для оборудования сетей 110–1150 кВ
Uн, кВ | 110 | 150 | 220 | 330 | 500 | 750 | 1150 |
kп.р., без ОПН | 3,2 | 3,0 | 3,0 | 2,7 | 2,5 | 2,1 | 1,8 |
kп.р., при использовании ОПН | 2,3 – 2,5 | 2,4 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,0 | 1,7 – 1,8 |
Расчетное напряжение, воздействующее на изоляцию оборудования при внутренних перенапряжениях можно определить, исходя из их расчетной кратности kп.р:
. (3.6)
Грозовые перенапряжения подразделяются на перенапряжения прямого удара молнии в электрическую установку и индуктированные перенапряжения, возникающие при ударе молнии в землю или в заземленные объекты поблизости от электроустановки. При прямом ударе молнии элементы электроустановки приобретают весьма высокий потенциал, достигающий нескольких мегавольт. Индуцированные перенапряжения значительно ниже до 200—300 кВ.
В качестве основного защитного устройства еще в начале века было рекомендовано применение на линиях электропередачи заземленных тросов. Однако трос в то время рассматривался, в основном как средство для снижения индуктированных перенапряжений, значение которых весьма преувеличивалось. Защита от прямых ударов молнии считалась практически невыполнимой, да и сами удары молнии в линию редким явлением.
|
|
Для защиты трансформаторов за рубежом применялись катушки индуктивности, включаемые перед трансформатором с целью снижения крутизны фронта приходящих на подстанцию импульсов грозовых перенапряжений. В США применялись также алюминиевые и порошковые разрядники.
Результаты глубоких экспериментальных и теоретических исследований и обобщение опыта эксплуатации находили отражение в периодически выпускаемых «Публикациях МЭК». В СССР выпускались «Руководящие указания по защите от перенапряжений» (1935, 1941, 1946, 1954 гг., проекты РУ 1964, 1965 и 1975 гг., последние «Руководящие указания по защите от грозовых и внутренних перенапряжений электрических сетей 6—1150 кВ ЕЭС России», НИИПТ, 1994 г.) [1].
В настоящее время защита электрооборудования подстанций от набегающих с линий импульсов грозовых перенапряжений осуществляется с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) или вентильных разрядников (РВ). Оптимальная установка защитных аппаратов на территории подстанции рассчитывается с помощью анализаторов молниезащиты, разработанных впервые в ЛПИ, или с помощью ЭВМ.
При ударе молнии в провод линии электропередачи, или при ударе молнии в грозозащитный трос или опору и перекрытии гирлянды изоляторов (с тела опоры на провод) по проводу начинает распространяться волна, набегающая на подстанцию.
Перенапряжение, воздействующее на оборудование, определяется остающимся напряжением на разряднике и превышением напряжения ΔU12 на защищаемом объекте над оставшимся на разряднике. Значение ΔU12 существенно зависит от расстояния l12 между разрядником и защищаемым объектом и крутизны набегающей волны – a:
|
|
, (3.7)
где с – скорость света.
Расчетные значения напряжений, воздействующих на изоляцию оборудования при грозовых перенапряжениях:
, (3.8)
где Uост.разр – остающееся напряжение на разряднике при токах координации (5 кА для Uном =110-220 кВ и 10 кА для Uном ≥330 кВ); kгроз – коэффициент, учитывающий перепад напряжения ΔU12 между разрядником и защищаемым объектом.
При надлежащем ограничении крутизны набегающей волны и рациональном расположении разрядников на подстанции для силовых трансформаторов принимается kгроз =1,3–1,4.
Нелинейные ограничители перенапряжений имеют существенно меньшее остающееся напряжение при токах координации. Поэтому применение этих ограничителей позволяет существенно снизить значения воздействующих не только внутренних, но и грозовых перенапряжений.