Protecția la trăsnet a liniilor electrice aeriene

O linie electrică aeriană este cel mai lung element al sistemului electric. Este, de asemenea, cel mai comun element al sistemului și cel mai des lovit de fulger. Statisticile privind accidentele sistemului de alimentare arată că 75-80% din întreruperile de urgență ale liniilor electrice aeriene sunt legate de întreruperi de trăsnet.

Fizica descărcării fulgerelor

Fulger - un tip de descărcare de gaz cu o lungime foarte mare a scânteii. Lungimea totală a canalului de fulgere ajunge la câțiva kilometri, iar o parte semnificativă a acestui canal este situată în interiorul norului de tunete.

Pentru ca o furtună să apară, în primul rând, curenți ascendenți puternici și, în al doilea rând, umiditatea necesară a aerului în zona furtunilor.

Curenții ascendenți apar din cauza încălzirii straturilor de aer adiacente suprafeței pământului și a schimbului de căldură indus termic al acestor straturi cu aer mai rece la altitudini mari.

În nor se formează mai multe acumulări de sarcini, izolate unele de altele (în partea inferioară a norului se acumulează încărcături cu polaritate negativă), fulgerele sunt de obicei multiple, adică. constă din mai multe descărcări unice care se dezvoltă pe aceeași cale.

Mecanismul exact de separare a sarcinii într-un nor de tunete este încă în mare parte neclar. Cu toate acestea, observațiile arată că separarea sarcinii coincide cu înghețarea picăturilor de apă într-un nor.

Numărul permis de întreruperi ale liniilor electrice aeriene ca urmare a fulgerelor

Studiul de fezabilitate arată că este imposibil ca liniile electrice aeriene să fie absolut rezistente la trăsnet... Trebuie să presupunem în mod deliberat că liniile electrice aeriene vor fi oprite de un număr limitat de ori pe an. Sarcina de protecție împotriva trăsnetului a liniilor electrice este de a minimiza numărul de întreruperi ale trăsnetului.

Numărul permis de suspendare a liniilor electrice aeriene pe an și oprirea suplimentară este determinat de condițiile:

a) alimentare fiabilă pentru consumatori,

b) funcționarea fiabilă a comutatoarelor care se deplasează către liniile electrice aeriene și se calculează prin formula:

unde nadditional — numărul de întreruperi admisibile ale alimentării pe linie pe an nadd ≤ 0,1 în absența redundanței și nadd ≤ 1 dacă este disponibilă redundanță), β — rata de succes APV egală cu 0,8-0,9 pentru liniile de 110 kV și mai sus pe suporturile metalice si din beton armat.

Reînchiderea automată (AR) poate menține linia în funcțiune, deoarece cazurile de defecțiune a izolației suporturilor de arc sunt destul de rare. În acest caz, fulgerul nu va fi însoțit de o întrerupere a curentului.În cazul eșecului reconectarii automate, va avea loc o oprire completă a liniei de alimentare.

Trebuie remarcat faptul că utilizarea frecventă a reînchiderii automate complică funcționarea întrerupătoarelor, care în acest caz necesită o revizuire extraordinară. Pe baza acestui lucru, este permisă oprirea suplimentară = 1 — 4, în funcție de tipul de comutatoare. Pentru liniile critice, acest număr de călătorii ar trebui redus.

Numărul estimat de lovituri de fulgere pe liniile electrice aeriene

Numărul așteptat de întreruperi de fulgere pe linie este determinat în principal de intensitatea activității fulgerelor în zona traseului liniei. Pe baza cifrelor medii, se acceptă în general că 0,067 lovituri de fulgere au loc la 1 km de suprafața pământului într-o oră de furtună... Având în vedere că linia colectează toate loviturile dintr-o fâșie de lățime 6h (h este înălțimea medie a unui suspensie de cablu sau cablu), numărul de N lovituri de fulger pe o linie de lungime l pe an este

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

unde n este numărul de ore de furtună pe an.

Numărul de suprapuneri în izolarea liniilor electrice aeriene este determinat de formulă

ntape = n NS Pcloth,

unde Pln — probabilitatea de suprapunere a izolației liniei la un curent de trăsnet dat.

Nu orice suprapunere a izolării impulsurilor este însoțită de o oprire a liniei, deoarece declanșarea necesită trecerea unui arc de impuls către arcul de alimentare. Probabilitatea de tranziție depinde de mulți factori, iar în calculele de inginerie se obișnuiește să o determine prin gradientul tensiunii de funcționare de-a lungul căii de suprapunere EСр = Urob / Lband, kV / m.

Pentru liniile pe suporturi din lemn cu goluri lungi, probabilitatea trecerii la un arc pulsat h este determinată de formula

Pentru liniile pe suporturi metalice și din beton armat, h = 0,7 pentru tensiunea de linie de până la 220 kV și h = 1,0 pentru tensiunea nominală de 330 kV și mai mult.

Înmulțind nlent cu un factor η, este posibil să se calculeze numărul așteptat de lovituri de fulger pe linie pe an

În practica ingineriei, numărul specific de ruperi de linie nNumărul de întreruperi la 100 km de linie care trece printr-o zonă cu 30 de ore de furtună pe an este de obicei utilizat:

Pentru a reduce numărul de lovituri de fulger pe linie, puteți:

• reducerea probabilității de suprapunere a izolației în timpul loviturilor de trăsnet, care se realizează de obicei pe liniile electrice aeriene cu suporturi metalice prin suspendarea paratrăsnetului de firul de contact și prin asigurarea rezistenței de împământare la impulsuri scăzute a suporturilor și cablurilor;

• extinde calea de suprapunere cu un gradient de tensiune de operare scăzut, ceea ce reduce coeficientul h al tranziției arcului de impuls la arcul de putere. Acesta din urmă se execută pe linii electrice aeriene cu suporturi din lemn.

Efectul performanței de protecție împotriva trăsnetului

Linii electrice aeriene pe suporturi metalice (beton armat) fără fir de împământare.

Când firul este lovit în punctul de impact, este activată o rezistență egală cu jumătate din impedanța caracteristică a firului Z.