Изоляция токонесущих элементов электроустановок рассчитана на рабочее напряжение с известным запасом диэлектрической прочности. Однако в электрических сетях возможно возникновение кратковременных режимов с повышением напряжения до значения, угрожающего нарушением диэлектрической прочности изоляции оборудования.
Напряжение такого значения называется перенапряжением. Основные виды перенапряжения — коммутационное и атмосферное.
Коммутационные перенапряжения возникают в переходном процессе при производстве оперативных переключений (например, при отключении трансформаторов и линий, при коротких замыканиях, обрыве проводов и пр.).
Атмосферные перенапряжения возникают при грозовом разряде на линию или на открытую подстанцию, непосредственно или поблизости от них. Перенапряжения, вызванные разрядом молнии, самые высокие. Наиболее опасны перенапряжения, вызванные прямым ударом молнии.
Как было указано в § 12-1, от прямых ударов молнии линии электропередачи ограждают грозозащитными тросами, располагаемыми выше основных проводов. Тем не менее, независимо от этого, электрооборудование, связанное с линиями, даже защищенное от удара молнии, может подвергнуться действию индуктированных перенапряжений, вызванных электромагнитными волнами, которые возникают в момент разряда.
Для защиты от прямых ударов молнии применяются тросовые и стержневые молниеотводы, присоединяемые к особым заземлителям (см. § 14-2), для отвода тока разряда в землю.
Тросовые молниеотводы могут состоять из одного или двух тросов, в зависимости от расположения линейных проводов.
Тросовая защита от атмосферных перенапряжений считается достаточно надежной, если грозозащитные тросы и провода образуют защитный угол α=30° (рис. 12-16).
Стержневые молниеотводы (рис. 12-17) служат для защиты зданий, открытых трансформаторных подстанций, распределительных пунктов и пр.
где р — коэффициент, р = 1 при h<30м и р— 5,b/√h при h >30 м.
Ограждаемый объект часто имеет большую площадь и для его защиты требуется несколько стержневых молниеотводов. Специальная литература содержит указания по расчету защитных зон многостержневых молниеотводящих устройств.
Импульсный ток прямого удара молнии значительно превосходит нормированный ток, отключаемый вентильными разрядниками. Ток отключения трубчатых разрядников также выше тока вентильных. Поэтому грозозащита с применением их должна быть ступенчатой.
(1/-1)
Рис. 12-17. Грозозащита стержневым молниеотводом.
1 — защищаемый объект (габарит); 2 молниеотвод; 3 —граница защитной зоны.
Защитная зона, образуемая стержневым молниеотводом, имеет форму конуса; радиус сечения его в горизонтальной плоскости на высоте определяется выражением (рис. 12-17),
Нормальная схема грозозащиты распределительных устройств и трансформаторных подстанций напряжением 35—110 кВ предусматривает защиту линейных подходов тросовыми молниеотводами, исключающими прямые удары молнии в провода. Длина защищаемого участка линии на подходе к подстанции составляет 1—2 км. Затем на подстанции до вводных выключателей устанавливают трубчатые разрядники, защищающие линейный ввод и выключатель в отключенном состоянии. Ниже, на шинах РУ, устанавливается вентильный разрядник, защищающий электрооборудование, расположенное за выключателем.
Ступени защиты РУ 6 кВ выполняются трубчатым разрядником, установленным на линейном подходе за 200 м до подстанции и вентильным разрядником на шинах подстанции (линейные подходы ВЛ 6 кВ грозоотбойными тросами обычно не защищают).
