно

 

динамическому

 

сопротивлению

 

вентильных

 

разрядников

 

или

 

нелинейных

 

ограни

-

чителей

 

перенапряжений

То

 

есть

большое

 

число

 

ВЛ

отходящих

 

с

 

подстанции

эквивалентно

 

допол

-

нительному

 

защитному

 

аппарату

 

на

 

подстанции

По

 

этой

 

причине

 

длина

 

опасной

 

зоны

 

молниезащитных

 

тросов

 

получается

 

примерно

 

десятки

 

метров

кото

-

рыми

 

можно

 

пренебречь

 

и

 

отказаться

 

от

 

молниеза

-

щитных

 

тросов

.

Как

 

известно

 

из

 [1—4], 

допустимое

 

число

 

молни

-

евых

 

отключений

 

ВЛ

 

и

 

выбор

 

молниезащиты

 

по

 

кри

-

терию

 

коммутационного

 

ресурса

 

линейных

 

выключа

-

телей

 

определяется

 

по

 

формуле

:

N

доп

.

г

 = N

0

β

Г

 •[1/(

Т

пр

•(2-

К

АПВ

)] • 

К

В

,

где

 N

0

 — 

допустимое

без

 

ремонта

 

выключателя

количество

 

отключений

 

номинального

 

тока

 

коротко

-

го

 

замыкания

;

Т

пр

 — 

средний

 

период

 

планового

 

ремонта

 

выклю

-

чателей

год

;

β

Г

 — 

отношение

 

числа

 

молниевых

 

отключений

 

к

 

общему

 

числу

 

автоматических

 

отключений

;

К

АПВ

 — 

коэффициент

 

успешности

 

АПВ

;

К

В

 — 

коэффициент

учитывающий

 

условия

 

экс

-

плуатации

 

выключателей

длину

 

ВЛ

значение

 

тока

 

КЗ

 

в

 

ближайшей

 

к

 

шинам

 

подстанции

 

точке

 

ВЛ

 

и

 

из

-

менение

 

коммутационного

 

ресурса

 

выключателей

 

при

 

удалении

 

точки

 

КЗ

 

от

 

шин

 

ПС

.

При

 

отсутствии

 

уточняющих

 

местных

 

инструкций

 

значение

 

Т

пр

 

в

 

соответствии

 

с

 

ПТЭ

 

для

 

масляных

воздушных

 

и

 

элегазовых

 

выключателей

 

принимает

-

ся

 6—8, 4—6 

и

 12 

лет

 

соответственно

.

По

 

опыту

 

эксплуатации

 

сетей

 35—150 

кВ

 

в

 

РФ

 

для

 

β

Г

 

получены

 

средние

 

величины

 

β

Г

= 0,09—0,1. 

Коэффициент

 

успешности

 

АПВ

 — 

К

АПВ

 — 

для

 

сетей

 

35—150 

кВ

 

равен

К

АПВ

 

= 0,7—0,75.

Ресурс

расходуемый

 

при

 

одной

 

коммутации

 

из

 

N

0

равен

 1/N

0

В

 

общем

 

случае

 

расходуемый

 

при

 

удалённой

 

точке

 

КЗ

 

от

 

шин

 

ПС

 

на

 

расстояние

 

l

вы

-

ключатель

 

коммутирует

 

ток

 

I

равный

:

I

l

 = U

экс

/(

√─

3 X

КЗ

) = U

экс

 /[

√─

3 (

Х

С

 + 

Х

Л

l

)] < 

I

0

 ,

где

 

Х

с

 — 

реактивное

 

сопротивление

 

системы

 

от

-

носительно

 

шин

 

подстанции

 

по

 

прямой

 

последова

-

тельности

Ом

Оно

 

определятся

 

по

 

величине

 

тока

 

КЗ

 

при

 

среднеэксплуатационном

 

рабочем

 

напряже

-

нии

 U

экс

 

в

 

ближайшей

 

к

 

шинам

 

ПС

 

точке

 

ВЛ

 

со

 

сторо

-

ны

 

линейного

 

вывода

 

выключателя

:

Х

С

 = U

экс

/(

√─

I

КЗ

 

шин

),

Х

Л

 — 

удельное

 

индуктивное

 

сопротивление

 

ВЛ

 

по

 

прямой

 

последовательности

Ом

/

км

.

Комплекс

 

молниезащиты

 

ВЛ

 35—150 

кВ

обеспе

-

чивающий

 

допустимое

 

число

 

отключений

 

по

 

комму

-

тационному

 

ресурсу

 

выключателя

для

 

ВЛ

 

длиной

 

и

 

проходящей

 

в

 

районе

 

с

 

интенсивностью

 

грозовой

 

деятельности

 

Т

ч

сводится

 

к

 

определению

 

предель

-

но

 

допустимого

 

значения

 

импульсного

 

сопротивле

-

ния

 R

зи

Это

 

связано

 

с

 

тем

что

 

в

 

большинстве

 

слу

-

чаев

 

конструкция

 

опоры

 

и

 

молниезащитный

 

трос

 

выбираются

 

по

 

другим

 

соображениям

Значения

  R

зи

 

определяются

 

по

 

справочным

 

дан

-

ным

 

после

 

перехода

 

от

 

абсолютного

 

допустимого

 

значения

 

молниевых

 

отключений

 N

доп

 

к

 

предельному

 

значению

 

удельного

 

числа

 

молниевых

 

отключений

 

n

г

.

пред

 

на

 100 

км

 

длины

 

трасы

 

ВЛ

 

и

 100 

грозовых

 

ча

-

сов

 

по

 

формуле

:

n

г

.

пред

 = 10

3

•N

доп

.

г

/(

Тч

l

) ,

В

 

расчётах

 

варьировались

 

следующие

 

факторы

:

• 

тип

 

выключателя

 (

то

 

есть

I

0

I

пр

 

и

 N

0

);

• 

длина

 

ВЛ

 (5, 10, 20, 30, 50 

и

 100 

км

);

• 

ток

 

КЗ

 (

I

КЗ

=

I

0

 ; 

I

КЗ

=0,5

I

0

);

• 

интенсивность

 

грозовой

 

деятельности

 (

Т

ч

 

= 5, 10, 

20, 40 

часов

);

• 

число

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

 

и

 

их

 

строительная

 

высота

;

• 

предельное

 

значение

 R

зи

.

Расчёты

 

показали

что

 

по

 

критерию

 

коммутацион

-

ной

 

способности

 

выключателей

 

при

 

фактических

 

ве

-

личинах

 

токов

 

короткого

 

замыкания

равномерного

 

распределения

 

места

 

возникновения

 

КЗ

  (

полагаем

что

 

импульсные

 

перекрытия

 

с

 

дальнейшим

 

перехо

-

дом

 

в

 

устойчивое

 

КЗ

 

происходят

 

только

 

на

 

опорах

), 

длинах

 

ВЛ

 35—150 

кВ

интенсивности

 

грозовой

 

дея

-

тельности

числе

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

 

и

 

предель

-

ных

 

значениях

 

импульсного

 

сопротивления

 

опор

 

в

 

подавляющем

 

большинстве

 

случаев

 

молниезащита

 

ВЛ

 35—150 

кВ

 

обеспечивается

 

без

 

тросов

 

и

 

РТ

.

При

 

отказе

 

от

 

молниезащитных

 

тросов

 

и

 

труб

-

чатых

 

разрядников

 

на

 

подходе

в

 

ряде

 

случаев

 

не

-

сколько

 

ухудшается

 

показатель

 

надёжности

 

мол

-

ниезащиты

 

подстанций

Для

 

компенсации

 

такого

 

ухудшения

 

можно

 

рекомендовать

 

следующее

:

• 

установку

 

дополнительного

 

защитного

 

аппарата

например

ОПН

 

вблизи

 

линейного

 

разъедините

-

ля

;


Page 5
background image

63

 4 (31) 2015

• 

замену

 

вентильных

 

разрядников

 

на

 

ОПН

;

• 

применение

 

ПИРМК

 

на

 2—3 

опорах

 

вблизи

 

под

-

станций

.

Установка

 

дополнительного

 

защитного

 

аппарата

 

(

ОПН

 

вблизи

 

линейного

 

разъединителя

фактически

 

является

 

развитием

 

каскадных

 

схем

причём

 

для

 

удобства

 

эксплуатации

 

дополнительный

 

защитный

 

аппарат

 

устанавливается

 

не

 

на

 

линии

а

 

на

 

террито

-

рии

 

подстанции

при

 

этом

 

установка

 

этого

 

аппарата

 

вблизи

 

линейного

 

разъединителя

 (

ЛР

одновремен

-

но

 

обеспечивает

 

защиту

 

ЛР

 

и

 

выключателя

 (

отдели

-

теля

), 

если

 

ВЛ

 

находится

 

в

 

горячем

 

резерве

 

и

 

по

-

вторных

 

ударах

 

молнии

 

при

 

АПВ

.

Весьма

 

перспективными

 

ЗА

 

в

 

схемах

 

молние

-

защиты

 

подстанций

 

являются

 

ОПН

Более

 

важным

 

является

 

тот

 

момент

что

 

малые

 

габариты

 

и

 

все

 

ОПН

 

делают

 

их

 

установку

 

в

 

любой

 

точке

 

подстан

-

ции

 

более

 

лёгкой

 

и

 

позволяют

 

уменьшить

 

размеры

 

устройства

Использование

 

ОПН

 

позволяет

 

суще

-

ственно

 

повысить

 

надёжность

 

молниезащиты

 

под

-

станций

 

и

 

сократить

 

длину

 

опасной

 

зоны

 

подхода

Наиболее

 

актуально

 

это

 

для

 

районов

 

с

 

высокими

 

значениями

 

ρ

гр

Исследования

 

показали

что

 

при

 

прочих

 

равных

 

условиях

 

использование

 

ОПН

 

для

 

любого

 

класса

 

напряжения

 

в

 

значительной

 

степени

 

улучшает

 

надёжность

 

молниезащиты

 

подстанций

Для

 

сетей

 35—150 

кВ

 

это

 

иллюстрируется

 

данными

 

таблицы

.

Можно

 

отметить

что

 

перспективным

 

мероприяти

-

ем

 

может

 

быть

 

также

 

установка

 

ОПН

 

одновременно

 

на

 

шинах

 

на

 

подходе

.

ВЫВОДЫ

Выполнен

 

поиск

 

возможностей

 

отказа

 

от

 

молни

-

езащитных

 

тросов

 

и

 

РТ

 

на

 

ВЛ

 35—150 

кВ

На

 

при

-

мере

 

СЭС

 

филиала

 

ПАО

  «

МРСК

  «

Северо

-

Запада

» 

«

Колэнерго

» 

показано

что

 

основными

 

средствами

 

молниезащиты

 

остаются

 

молниезащитные

 

тросы

 

и

 

трубчатые

 

разрядники

  (

РТ

), 

обладающие

 

огромны

-

ми

 

эксплуатационными

 

затратами

 

и

 

неудобствами

не

 

всегда

 

обеспечивающие

 

достаточную

 

надёж

-

ность

 

ВЛ

 

и

 

ПС

Поэтому

 

разработаны

 

альтернатив

-

ные

 

мероприятия

 

по

 

молниезащите

 

ВЛ

.

При

 

отказе

 

от

 

молниезащитных

 

тросов

 

и

 

РТ

 

про

-

дуктивным

 

будет

 

использование

 

каскадных

 

схем

 

молниезащиты

 

и

 

ввод

 

в

 

эксплуатацию

 

полимерных

 

мультикамерных

 

изоляторов

  (

ПИРМК

тех

 

же

 

клас

-

сов

 

напряжения

При

 

большом

 

количестве

 

ВЛ

 (

более

 

четырёх

также

 

можно

 

отказаться

 

от

 

молниезащит

-

ных

 

тросов

так

 

как

 

здесь

 

оказывает

 

благоприятное

 

влияние

 

эквивалентное

 

волновое

 

сопротивление

 

параллельных

 

ВЛ

которое

 

можно

 

рассматривать

 

как

 

защитный

 

аппарат

.

В

 

районах

 

Крайнего

 

Севера

 

можно

 

успешно

 

ис

-

пользовать

 

коммутационную

 

способность

 

выключа

-

телей

 

между

 

двумя

 

капитальными

 

ремонтами

.

Достаточно

 

перспективно

 

применение

 

ПИРМК

которые

 

выполняют

 

функцию

 

изолятора

 

и

 

защитно

-

го

 

аппарата

.

Технико

-

экономические

 

расчёты

 

показали

что

 

практически

 

всегда

 

целесообразен

 

отказ

 

от

 

молние

-

защитных

 

тросов

 

и

 

РТ

.   

ЛИТЕРАТУРА

1.  

Правила

 

устройства

 

электроустановок

  (

ПУЭ

). 

7-

е

 

издание

переработанное

 

и

 

дополненное

.

2.  

Дергаев

 

Ю

.

М

., 

Ефимов

 

Б

.

В

., 

Захри

 

И

.

М

Расчёт

 

числа

 

грозовых

 

отключений

 

ЛЭП

 

в

 

условиях

 

Крайнего

 

Севера

В

 

книге

 «

Передача

 

и

 

распреде

-

ление

 

электроэнергии

 

в

 

районах

 

Севера

», 

Апа

-

титы

, 1989.

3.  

Костенко

 

М

.

В

., 

Невретдинов

 

Ю

.

М

., 

Халилов

 

Ф

.

Х

Грозозащита

 

электрических

 

сетей

 

в

 

районах

 

с

 

высоким

 

удельным

 

сопротивлением

 

грунта

На

-

ука

Ленинградское

 

отделение

, 1984.

4.  

Ефимов

 

Б

.

В

., 

Невретдинов

 

Ю

.

М

., 

Данилин

 

А

.

Н

., 

Ха

-

лилов

 

Ф

.

Х

., 

Гумерова

 

Н

.

И

Анализ

 

надёжности

 

гро

-

зозащиты

 

подстанций

Современные

 

проблемы

//

Новости

 

электротехники

, 2009, 

 4 (58) 

и

 

 5 (59).

5.  

Подпоркин

 

Г

.

В

., 

Енькин

 

Е

.

Ю

., 

Калакутский

 

Е

.

С

., 

Пильшиков

 

В

.

Е

., 

Сиваев

 

А

.

Д

Грозозащита

 

ВЛ

 

10—35 

кВ

 

и

 

выше

 

при

 

помощи

 

мультикамерных

 

разрядников

 

и

 

изоляторов

-

разрядников

Элек

-

тричество

, 2010, 

 10.

6.  

Подпоркин

 

Г

.

В

Разработка

 

мультикамерных

 

изоляторов

-

разрядников

 

для

 

ВЛ

 220 

кВ

 

без

 

гро

-

зозащитного

 

тороса

Энергетик

, 2010, 

 12.

7.  

Подпоркин

 

Г

.

В

., 

Пильшиков

 

В

.

Е

., 

Енькин

 

Е

.

Ю

Разработка

 

полимерных

 

мультикамерных

 

изо

-

ляторов

-

разрядников

 35 

и

 110 

кВ

Постановка

 

задачи

Известия

 

Петербургского

 

университе

-

та

 

путей

 

сообщения

, 2011, 

выпуск

 4 (29).

8.  

Подпоркин

 

Г

.

В

., 

Пильшиков

 

В

.

Е

., 

Енькин

 

Е

.

Ю

Разработка

 

полимерных

 

мультикамерных

 

изо

-

ляторов

-

разрядников

 35 

и

 110 

кВ

Новое

 

в

 

рос

-

сийской

 

энергетике

, 2012, 

выпуск

 2.

9.  

Халилов

 

Ф

.

Х

., 

Гольдштейн

 

В

.

Г

., 

Подпоркин

 

Г

.

В

., 

Степанов

 

В

.

П

Электромагнитная

 

совмести

-

мость

 

и

 

разработка

 

мероприятий

 

по

 

улучше

-

нию

 

защиты

 

от

 

перенапряжений

 

сетей

 6—

35 

кВ

Москва

Энергоатомиздат

, 2009.

10.  

Руководство

 

по

 

защите

 

электрических

 

сетей

 

6—1150 

кВ

 

от

 

грозовых

 

и

 

внутренних

 

перена

-

пряжений

Под

 

научной

 

редакцией

 

Н

.

Н

Тиходее

-

ва

. 2-

ое

 

издание

Санкт

-

Петербург

Издатель

-

ство

 

ПЭИПК

 

Минтопэнерго

 

РФ

, 1999.

Подстанция

U

ном

кВ

Относительная

 

надёжность

 

молниезащиты

 

подстанций

Тупиковая

35/110/150

2,0—2,5/2,0—2,3/1,8—2,2

Проходная

35/110/150

2,1—2,7/2,0—2,6/1,9—2,5

Многофидерная

35/110/150

2,2—2,8/2,1—2,7/2,0—2,3

Таблица

Улучшение

 

показателя

 

надёжности

 

молниезащиты

 

при

 

установке

 

ОПН


Читать онлайн