Стартовая >> Архив >> Грозозащита линии электропередачи средних классов напряжения

Грозозащита линии электропередачи средних классов напряжения

М. В. Костенко, Ю. А. Михайлов

Суммарная длина линий средних классов напряжения (3...35) кВ, несмотря на относительно небольшую длину отдельной линии, превосходит протяженность линий более высоких классов напряжения. В то же время их удельная грозопоражаемость приблизительно на порядок выше, чем у линий (110... 220) кВ, и примерно в 20 раз выше, чем у линий (330... 750) кВ. Это наносит значительный ущерб народному хозяйству в случае грозовых отключений линий средних классов. Важность этого обстоятельства возрастает при реализации Продовольственной программы в нашей стране, поскольку большая часть сельских потребителей и предприятий легкой и пищевой промышленности получает электроснабжение по воздушным линиям (3...35) кВ. Поэтому правильная оценка надежности грозозащиты таких линий является необходимым условием определения оптимальных технико-экономических вариантов их защиты.
Существующие методы оценки грозоупорности воздушных линий электропередачи [1, 2] ориентированы преимущественно на линии высших классов напряжения и недостаточно учитывают особенности сетей средних классов напряжения. К таким особенностям относятся:
а)     наличие незаземленной нейтрали сети или присоединение нейтрали к земле -через дугогасящую катушку, благодаря чему однофазные замыкания на землю практически исключаются из числа опасных режимов сети;
б)     широкое использование деревянных опор;
в)     повышенная опасность индуктированных перенапряжений.

В данной работе предложена методика расчета надежности работы линий средних классов напряжения при грозовых воздействиях с учетом указанных особенностей, а также приведены результаты расчетов применительно к некоторым типичным параметрам линий.
Прямой удар молнии. Для линий рассматриваемых классов напряжения характерно отсутствие тросовой защиты ввиду невысокой ее эффективности, поэтому расчетным случаем поражения линии прямым ударом молнии является удар молнии в фазный провод.
Появление в точке удара волны грозового перенапряжения с амплитудой, превышающей импульсную электрическую прочность фазной изоляции, еще не является, в отличие от линий сети с заземленной нейтралью, событием, при котором вероятность отключения линии становится большой. Реальную опасность представляют лишь такие разряды молнии, когда напряжение на опоре, на которой произошло однофазное перекрытие, поднимается до уровня, достаточного для обратного перекрытия с опоры на одну или две соседние фазы. Последовательность событий, рассматриваемых в расчете как грозовое отключение линии, следующая: прямой удар молнии в одну фазу — перекрытие изоляции этой фазы на ближайшей опоре — обратное перекрытие на одну или обе соседние фазы с вероятностями Рп2 или Рп3 соответственно — установление устойчивой дуги двухфазного или трехфазного замыкания с вероятностями Рд или РДΣ соответственно — неуспешное действие автоматического повторного включения с вероятностью (1—РАПВ).
Вероятность перехода импульсного двухфазного перекрытия в дугу короткого замыкания Рд может быть оценена по известной эмпирической формуле [1]: Рд ~= (1,6Uраб/lпер)—0,06, где Upa6— рабочее (линейное) напряжение на дуговом промежутке, кВ; lпер— длина пути перекрытия, см. Считая вероятности негашения двух дуг трехфазного замыкания независимыми, для вероятности перехода трехфазного перекрытия в дугу короткого замыкания получим выражение РдΣ = Рд (2 — Рд).
Вероятность успешного АПВ Рапв можно принять в соответствии с опытом эксплуатации для линий (3...10) кВ равной 0,54; для линий 35 кВ —0,7.
Удельное число грозовых отключений линии от прямых ударов молнии

где Nнум~6/hcp (hcp- средняя высота верхней фазы провода)—удельное число прямых ударов молнии на 100 км длины линии и 100 грозовых часов.
Расчеты показывают, что для линий на металлических опорах значения токов IМ2 и Iм3 существенно выше амплитуды тока молнии, при котором происходит перекрытие пораженной фазы IМ. Для линий на деревянных опорах перекрытие промежутка пораженная фаза — заземленная часть опоры немедленно создает условия для перекрытия и на соседние фазы. Поэтому для линий на деревянных опорах Рп2 = Рп3 = Pп1 = ехр(—Iм1).

Индуктированные перенапряжения.

Последовательность событий, приводящих к отключению линий (3...35) кВ от индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи от линии, та же, что и в случае прямого удара молнии. Поскольку на всех трех фазах наводятся приблизительно одинаковые индуктированные перенапряжения, перекрытия между фазами становятся возможными лишь после перекрытия одной из фаз на землю. Перенапряжения, при которых наступают двухфазные и трехфазные перекрытия, равны:

Число индуктированных перенапряжений на рассматриваемой линии, превышающих заданный уровень Uинд2, определяется по формуле

Аналогично определяется и число перенапряжений Μинд3, превышающих уровень Uинд3.
Удельное число отключений линии вследствие индуктированных перенапряжений
Рассчитанные значения удельного числа отключений линий различных типов на 100 км длины и на 100 грозовых часов приведены в таблице.

 

 

Номинальное напряжение, кВ

 

Характеристики

 

3

6

 

35

Тип опоры   

Дере
вянная

Металли
ческая

Дере
вянная

Металли
ческая

Дере-
вянная

Металли
ческая

Удельное число отключений вследствие прямых ударов молнии       

16

22

3,6

13

0.6

8

Удельное число отключений вследствие индуктированных перенапряжений .

<0.1

13

<0,1

7,3

<0,1

1,3

Суммарное удельное число отключений            

16

35

3,6

20,3

0,6

9,3

ВЫВОДЫ

- Предлагаемая методика расчета надежности грозозащиты линий (3...35) кВ позволяет более полно учесть их особенности.
- Для линий (3...35) кВ на металлических опорах число пораже ний от индуктированных перенапряжений одного порядка с числом отключений от прямых ударов молнии. Линии на деревянных опорах, по данным расчета, оказываются практически устойчивыми к воздействию индуктированных перенапряжений и имеют существенно меньшее число отключений от прямых ударов молнии. Это свидетельствует о перспективности использования изолирующих траверс и изолирующих верхних частей опоры для повышения грозоупорности линий средних классов напряжения.

 
« Взаимовлияние двухцепных воздушных линий и их воздействие на сеть   Зигзагообразное расположение нулевого провода при монтаже на ВЛ 0,4 кВ »
электрические сети