Грозоупорность ВЛ без тросов

При прямом ударе молнии в провод ток молнии растекается по пораженному проводу в обе стороны (рис. 2), поэтому амплитуда волны перенапряжения на проводе определяется как:

.

где: Zпр — волновое сопротивление провода (? 300 Ом),.

Iм — ток молнии.

При коронировании увеличивается емкость провода и, соответственно, уменьшается Z.

На ЛЭП с металлическими опорами импульс перенапряжения с амплитудой U воздействует на изоляцию провода на опоре. При Iм = 5 — 10 кВ создаются перенапряжения, достаточные для перекрытия гирлянды изоляторов.

На ЛЭП при Uн 220 кВ часто используются деревянные опоры. Для ориентировочных расчетов дополнительную импульсную прочность деревянной траверсы принимают 100 кВ на 1 м пути разряда по этой траверсе (рис. 2). На линиях с деревянными опорами перекрытие происходит по пути: гирлянда-траверса-гирлянда.

Рис. 2 Удар молнии в провод линии на деревянных опорах

Импульс на пораженном проводе индуктирует напряжение на соседнем проводе в соответствии с коэффициентом электромагнитной связи K.

Между проводами возникает напряжение:

.

где: К — коэффициент связи между проводами с учетом импульсной короны (К = 0,25 — 0,4).

Вероятность перекрытия линейной изоляции Рпер рассчитывается по критическому значению тока молнии.

Критический ток молнии для ВЛ на металлических и железобетонных опорах:

;

для ВЛ на деревянных опорах:

.

Малое число отключений ВЛ на деревянных опорах без тросов обеспечивается за счет низкого значения коэффициента перехода импульсного перекрытия в силовую дугу. В случае металлических опор разрядный промежуток уменьшается до длины одной гирлянды, что увеличивает как коэффициент, так и вероятность перекрытия изоляции Pпер.

После перекрытия изоляции пораженного провода в путь тока вместо Zпр/2 включается сопротивление заземления опор. На соседних проводах наводится потенциал:

.

Перекрытие второго провода произойдет, если:

Iкр U50% / Rи (1 — К).

Вероятность перекрытия тем меньше, чем ниже сопротивление Rи. Поэтому на ВЛ-35 кВ на железобетонных опорах без тросов нужны дополнительные заземлители для уменьшения сопротивления заземления опоры Rи. При ударах вблизи линии возникают также индуцированные перенапряжения:

.

где: Uи. э — электрическая составляющая; Uи. м — магнитная электрическая составляющая.

Не только прямой удар молнии, но и индуктированные перенапряжения также опасны для ВЛ-35 кВ (рис. 3).

Рис. 3. К оценке индуктированных перенапряжений

.

где: Kэ — коэффициент пропорциональности, уменьшающий при возрастании скорости главного разряда и имеющий размерность сопротивления; hср — средняя высота подвеса провода; b — расстояние от провода до точки удара молнии.

Изменения магнитного потока при главном разряде приводит к возникновению магнитной составляющей индуктивного перенапряжения в петле опора-гирлянда-провод-земля.

Максимальное значение напряжения на гирлянде:

.

где: Kм — коэффициент, возрастающий с увеличением скорости главного разряда.

Максимальное значение индуктированного напряжения равно:

.

Сумма Кэ + Кэ? 25 — 36 Ом.

Индуцированные перенапряжения могут превышать импульсную прочность линии 35 кВ (U50% = 350 кВ) и линий 110 кВ (U50% = 700 кВ).

грозовой электропередача грозоупорность тросовый.