Для защиты линий традиционных конструкций с относительно большими расстояниями между фазами (D=1,2-1,5 м) от индуктированных перенапряжений при использовании изоляторов ШФ10-Г может быть рекомендована схема установки разрядников на разноимённые фазы на разных опорах, т. е. на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй опоре разрядник устанавливается на фазу В, на третьей опоре - на фазу С и т. д. (см. рис. 6.16).
Рис. 6.16. Схема установки разрядников по линии на разноимённые фазы
При воздействии индуктированных перенапряжений перекрываются разрядники, установленные на соседних опорах на разноимённых фазах. При этом образуется электрический контур, включающий в себя два сопротивления заземления опор. По контуру протекает ток междуфазного замыкания. Благодаря наличию сопротивлений заземления опор, ток ограничивается до значений, не превышающих 200 А. В этом случае для успешного гашения дуги сопровождающего тока длина перекрытия одного РДИ должна быть 0,8 м.
Рассмотрим схему ВЛ, представленную на рис. 6.16. Для упрощения рассуждений рассмотрим процессы, происходящие на двух фазах А и В. При этом положим, что разрядниками РДИ защищены изолятор фазы А на опоре № 1 и изолятор фазы В на опоре №2.
На рис. 6.17 графическим образом представлена картина развития перенапряжения на ВЛ.
Рис. 6.17. Вольт-секундные характеристики изолятора и разрядника для расчёта координации срабатывания разрядников, установленных на разных опорах
Предполагаем, что индуктированные перенапряжения на проводах обеих фаз в зонах опоры №1 и опоры №2 одинаковы и изменяются по закону линейного нарастания с крутизной а
(6.18)
В момент времени tp происходит срабатывание разрядников на обеих опорах. Для конкретности рассмотрим происходящие процессы на опоре № 1 (на опоре №2 ситуация аналогична). Напряжение на изоляторе незащищённой фазы В с учётом (6.15) и (6.18) равно
(6-19)
В момент времени tр (см. рис. 6.17) начинается распространение волн среза напряжения по проводу фазы А от опоры № 1 к опоре №2 и соответственно по проводу фазы В от опоры №2 к опоре № 1 (см. рис. 6.16).
Если время пробега этих волн между опорами будет превышать время, достаточное для нарастания перенапряжения на изоляторе фазы В на опоре № 1, и на изоляторе фазы А на опоре №2 до величины разрядного напряжения изолятора, то произойдет их перекрытие. Если же волны среза напряжения успеют распространиться между опорами до этого момента, то перенапряжение на рассматриваемых изоляторах резко снизится, и их перекрытия не произойдет, что будет означать выполнение разрядниками заданной защитной функции.
В соответствии с принятой расчетной моделью условие неперекрытия изоляторов при индуктированном грозовом воздействии можно выразить соотношением:
где
- время пробега волны напряжения между соседними опорами;
lпр - длина пролёта;
vв≈300 м/мкс - скорость распространения электромагнитной волны вдоль линии.
Из (6.20) можно определить критическую длину пролёта
Если фактическая длина пролёта на линии меньше, чем критическая длина пролёта, то обеспечивается защита от индуктированных перенапряжений.
Вольт-секундные характеристики изолятора и разрядника описываются формулами (6.9). Для нахождения параметров tиз и tр необходимо решить системы уравнений, которые соответствуют рис. 6.17:
для разрядника и для изолятора где
- коэффициенты из табл. 6.2 для разрядника и изолятора соответственно.
Из (6.22) получим
Подставляя (6.23) в (6.21), получим формулу для критической длины пролёта
)
Как видно из (6.24), критическая длина пролёта зависит от параметров вольт-секундных характеристик γρ, δρ, γиз, δиз разрядника и изолятора, крутизны воздействующего напряжения а, сопротивления заземления опор Rз, и расстояния между фазами D.
На рис. 6.18 приведены рассчитанные по (6.24) зависимости критической длины пролета lпр.кр от расстояния между фазами ВЛ при различных значениях сопротивления заземления R3 при крутизне напряжения положительной полярности α=300 кВ/мкс (H=8 м; r0=О,5 см; значения γρ, δρ, γиз, δиз взяты из табл. 6.2 для положительной полярности импульса для РДИ10-П и изолятора ШФ10-Г соответственно).
Рис. 6.18. Зависимости критической длины пролёта от расстояния между фазами ВЛ при различных сопротивлениях заземления опор
Как видно из рис. 6.18, с уменьшением расстояния между фазами, а также с увеличением сопротивления заземления опор критическая длина пролёта увеличивается. Из рис. 6.18 видно также, что во всех реальных случаях критическая длина пролёта имеет величину более 100 м. На практике средняя длина пролёта ВЛ 10 кВ составляет около 70 м, т. е. она меньше критической. Таким образом, предложенная схема установки разрядников на разноимённых фазах на разных опорах обеспечивает координированную работу разрядников РДИ10-П с изоляторами типа ШФ10-Г и защиту от индуктированных перенапряжений.
Модульный разрядник РДИ 10-М0,8 имеет вольт-секундные характеристики лучшие, чем РДИ10-П (см. табл. 6.2). Поэтому РДИ10-М0,8 могут устанавливаться аналогично для грозозащиты ВЛ 10 кВ с изоляторами типа ШФ10-Г.
