ДИПЛОМ_Бриллиантов (1226788), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Вентильные разрядники являются аппаратами защиты от грозовых (в пределах их пропускной способности) перенапряжений изоляции электроустановок. Номинальное напряжение разрядников, пробивные и остающиеся напряжения должны быть согласованы (скоординированы) соответственно с наибольшим рабочим напряжением и электрической прочностью электрооборудования.
Они имеют ограниченный ресурс работы. По истечении расчетного ресурса производят переборку разрядников и замену дисков нелинейных резисторов. Трудности на пути дальнейшего улучшения защитных характеристик связаны с низкой нелинейностью карборундовых резисторов 25. Так, проводимость тервита возрастает примерно пропорционально квадрату приложенного напряжения. Следовательно, необходимы новые материалы с резко нелинейной вольтамперной характеристикой и достаточной пропускной способностью, которые позволят отказаться от искровых промежутков и дадут возможность глубокого ограничения перенапряжений.
4.1.3 Трубчатые разрядники
Трубчатые разрядники (РТ) предназначены для защиты от грозовых перенапряжений изоляции линий высокого напряжения, а в совокупности с другими аппаратами защиты - для защиты изоляции электрооборудования подстанций и распределительных устройств.
Гашение дуги в РТ производится за счет газов, выделяемых при нагреве стенок трубки. Трубчатые разрядники имеют верхний и нижний пределы отключаемых токов КЗ. При токах КЗ менее 200 А трубчатые разрядники не могут погасить дугу. Трубчатые разрядники для сетей 6-10 кВ с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью должны быть выбраны по токам КЗ в соответствии с требованиями:
- верхний предел тока, отключаемого РТ, должен быть не менее наибольшего возможного эффективного значения тока 3-фазного КЗ в данной точке сети (с учетом апериодической составляющей);
- нижний предел тока, отключаемого РТ, должен быть не более наименьшего возможного значения установившегося тока двухфазного КЗ в данной точке сети (без учета апериодической составляющей).
При выборе трубчатых разрядников следует иметь в виду, что для сети с изолированной или компенсированной нейтралью малые токи ОЗЗ гасятся разрядниками. Разрядники на напряжение 6-10 кВ отключают емкостные токи до 80-90 А.
Недостатки трубчатых разрядников (крутая и не всегда стабильная вольт - секундная характеристика, наличие "срезов" напряжения, выхлоп раскаленных газов) исключают использование их в качестве основного средства защиты электрооборудования подстанций. РТ из-за возможных "срезов" напряжения не рекомендуется устанавливать вблизи электрооборудования, имеющего обмотки (трансформаторы силовые и напряжения, дугогасящие реакторы). Они находят применение на подходах линий к подстанциям, для защиты ослабленных по изоляции точек на ВЛ (отдельные металлические опоры; опоры, ограничивающие пролеты пересечения с другими линиями, опоры с разъединителями, кабельные переходы и т.п.) [27].
4.1.4 Защитные искровые промежутки
Защитные искровые промежутки (ИП) являются наиболее простым аппаратом защиты. Они устанавливаются взамен РТ в схемах защиты линий и подстанций в случаях, когда отсутствуют РТ с необходимым напряжением и пределами отключаемых токов при наличии автоматического повторного включения (АПВ).
В сетях напряжением 6-10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью ИП целесообразно выполнять из круглой стали в виде "рогов", которые способствуют самогашению дуги при малых токах КЗ и при ОЗЗ.
Искровые промежутки приводят только к увеличению числа отключений ВЛ, поскольку не способны гасить сопровождающую грозовое перекрытие дугу [27].
4.1.5 Грозозащитный трос
В качестве грозозащитных тросов используют стальные многопроволочные канаты сечением не менее 35 мм2.
С течением времени эксплуатации линий возрастает вероятность возникновения отказов ВЛ, связанное с коррозийным износом тросов. Аварии ВЛ, связанные с коррозийными повреждениями грозозащитных тросов начинаются в большом количестве начиная с 20 лет эксплуатации.
Наличие защитных тросов не гарантирует 100% надежности защиты; всегда существует некоторая вероятность поражения провода- «прорыва молнии мимо тросовой защиты».
Тросовые молниеотводы располагаются над проводами ВЛ таким образом, чтобы провода находились в защитной зоне тросов. При таком расположении удар молнии может произойти в опору или трос, а также при прорыве молнии через торосовую защиту во внешние провода ВЛ.
Количество ударов молнии мимо троса в провода зависит от защитного угла α. Чем меньше защитный угол, тем надежнее тросы защищают провода от поражений молнией. Однако уменьшение защитного угла α требует поднятия троса над проводами, что утяжеляет опоры и повышает стоимость сооружаемой линии, увеличивает опасность схлестывания проводов и тросов при «пляске» проводов во время сильного ветра и гололеда. Кроме того, количество прорывов молнии через тросовую защиту возрастает с увеличением высоты опор [27].
4.2 Общая характеристика грозовых перенапряжений
Под перенапряжением понимают любое напряжение, превышающее амплитуду рабочего напряжения на изоляции элементов электрической цепи 19.
Грозовые перенапряжения на ВЛ возникают при ударах молнии непосредственно в линию или в землю вблизи линии. Такие атмосферные перенапряжения называют индуктированными. Механизм образования перенапряжений на линиях при грозовом разряде в землю вблизи линий можно проследить по Рисунку 4.1.
Грозовое облако над линией электропередачи имеет отрицательный заряд. Заряд такого же знака несет и лидер этого облака. Заряды лидера и облака индуктируют на проводе линии положительные заряды (Рисунок 4.1,а). отрицательные заряды провода оказываются свободными и через проводимость линейной изоляции стекают в землю. Во время главного разряда отрицательные заряды лидера и облака нейтрализуются, поэтому связанные положительные заряды освобождаются и , растекаясь в обе стороны по проводу, создают электрическую составляющую индуктированного перенапряжения (Рисунок 4.1,б).
При отсутствии защитных устройств от перенапряжений или при снижении уровня электрической прочности изоляции в процессе эксплуатации перенапряжения могут привести к серьезным повреждениям электрической сети и перерывам электрической энергии. Вероятность таких повреждений определяется не только состоянием изоляции оборудования, но и воздействием перенапряжений различной величины [22].
В отличие от высоковольтных ЛЭП воздушная линия среднего напряжения (6-36кВ) имеет более низкий уровень изоляции. Поэтому при прямых ударах молнии в ВЛ или при близких разрядах в землю перекрытия изоляторов практически неизбежны. Количество коротких замыканий, вызванных перекрытием изоляторов, заметно возрастает в грозовой период.
Рисунок 4.1- Механизм образования индуктированных перенапряжений на проводах линий электропередачи: а- лидерная стадия разряда; б- стадия главного разряда
При грозовом разряде вблизи линии электропередачи индуктированные перенапряжения возникают одновременно на всех проводах и имеют одинаковую полярность.
Так как амплитуда тока молнии - случайная величина, то и амплитуда индуктированного напряжения случайна.
Амплитуда волны индуктированного перенапряжения зависит:
а) от заряда облака и скорости его нейтрализации во время главной стадии разряда, т.е. от тока молнии: чем больше ток молнии(больше заряд облака и больше скорость его нейтрализации), тем больше амплитуда перенапряжения (большой заряд индуктирован на проводе и больше скорость его освобождения);
б) от высоты подвески над землей (чем выше подвешен провод, тем больший заряд на нем);
в) от удаленности удара молнии от линии электропередачи (чем больше расстояние между местом удара молнии и трассой линии электропередачи, тем меньше индуктированные напряжения на проводах линии).
При прямом ударе молнии в линию электропередачи грозовой разряд развивается из отрицательно заряженного облака, тогда при приближении лидера молнии к опоре вследствие электростатического влияния отрицательные заряды канала молнии индуктируют положительные заряды на проводах линии электропередачи (Рисунок 4.2) с вершины опоры при этом начнет развиваться лидер по направлению к лидеру молнии. После того, как лидеры встретятся, наступает стадия главного (обратного) заряда. Между грозовым облаком и опорой образуется хорошо проводящий канал, по которому проходит быстро нарастающий ток молнии. Проходя далее через пораженную опору в землю, он создает падение напряжения на сопротивлении заземления опоры.
Прямые удары молнии в опоры ВЛ без тросов наблюдаются сравнительно редко, значительно чаще поражаются провода. Прямые удары молнии в провода линии электропередачи вызывают более высокие перенапряжения, чем при ударах молнии в опоры.
Рисунок 4.2- Удар молнии в металлическую опору без троса.
4.3 Расчет числа грозовых отключений на ВЛ 10, 27,5 кВ
Вероятность токов, вызывающих перекрытие изоляции ВЛ, рассчитывается по распределению первых импульсов тока разрядов молнии [31]. При этом для определения вероятности превышения амплитуды тока молнии (для первых импульсов) используется формула:
, (4.1)
Расчеты позволяют делать сравнение и определять способы повышения грозоупорности ВЛ различных конструкций.
В качестве исходной информации для проведения расчетов используются протяженность линии фидера-1 6 кВ и линии Т-22 35 кВ и ее геометрические параметры (волновое сопротивление и коэффициенты связи проводов).
Геометрическое волновое сопротивление (без короны) одиночного провода рассчитывается по формуле:
, (4.2)
где - радиус провода, м; 
- средняя высота подвеса верхнего провода, м; для линии без защитного троса определяется по формуле
, (4.3)
где 
- высота подвеса верхнего провода на опоре, м; [22], 
- стрела провеса провода, м.
При отсутствии данных о стреле провеса, f вычисляется приближенно через нормированный габарит между нижним проводом и землей hг по формуле:
, (4.4)
где 
- высота подвеса нижнего провода на опоре, м [32]
На рисунке 4.3 изображен эскиз железобетонной опоры, по которому ведутся расчеты.
Принимаем = 13,3м, = 10,8м, 
= 7м, L= 50м
По формуле (4.3) определяем стрелу провеса, f=3,8м
По формуле (4.3) определяем среднюю высоту подвеса провода над землей
м.
Рисунок 4.3-Эскиз железобетонной опоры
Для провода АС-185 
=9,40мм , тогда
Взаимное волновое сопротивление (без учета влияния импульсной короны) между проводом 1 и зеркальным отображением провода 2 (Рисунок4.3) рассчитывается по формуле:
(4.5)
где 
– расстояние между проводом 1 и зеркальным отображением провода 2, относительно земной поверхности, м, 
; 
– расстояние между проводами 1 и 2, м, 
Все геометрические размеры определяются по средней высоте проводов над землей.
Геометрический коэффициент связи проводов 1 и 2 рассчитывается по формуле:
(4.6)
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
