Внешние перенапряжения и молниезащита Молния – электрический разряд в атмосфере

облако-земля, облако-облако
Типовые параметры молниевых разрядов:
напряжение более 10-1000 Мв
Разрядный ток

Стандартизированная форма импульса тока молнии

T1=10 мкс T1=350 мкс

Пример реальной осциллограммы тока молнии

Полярность: отрицательные токи молнии преобладают

Главные параметры молниевого разряда

Повторные разряды следуют за первым и отличаются существенно более коротким фронтом
τ ᵙ 0.6 мкс, при вдвое меньшей длительности импульса . Средняя полная длительность молниевого разряда 0.3 с

К.Бергер, 2. Е.Гарбагнатти 3. Аппроксимация p=exp(-I/60)
Статистические данные о длительности

Интенсивность грозовой деятельности

км земной поверхности)

n= (0.06 …0.1)Tч, Tч среднегодовое число грозовых

Число прямых ударов молнии (ПУМ) в объект за год
Sp- расчетная площадь «стягивания» молнии на объект

Одиночный сосредоточенный объект высотой h , h<150 м

Открытые наземные объекты (открытые распределительные устройства - ОРУ)

l, b – длина и ширина территории объекта (м)

h – высота молниеотводов или объекта при их отсутствии (м)

км длины и на 100 грозовых часов
Отражение и преломление волн

2. Конец линии замкнут на землю

в точке удара до 100 кА , напряжение до 10

них кратковременных перенапряжений, которые могут вызвать обратные перекрытия с заземленных

Схема обратного перекрытия изоляции при ударе молнии в опору

связи канала молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети.
Напряжение

Распространяется по проводу в обе стороны в в виде волны напряжения

Изменение магнитного поля главного разряда наводит в контуре опора - провод - ближняя опора - земля ЭДС, вызывающую магнитную составляющую индуктированного напряжения

обратных перекрытий
Защита от перехода импульсного перекрытия в силовую дугу
Защита от

Обеспечение бесперебойности энергоснабжения

Критерии качества грозозащиты

1. Уровень грозоупорности. Наибольший расчетный ток Iм, возникающий вследствие прямого удара молнии, не приводящий к перекрытию изоляции

2. Кривая опасных токов молнии. Учет влияния комбинации параметров молнии Iм и I'м,

3. Показатель надежности грозозащиты. Число лет безаварийной работы τ

с последующим перекрытием с провода на опору или между проводами
2)

Суммарное число грозовых отключений в год

землю вблизи ВЛ
Удар в ВЛ
Индуктированные перенапряжения
Удар в провод
Удар в опору
Удар

Перенапряжения безопасные для изоляции

Импульсные перекрытия изоляции

Дуга не устанавливается

Устойчивая дуга

Успешное АПВ

Неуспешное АПВ

Грозовое отключение линии

защиты
Вероятность перекрытия гирлянды
Вероятность зажигания силовой дуги
Вероятность успешного АПВ
Вероятность прорыва молнии

провода
- закон распределения разрядных напряжений гирлянды
-расчетный ток молнии

Грозоупорность
-импульсная электрическая прочность

напряжения вдоль пути перекрытия
- суммарная длина пути импульсного перекрытия
Вероятность успешного

Сети 3 … 35 кВ PАПВ = 0.5
Сети 110 … 500 кВ PАПВ = 0.7-0.8

провод
-вероятность попадания молнии в опору
или трос вблизи опоры

-вероятность обратных

При опора замещается индуктивностью

Индуктивность заземлителя

Схема замещения для расчет тока опоры при ударе молнии в ее вершину до прихода отраженных волн!!!!

Эффект ответвления тока
в грозотрос

Обычно

На фронте импульса t< τ напряжение в вершине опоры

обратного перекрытия гирлянды:
Напряжение приложенное к гирлянде изоляторов превышает разрядное напряжение,

молнии в вершину опоры или грозотрос:
Образование короны на тросе
Отраженные

Аппроксимация кривой опасных волн

Две точки для определения параметров

:

берутся при

Вероятность перекрытия гирлянды при

a=0.04 1/кА b=0.08мкс/кА

связи канала молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети.
Напряжение

Распространяется по проводу в обе стороны в в виде волны напряжения

Изменение магнитного поля главного разряда наводит в контуре опора - провод - ближняя опора - земля ЭДС, вызывающую магнитную составляющую индуктированного напряжения

Отключения при ударе молнии вблизи линии

перенапряжений с превышающих Uинд за T грозовых часов
Результат расчета для

Число отключений от индуктированных перенапряжений

Для линий класса 220 кВ и выше индуктированные перенапряжения не опасны

эксплуатации

грозозащитных тросов с достаточно малыми углами защиты
-снижение импульсного сопротивления заземления

-повышение импульсной электрической прочности изоляции (диэлектрические опоры и траверсы)

-применение автоматического повторного включения АПВ

Наибольшая поражаемость имеет место на двухцепных ВЛ с опорами башенного типа

путей отвода тока молнии, снижая сопротивление опоры

кВ?
- слабая интенсивность грозовой деятельности T

- местность с большими гололедными отложениями на проводах и тросах – риск обрыва троса

- агрессивная внешняя среда, вызывающая ускоренную коррозию троса

-горная местность с наличием возвышение местности для приема молнии

-линии на деревянных опорах вследствие высокой импульсной прочности их изоляции