Повышение грозоупорности воздушных линий электропередачи за счет изменения их конструкции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Могиленко, Андрей Петрович

• Могиленко, Андрей Петрович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Могиленко, Андрей Петрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ГРОЗОЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ. ПАРАМЕТРЫ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

1.1 Использование тросов для грозозащиты воздушных линий

электропередачи

1.2. Способы оценки длины защищенных подходов к подстанциям

1.3 Параметры грозовых разрядов

1.4 Методы расчета главного разряда молнии

1.5. Методы определения ожидаемого расчетного числа

грозовых отключений воздушных линий электропередачи

Постановка задачи исследований

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

2.1 Анализ влияния параметров модели главного разряда на ток молнии

2.2. Расчетная методика определения токов молнии при поражении элементов линий электропередачи

2.3. Определение выражения для расчёта изменения сопротивления канала молнии в процессе главного разряда

2.4 Расчет параметров разряда и атмосферных перенапряжений при поражении молнией опор воздушных линий электропередачи

2.5 Расчет параметров разряда и атмосферных перенапряжений при поражении молнией проводов воздушных линий электропередачи

Выводы

3. РАСЧЕТ ФОРМЫ ИМПУЛЬСА ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПРИ ПОРАЖЕНИИ МОЛНИЕЙ ФАЗНЫХ ПРОВОДОВ

3.1 Методика расчета импульса грозового перенапряжения на одиночном коронирующем проводе

3.2 Методика расчета импульса грозового перенапряжения на

проводе в многопроводной системе

Выводы

4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЛЭП НА ПАРАМЕТРЫ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

4.1 Расчет параметров грозового разряда и атмосферных перенапряжений при поражении проводов однофазных воздушных линий электропередачи

4.2 Расчет параметров грозового разряда и атмосферных перенапряжений при поражении проводов многофазных

воздушных линий электропередачи

Выводы

5. ИССЛЕДОВАНЕЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НА ЧИСЛО ГРОЗОВЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ЗАЩИЩЕННЫХ ПОДХОДОВ К ПОДСТАНЦИЯМ

5.1 Расчёт вероятности перекрытия линейной изоляции при поражении молнией опор воздушных линий электропередачи

5.2 Расчёт вероятности перекрытия линейной изоляции при поражении молнией фазных проводов воздушных линий электропередачи

5.3 Расчёт вероятности перекрытия линейной изоляции при поражений молнией грозозащитных тросов воздушных линий

электропередачи

5.4 Анализ влияния конструкции воздушных линий электропередачи на ожидаемое число грозовых отключений

5.5 Методика расчёта перенапряжений на изоляции

оборудования подстанций при набегании импульсов с ВЛЭГТ

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Результаты расчётов максимальных значений крутизны и тока молнии при поражении опор ВЛЭП при различных значениях импульсного сопротивления заземления опор и погонного

заряда лидера молнии

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Результаты расчётов параметров импульсов грозовых

перенапряжений в различных точках ВЛЭП

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты расчётов ожидаемого числа грозовых отключений

ВЛЭП различных классов напряжений

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение грозоупорности воздушных линий электропередачи за счет изменения их конструкции»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие электроэнергетики сопровождается строительством новых и модернизацией действующих линий электропередачи и подстанций. Значительная доля затрат на строительство воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) и открытых подстанций связана с их грозозащитой. Основными элементами грозозащиты ВЛЭП являются тросы, монтируемые по всей длине или на подходах к открытым распределительным устройствам (ОРУ) подстанций. Вопрос о целесообразности установки тросовой защиты по всей длине линии для вновь сооружаемых или реконструируемых ВЛЭП должен основываться на расчетах грозоупорности линий. Однако результаты расчетов часто не согласуются с данными, полученными при эксплуатации.

Вероятность повреждения электрооборудования подстанций от набегающих с ВЛЭП импульсов атмосферных перенапряжений значительно снижается при использовании тросовой защиты на подходах к подстанциям. В настоящее время отсутствуют методы определения длины защищенного тросами подхода к подстанции, одновременно учитывающие конструкцию ВЛЭП, схему подстанции, наличие на подстанции и линии нескольких комплектов разрядников, а также форму грозового импульса и другие факторы.

Вследствие этого актуальными являются задачи:

- анализ расчетных методов определения ожидаемого числа грозовых отключений ВЛЭП;

- совершенствование расчетного метода определения грозоупорности ВЛЭП;

- обоснование установки тросовой защиты по всей длине ВЛЭП и на подходах к подстанциям;

- исследование влияния конструкции линий на показатели их грозоупорности.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка расчетных способов определения показателей грозо-упорности различных конструкций ВЛЭП и выявление конструктивных факторов, обеспечивающих максимальный уровень грозоупорности линий электропередачи.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решаются следующие основные задачи:

1. Определение причин расхождения результатов расчетов числа грозовых отключений линий электропередачи с эксплуатационными данными на основе анализа известных методов расчета атмосферных перенапряжений на изоляции ВЛЭП.

2. Выявление основных факторов, определяющих параметры главного разряда молнии и разработка расчетного метода определения вероятности появления токов молнии с заданными максимальным значением и крутизной при поражении элементов конструкции ВЛЭП.

3. Разработка методики определения грозовых перенапряжений на различных элементах конструкции ВЛЭП с использованием известной математической модели главного разряда молнии.

4. Расчет формы импульсов грозовых перенапряжений в точке поражения молнией провода линии с учетом его коронирования.

5. Разработка методики расчета деформации формы импульсов грозовых перенапряжений при распространении их вдоль провода линии.

6. Исследование влияния конструкции ВЛЭП на форму импульса грозового перенапряжения в точке удара молнии и на интенсивность его деформации при распространении вдоль линии.

7. Расчёт числа грозовых отключений ВЛЭП различных конструкций.

8. Разработка способа определения длины защищенных тросовых подходов к подстанциям, основанного на математическом моделировании процессов, происходящих при разряде молнии в линию электропередачи и при распространении импульсов перенапряжений вдоль проводов ВЛЭП.

Научная новизна проведенных исследований заключается в создании комплекса расчетных методик, реализованного в виде расчетных программ и позволяющего разрабатывать мероприятия по совершенствованию грозозащиты ВЛЭП. С этой целью:

1. Впервые предложено использовать в качестве независимого исходного параметра при расчетах атмосферных перенапряжений линейную плотность объемного заряда лидерной стадии разряда молнии.

2. Разработана методика расчета вероятности появления токов молнии с различными максимальными значениями при поражении элементов конструкции ВЛЭП, позволяющая учесть электрические параметры пораженного объекта. На основании вычислительных экспериментов выявлены факторы, влияющие на параметры импульса тока молнии.

3. Разработана методика расчета импульсов грозовых перенапряжений на изоляции ВЛЭП при поражении опор, а также фазных проводов и грозозащитных тросов, с учетом их коронирования и влияния соседних проводов и тросов.

4. Разработана методика расчета деформации импульсов грозовых перенапряжений при распространении их вдоль пораженной ВЛЭП, основанная на решении уравнения баланса энергий при развитии стримерной короны и позволяющая проводить оценку изменения формы импульса перенапряжений при перемещении его вдоль линии.

5. Впервые показано, что повышение грозоупорности электропередач может быть обеспечено путем снижения габаритов ВЛЭП, увеличения сечения фазных проводов, радиуса их расщепления и числа составляющих расщепленного провода.

Практическая ценность предлагаемой работы заключается в следующем:

1. Показано, что повышение грозоупорности ВЛЭП без тросов может быть обеспечено путем изменения их конструкции, связанного с уменыде-

нием габаритов линии и увеличением размеров их фазных проводов при их неизменном общем сечении.

2. Показано, что длина защищенного тросами подхода к подстанциям может быть уменьшена по сравнению с принятой в настоящее время.

3. Разработан комплекс расчетных методик оценки параметров грозо-упорности ВЛЭП и подстанций, реализованный в виде расчетных программ.

Реализация результатов работы. В энергосистемах "Ивэнерго", "Ниж-новэнерго" и "Пензаэнерго" внедрены и используются методики и программы, разработанные по материалам диссертационной работы:

- системы расчета грозоупорности ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения,

- программа расчета длины защищенных подходов к подстанциям.

Акты внедрения расчетных методик и программ для ЭВМ прилагаются к диссертации.

Достоверность результатов в части разработок моделей и алгоритмов определения числа грозовых отключений ВЛЭП подтверждена сопоставлением результатов расчета с данными опыта их эксплуатации. Достоверность результатов в части разработок моделей и алгоритмов определения длин защищенных тросовых подходов к подстанциям подтверждена сопоставлением результатов расчета с данными теоретических и экспериментальных исследований, полученных другими авторами, а также экспериментами на физических моделях подстанций.

Автор защищает:

1. Методику расчета вероятности тока молнии с заданным максимальным значением при поражении различных элементов конструкции ВЛЭП, использующую в качестве исходного параметра погонный заряд лидерной стадии развития молнии.

2. Методику расчета вероятности опасных атмосферных перенапряжений на изоляции ВЛЭП различных конструкций.

3. Методику определения ожидаемого числа грозовых отключений ВЛЭП с использованием результатов расчета атмосферных перенапряжений.

4. Методику расчета деформации импульсов атмосферных перенапряжений при их движении вдоль ВЛЭП в результате коронирования проводов и тросов, основанную на решении уравнения баланса энергий.

5. Способ расчета длины защищенного тросового подхода к ОРУ подстанции, учитывающий конструкцию ВЛЭП, схему подстанции, наличие на подстанции и линии нескольких комплектов разрядников, а также результаты расчетов импульсов грозовых перенапряжений на линейной изоляции.

Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные разделы обсуждались на научных конференциях: 22-я международная конференция по молниезащите, Будапешт, 1994; международной научно-технической конференции 'VI Бенардосовские чтения' Иваново, 1994; научном семинаре по теоретической электротехнике, Иваново, ИГЭУ, 1995; научном семинаре 'Управление режимами электроэнергетических систем' памяти Д.П. Ледянкина, Иваново, ИГЭУ, 1995 г., международной научно-технической конференции 'VIII Бенардосовские чтения', Иваново, ИГЭУ, 1997 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ [58, 75-82]. Работа проводилась в рамках госбюджетной межвузовской научно-технической программы "Повышение надежности, экономичности и экологичности энергетической системы России" и хоздоговорной работе "Определение допустимого числа отключений ВЛ 110-220 кВ с учетом характеристик потребителей и удельного сопротивления грунта по трассам линий", ИГЭУ, 1995 г..

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 83 наименований и 4 приложений. Основной материал изложен на 158 страницах машинописного текста.

Работа содержит 78 иллюстраций, 17 таблиц. Общий объем работы составляет 172 страницы.

В первой главе приводится анализ данных об эффективности тросовой защиты линиях электропередачи, о современных методах определения ожидаемого числа грозовых отключений ВЛЭП и моделирования главного разряда молнии, о способах расчета деформации импульсов перенапряжений при их движении вдоль линий. Во второй главе предложен метод расчета вероятности появления токов молний и атмосферных перенапряжений, воздействующих на изоляцию пораженных ВЛЭП. В основу метода положена математическая модель процесса нейтрализации объемного заряда лидера при ударе молнии в элементы конструкции ВЛЭП, основанная на решении уравнения баланса энергий. В третьей главе предложена методика расчета формы импульса грозового перенапряжения на линейной изоляции однофазной ВЛЭП без тросов и трехфазной ВЛЭП с тросами в точке удара молнии, а также методика расчета деформации импульс при его распространении вдоль ВЛЭП, основанные на определении потерь энергии на ионизацию воздуха вблизи провода. В четвертой главе проведен анализ влияния конструкции ВЛЭП на параметры импульсов грозовых перенапряжений. Показано, что изменением конструкции ВЛЭП можно регулировать грозоупорность линии. В пятой главе проведены исследования влияния конструкции ВЛЭП на вероятность перекрытия ее изоляции при поражении молнией опор, фазных проводов и грозозащитных тросов. Оценка грозовых перенапряжений проводилась с использованием предложенных в диссертационной работе методик. Предложен метод оценки длины защищенного тросами участка линии на подходе к подстанции. В приложениях приведены расчетные данные о параметрах грозового разряда, перенапряжениях на различных элементах конструкций воздушных линий электропередачи, и числе грозовых отключений ВЛЭП различных классов напряжения.

1. СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ГРОЗОЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ. ПАРАМЕТРЫ

ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

1.1 Использование тросов для грозозащиты воздушных линий электропередачи

Воздушные линии электропередачи (ВЛЭП), как и все оборудование электроэнергетических систем, защищают от воздействия молний. Основным элементом грозозащиты линии являются тросы, монтируемые на опорах выше фазных проводов. Линии на металлических и железобетонных опорах защищаются, как правило, по всей длине, линии на деревянных опорах и опорах из изоляционного бетона - только на некоторой части (обычно на подходах к подстанциям) [1]. Опыт эксплуатации показывает, что наличие на ВЛЭП грозозащитных тросов снижает количество их отключений в результате поражения молнией в несколько раз. По оценкам [817] число грозовых отключений ВЛЭП 110 - 220 кВ на металлических и железобетонных опорах, приведенное на 100 км и 100 грозовых часов, составляет в среднем 0,2 -1,4 и 4 -12 раз в год соответственно для линий с тросами и без них.

Однако установка на ВЛЭП грозозащитных тросов имеет ряд серьезных недостатков:

1) Тросы значительно увеличивают стоимость сооружения линий. Стоимость тросовой защиты линий электропередачи достигает 25% стоимости опор [16].

2) Наличие троса на ВЛЭП с опорами из дерева или изоляционного бетона снижает уровень их грозоупорности [3, 7]. Это объясняется тем, что при поражении молнией линий с тросами и без них перекрытие, приводящее к их отключению, имеет различные траектории. При отсутствии троса перекрытие происходит между фазами, а линиях с тросом - между фазой и

заземляющим трос спуском, то есть по меньшему пути (рис. 1.1), что соответствует меньшему уровню грозоупорности линии.

3) Нередки случаи обрывов тросов в результате коррозии, являющиеся одной из причин отключений ВЛЭП. Такие неполадки с тросами приводят в среднем к одному устойчивому отключению в год на 1000 км линии, что соизмеримо с аварийностью гирлянд [9, 16, 21-27]. Длительность перерыва электроснабжения в результате обрыва троса значительна, замена тросов связана с дополнительными затратами из-за вывода поврежденной линии в ремонт.

Рис. 1.1. Иллюстрация к определению траектории перекрытия, приводящего к отключению ВЛЭП, при поражении молнией линии с тросами (а) и без них (б). 1 - фазные провода; 2 - стойка опоры; 3 - траверса опоры; 4 - гирлянда изоляторов; 5 -грозозащитный трос; 6 - заземляющий спуск; 7 - траектория перекрытия

Приведенные данные свидетельствуют о том, что монтаж грозозащитных тросов на ВЛЭП не всегда целесообразен. Неоднозначность в решении вопроса о необходимости монтажа на ВЛЭП грозозащитных тросов нашла свое отражение в практике эксплуатации электрических сетей и в нормативных документах.

В некоторых энергосистемах (Свердловской, Ставропольской и Северокавказской) на основе обработки статистических данных были приняты решения производить замену грозозащитйых тросов в плановом порядке только на подходах к подстанциям и открытым распределительным устройствам (ОРУ) электростанций. На остальных участках демонтированный после повреждения трос решено не восстанавливать [9, 11, 16, 17]. Правила устройства электроустановок [1] в некоторых случаях (в районах с числом грозовых часов в году менее 20 и независимо от продолжительности гроз на участках с расчетной толщиной стенки гололеда более 20 мм или удельным сопротивлением грунта более 1000 Омм) также допускают сооружение ВЛЭП 110-500 кВ на металлических и железобетонных опорах без тросов. Однако принятые решения и представленные рекомендации до сих пор не получили должного теоретического обоснования. При этом очевидно, что вопрос о необходимости тросовой защиты должен решаться для каждой конкретной линии с учетом ее конструкции и класса напряжения.

Решение о необходимости монтажа или обновления тросовой защиты на ВЛЭП должно основываться на сравнении экономической эффективности мероприятий по тросовой защите и ущерба, связанного с грозовым отключением линии. Для оценки ущерба необходимо знать удельные число обрывов тросов п05р. Экономическая эффективность тросовой защиты

связана с уменьшением числа грозовых отключений ВЛЭП - N0™ в результате ее монтажа. Определение величины п0бр возможно только на основе

статистических данных, так как создание расчетной методики затруднено из-за большого количества факторов, влияющих на процесс старения тросов. Определение грозоупорности линий электропередачи (величины N0™) возможно как на основе статистических данных, так и расчетным путем. Расчетный вариант представляется более предпочтительным, так как имеет меньшую трудоемкость (не требует в каждом отдельном случае сбора статистических данных по отключениям ВЛЭП или группы ВЛЭП со сходными параметрами).

Расчетные методы определения экономической эффективности грозозащиты ВЛЭП предложены в [5, 16]. Ожидаемое число грозовых отключений в них предлагается определять по известным методикам [1, 3-7, 16]. Однако результаты расчетов числа N ОТКл по этим методикам значительно превышают эксплуатационные данные [9, 16, 21-27] (табл.1.1). Вследствие этого методы [5, 16] не могут использоваться в эксплуатации и требуют уточнения.

Таблица 1.1 Данные по отключению ВЛЭП с тросами различных классов

напряжения приведенные на 100 км и 100 гр. часов без учета АПВ

Номинальное напряже- Расчетное удельное Удельное число отклю-

ние ВЛЭП. число отключений. чений, полученное на

основе эксплуатацион-

ных данных.

110 6-12 0,2-1,4

220 3

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости совершенствования расчетных методов определения N откл числа грозовых отключений ВЛЭП. Вновь предлагаемые методы должны быть основаны на решении вопроса о необходимости защиты линий тросами. В свою очередь вопрос о необходимости тросовой защиты линии может быть решен только на основании анализа параметров главного разряда молнии и условий распространения вдоль линии импульсов грозовых перенапряжений.

1.2. Способы оценки длины защищенных подходов к

подстанциям

Частным случаем исполнения тросовой защиты ВЛЭП являются защищенные тросами участки линий электропередачи на подходах к подстанциям.

При поражении молнией линии электропередачи вдоль проводов распространяются импульсы перенапряжений, способных даже на большом удалении от места прямого удара нанести ущерб изоляции линии и оборудования подстанций. Потенциал провода при ударе молнии может достигать десятков мегавольт, что приводит к возникновению вокруг него ионизационных процессов (коронирования). Коронный разряд в этом случае развивается в стримерной форме. В результате тепловых потерь на стри-мерную корону при движении импульсов грозовых перенапряжений вдоль проводов ЛЭП их форма изменяется - максимальное напряжение снижается, а фронт удлиняется [2, 3, 6, 7]. Минимальная длина линии от подстанции, при прохождении которой импульс перенапряжений с прямоугольным фронтом и с максимальным значением, равным напряжению перекрытия гирлянды изоляторов ВЛЭП, приобретёт крутизну фронта, безопасную для изоляции оборудования подстанции, называется опасной зоной [1]. Опасную зону защищают тросами так, чтобы исключить прорывы молний на провода. Защищенный тросами участок называют тросовым или защищенным подходом. Рекомендации по определению длин тросовых подходов неоднозначны (табл. 1.2) и требуют обоснования в каждом конкретном случае.

Выбор при расчете длин защищенных подходов импульсов с указанными характеристиками объясняется тем, что в соответствии с [2, 3, 6, 7, 44 и др.] импульсы перенапряжений с наибольшей крутизной фронта возникают при обратных перекрытиях гирлянд изоляторов на опорах. Однако,

по данным [2-7, 29, 44], перенапряжения с очень большой крутизной могут возникать не только при обратных перекрытиях. При поражении фазных проводов ВЛЭП разряды последующих компонент молний так же приводят к появлению перенапряжений с очень крутым фронтом.

Таблица 1.2. Рекомендуемые длины защищенных подходов ВЛЭП по данным [1]

Номинальное напряжение ВЛ, кВ Длины защищаемого подхода с повышенным защитным уровнем ВЛ на портальных опорах с двумя тросами, км Длины защищаемого подхода с повышенным защитным уровнем ВЛ на одностоечных опорах, км

35 0,5-2 1-2

110 1-3 1-3

150 2-3 2-3

220 2-3 2-3

330 2-4 2-4

500 3-4 -

При расчете длин защищенных подходов необходимо учитывать еще одно важное обстоятельство. Существующие методы их расчета предполагают использование импульсов косоугольной формы как в начале подхода, так и при воздействии его на оборудование подстанции. Однако форма атмосферных перенапряжений отличается от косоугольной и имеет более плавный характер. Это обстоятельство должно учитываться при расчете перенапряжений на изоляции оборудования подстанции. Кроме того, при перемещении вдоль линии импульс перенапряжения деформируется. Деформация импульса перенапряжений происходит при напряжении, большем начального напряжения короны провода. Вследствие этого импульсы, воздействующие на изоляцию подстанционного оборудования имеют

сложную форму. На рис.1.2 представлены результаты экспериментов по определению деформации импульсов перенапряжений при движении вдоль проводов ВЛЭП по данным [61, 62].

кВ

1400 1200 1000 800 600 400 200 о

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Могиленко, Андрей Петрович

Выводы

1. Разработанные методики расчета показателей грозоупорности при поражении молнией опор, проводов и тросов ВЛЭП, методики расчета напряжения на элементах оборудования подстанций и определения длины защищенного подхода могут использоваться для оценки эффективности тросовой защиты ВЛЭП.

2. Грозоупорность ВЛЭП можно регулировать изменением ее конструкции. Наибольшую грозоупорность имеют компактные ВЛЭП.

3. Рекомендации ПУЭ о длинах защищенных подходов ВЛЭП могут быть пересмотрены в сторону их уменьшения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований разработаны методики, которые позволяют оценивать показатели грозоупорности воздушных линий электропередачи и подстанций и совершенствовать их конструкцию с целью снижения числа грозовых отключений. В диссертации разработаны:

1. Методика расчёта вероятности тока молнии, основанная на решении уравнения баланса энергий.

2. Методика расчёта перенапряжений на линейной изоляции воздушных линий электропередачи различных конструкций при поражении их молнией с учётом коронирования фазных проводов и грозозащитных тросов.

3. Методика расчёта деформации грозовых импульсов перенапряжений при распространении их по проводам поражённой линии электропередачи.

В работе предложено выражение для определения изменения сопротивления канала в процессе главного разряда молнии. Использование этого выражения позволяет рассчитывать вероятности максимальных значений токов и крутизны фронта импульсов при поражении молнией любых объектов. Так для заряда лидера -0,41мКл/м, соответствующем 50 %-ной вероятности появления молнии, ток при ударе в хорошо заземленный объект по экспериментальным данным составляет 1м = 37 кА, а крутизна - Гм = 28,4 кА/мкс. Аналогичные расчетные данные соответственно имеют значения 1м = 37,8 кА и Гм = 27,2 кА/мкс.

Установлено также, что на форму импульса тока молнии оказывают влияние как параметры грозового разряда, так и конструктивные параметры поражённого объекта. Полученные в результате расчетов данные о грозовых перенапряжениях на опорах могут использоваться для определения вероятности возникновения опасных грозовых перенапряжений на линейной изоляции ВЛЭП различных типов и конструкций.

Применение погонного заряда лидера в качестве исходного параметра расчёта главного разряда молнии для определения вероятности перекрытия изоляции объекта позволяет вместо двух зависимостей (вероятности появления максимального значения тока молнии и крутизны его фронта) использовать зависимость вероятности появления погонного заряда лидера.

Одним из важных результатов работы является предложенная методика расчета перенапряжений на проводах и тросах ВЛЭП, позволяющая учесть условия формирования импульса грозового перенапряжения и изменение его формы при распространении вдоль линии. В диссертации показано влияние коронирования поражённого провода и соседних с ним фазных проводов и грозозащитных тросов на форму импульса грозового перенапряжения.

Совместное использование разработанных методик при расчетах грозовых перенапряжений на изоляционных конструкциях линий электропередачи позволило:

1) провести анализ влияния конструкции линии электропередачи на величину перенапряжений, возникающих при поражении молнией фазных проводов и грозозащитных тросов, а также на вероятность перекрытия линейной изоляции;

2) уточнить методики расчёта числа грозовых отключений линий;

3) разработать способ оценки минимально необходимой длины защи-щённого тросового подхода к подстанции при заданной конструкции ВЛЭП.

В диссертации сделан вывод, что при оценке грозоупорносги ВЛЭП необходимо учитывать их конструкцию. Показано, что при прочих одинаковых параметрах, например пропускной способности, линии электропередачи могут иметь существенно различающиеся показатели грозоупорности. Повышение грозоупорности ВЛЭП может быть достигнуто соответствующим выбором конструкции линии.

Изменение конструкции линии в направлении уменьшения габаритов и увеличения числа и размеров фазных проводов и тросов (изменение конструкции и габаритов, приводящее к увеличению пропускной способности ВЛЭП) приводит к повышению грозоупорности ВЛЭП. Изменение максимального значения грозового перенапряжения на линейной изоляции при изменении конструкции линии может достигать 50 - 70 %. Большую естественную грозоупорность имеют компактные ВЛЭП повышенной пропускной способности.

Практический интерес представляет вывод о том, что анализ параметров грозовых перенапряжений на линейной изоляции может быть проведён по величине максимального значения импульсов грозовых перенапряжений, поскольку изменение максимальной крутизны импульса при изменении конструктивных параметров ВЛЭП в реальных пределах приводит к изменению длины фронта импульса всего лишь на 0,2 - 0,3 мкс.

Разработанные расчетные методики и полученные с их использованием расчетные данные о параметрах импульсов грозовых перенапряжений на проводах и опорах ВЛЭП позволили сделать выводы о возможности их применения для оценки числа грозовых отключений ВЛЭП и эффективности её тросовой защиты. Наряду с этим результаты работы дали основание утверждать, что недостатки существующих методик оценки числа грозовых отключений линий во всех случаях определяют существенное завышение расчетных значений и не позволяют использовать их в практике проектирования и эксплуатации ВЛЭП.

Разработан способ оценки минимально необходимой длины защищён-ного тросового подхода ВЛЭП различных конструкций к подстанции произвольной схемы. Результаты расчётов позволили сделать вывод о том, что во многих случаях длины защищенных подходов ВЛЭП могут быть уменьшены по сравнению с рекомендованными в настоящее время.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Могиленко, Андрей Петрович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА.

1. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

2. Руководящие указания по защите от грозовых и внутренних перенапряжений электрических сетей 6 - 1150 кВ единой энергосистемы СССР. С-Петербург.: 1991,

Т.2: Грозозащита линий электропередачи. - 206 с.

3. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах. -М.:Энергоатомиздат, 1986. - 464 с.

4. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. "Итоги науки и техники. ВИНИТИ АН СССР. Сер. Электрические станции и сети", 1985, том 12.

5. Физика грозового разряда и грозозащита линий электропередачи / Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. и др. : Учебн. пособие. ЛПИ им. М.И. Калинина. - Л.: 1982. - 79 с.

6. Руководящие указания по защите от внутренних и грозовых перенапряжений сетей 3 - 750 кВ (проект.). "Тр. Н.-и. ин-та пост, тока", 1975, № 2122, 288 с.

7. Техника высоких напряжений / Под ред. М.В. Костенко. - М.: Высшая школа, 1973. - 530 с.

8. Бургсдорф В.В. Основные вопросы сооружения воздушных линий электропередачи. - Тр. ЦНИЭЛ, 1956, вып. V.

9. Бебиашвилли Ф.Л., Джапаридзе Г.С. Опыт эксплуатации линии электропередачи 110 кВ на металлических опорах в особых условиях // Электрические станции. - 1958. - № 3. - с.90-91.

10. Зеличенко A.C., Хомяков М. В., Нейман Р.И. Опыт эксплуатации грозозащитных тросов высоковольтных лиинй электропередачи II Электрические станции. - 1959. - № 8. - с. 40-44.

Н.Беляков H.H., Шеренцис А.Н. О необходимости пересмотра "Руководящих указаний по защите от перенапряжений" в связи с изменением условий проектирования и эксплуатации электрических систем // Электрические станции. - 1960. - № 5. - с. 44-50.

12. Карамзин А.П. Отключения и повреждения BJI 220-500 кВ при грозах // Электрические станции. - 1971. - № 6. - с. 80-81.

13. Дьяков А.Ф. Системный подход к проблеме предотвращения и ликвидации гололедных аварий. -М.: Энергоатомиздат, 1987. - с. 32-38.

14. Катсон В.Д., Коротаев A.M., Осотов В. Н. О надежности грозозащитных тросов // Электрические станции. - 1987, - №3. - с. 67-68.

15. Дьяков А.Ф., Федосенко Р. Я. Имитационные модели планирования надежности линий электропередачи // Электрические станции. - 1989. -№7.-с. 9-15.

16. Дьяков А.Ф., Федосенко Р. Я. Об эффективности грозозащитных тросов ВЛ // Электрические станции. -1991. - № 9. - с. 66-72.

17. Цыткин А.Н., Шишкина О.Г., Коротаев A.M. О грозозащите ВЛ 110-500 кВ в Свердловэнерго // Электрические станции. - 1992. - № 5. - с. 7577.

18. Бургсдорф В.В. Параметры токов молнии и выбор их расчетных значений // Электричество. - 1990. - № 2. - с. 19-24.

19. Горин Б.Н., Левитов В.И., Шкилев A.B. Поражение молнией Останкинской телебашни И Электричество. - 1977. - № 8. - с. 19-23.

20. Проектирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения / Под ред. Г.Н. Александрова. С-Петербург : Энергоатомиздат, 1993. -560 с.

21. Майкопар A.C. Грозоупорность высоковольтных воздушных линий электропердач // Электричество. - 1964. - №1. - с. 28-34.

22. Майкопар A.C. Эффективность АПВ и эксплуатационные показатели линий высших классов напряжения // Электрические станции. - 1964. -№12.-с. 44-46.

23. Юабов Б.М. Опыт эксплуатации грозозащиты в Узбекской энергосистеме // Электрические станции. - 1966. - № 9. - с. 72-76.

24. Регистрация параметров молний на двухцепных BJI 220 кВ / Б.Б. Бочковский, К.Д. Вольпов, Н.Г. Квочка и др. // Электрические станции.

- 1968. -№11. -с. 60-63.

25. Бургсдорф В.В. Грозозащита линий электропередачи // Электричество. -1969.-№ 8. - с. 31-38.

26. Майкопар A.C. Грозоупорность линий электропередачи высокого напряжения при малых защитных углах тросовых молниеотводов // Электричество. - 1969. - № 8. - с. 38-43.

27. Карамзин А.П. Отключения и повреждения линий электропередачи 500 и 220 кВ при грозах. // Электрические станции. - 1971. - № 6. - с. 80-81.

28. Юман М. Молния. - М.: Мир, 1972. - 326 с.

29. Базелян Э.М., Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978, -224 с.

30. Anderson R.B., Eriksson A.J. A symmary of lightning parameters for engineering applications. "CIGRE Int. Conf. Large Volt. Elec. Syst., Paris, 1980, Sess." S.I., s.a., № 33-06, 12 pp.

31. Cortina R., et al. Some aspekt of the evaluation of the lightning perfomances of elektrikal systems. "CIGRE Int. Conf. Large Volt. Elec. Syst., Paris, 1980, Sess." S.I., s.a., № 33-13.

32. Frühauft G., Erkennung und Beurteilung von Blitzwirkungen. "Bull. Schweiz, elektrotechn. Ver.", 1974, 65, № 26, 1903-1908.

33. Hill R.D. A survey of lightning energy estimates. "Rev. Geophys. and Space Phys.", 1979,17, № 1, 155-164.

34. Вольпов К.Д., Майкопар A.C. Регистрация больших токов молнии.

- Электрические станции, 1974, № 10, 80 - 81.

35. Uman М.А. et al. Currents in Florida lightning return strokes. "J. Geophys. Res.", 1973, 78, № 18, 3530 - 3537.

36. Berger К. Exstreme Blitzstrome und Blitzschutz. "Bull. Schweiz. elektrotechn. Ver.", 1980, 71, № 9, 460 - 464.

37. Meister H. Dynamische Zersto rung einer Erdungsleitung durch einen Blitz. "Bull. Schweiz. elektrotechn. Ver.", 1973, 64, № 25, 1631-1635.

38. Ализадзе А.А. и др. Анализ расчетных параметров тока молнии, полученных различными методами. "Сб. тр. Н.-и. энерг. ин-та им. Г.М. Кржижановского", 1976, № 57,106 -113.

39. Szpor S. Role of the working voltage in the protective zones of the ground conduktors. Ibid., 1981, 30, № 2, 311 - 316.

40. Имянитов И.М., Чубарина E.B., Шварц Я.М. Электричество облаков. -Д.: - Гидрометеоиздат. 1971. - 92 с.

41. Udo Т. Switching surge and impulse sparkover characteristics oflarge gap spacing and long insulator strings. Trans. IEEE.- "Power Appar. a. Syst.", 1965, vol. Pas-84, №4, p. 304-309.

42. Wagner C.F. The Relution Between Stroke Current and the Velocity of the Return Stroke. - PAS, Okt. 1963.

43. Бургсдорф В.В. Горные грозы и их особенности // Электричество. -1939, -№1.- с. 32-35.

44. Долгинов А.И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. -М.: Энергия. - 1968. - 329 с.

45. Лоханин А.К., Иванова Н.С. Соотношения между расчетными параметрами импульсной волны // Электричество. - 1968. - №12. - с. 80-81.

46. Дульзон А.А., Пегов А.А., Потапкин В.И. Об эквивалентном сопротивлении канала молнии. "Грозозащита в районах с высоким удельным сопротивлением грунта". Апатиты, 1981, 54 - 58.

47. Brantley R.D., Tiller J.A., Uman М.А. Lightning properties in Florida thunderstorms from video tape records. "J. Geophys. Res.", 1975, Ш, № 24, 3402-3406.

48. Rosich R.K., Rymes M.D., Eriksen FJ. Models of lightning channel impedance. "IEEE Int. Symp. Elektromagn. Compat., Boulder, Colo., Aug., 18 -20, 1981", New York, N. Y, 1981, 400 -407.

49. Szpor S, Review of the theories of the lightning main discharge. "Arch, elektrotechn." (PRL), 1977, 26, № 2, 279 - 290.

50. Горин Б.Н., Маркин В.И. Главная стадия молнии как переходный процесс в распределенной системе. - "Сб. трудов ЭНИН", -1975. вып. 43. -с. 114-130.

51. Буй Тхиен Зу, Разевиг Д.В. Обратный разряд молнии // Электричество. - 1972. - № 8. - с. 49-52.

52. Александров Г.Н., Сорокин А.Ф. Методика расчета стадии нейтрализации молнии // Энергетика. Изв. ВУЗов СССР. - 1983, - № 11. - стр. 3-7.

53. Александров Г.Н., Сорокин А.Ф. Оценка параметров разряда молнии при прямом поражении проводов (тросов) //Энергетика. Изв. ВУЗов СССР. - 1985. - № 10. стр. 29-33.

54. Aleksandrov G.N., Sorokin A.F. A calculation metod for the process of Lightning volume charge neutralization. 21 ICLP 1992, Berlin, German, September, 21-25.

55. Toepler M. Zur kenntnis der Gesetze der Gleitjunkenbildung, Ann. Phys. 21, № 12, 1906.

56. Toepler M. и ber gleitende Entladunger, Phys, Zs.8, № 21, 1907.

57. Брагинский С.И. К теории развития канала искры. -ЖЭТФ, т. 34, 1958. Вып. 6.

58. Digital calculation procedure of Lightning surge propagation along the overhead line in the case of lightning stroke the conductor G.N. Alexsandrov, A.F. Sorokin, A.P. Mogilenko: 22 st, ICLP, 1994, Budapesht.

59. Панов Д.Ю. Численное решение квазилинейных гиперболических систем диференциальных уравнений в частных производных. - М.: Гостех-издат, 1957. - 216 с.

60. Б.Б. Бочковский Импульсная корона на одиночных и расщепленных проводах // Электричество. -1966. - №7. - с. 22-27.

61. Н.М. Богатенков, Н.И. Гумерова, М.В. Костенко и др. Вольт-кулоновые характеристики короны на расщепленных проводах при импульсном напряжении. -Электроэнергетика / Труды ЛПИ, № 340, Ленинград, 1974 г.

62. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. - М.: Государственное энергетическое издание, 1963. - 472 с. с черт, и илл.

63. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчёт индуктивностей: справочная книга. - Л: Энергоатомиздат, 1986. - 488 с. с илл.

64. Иоссель Ю.Я. Расчёт потенциальных полей в энергетике: справочная книга. - Л: Энергия, 1978. - 351 с. с илл.

65. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Учебное пособие для втузов. - М: высшая школа, 1986.

Т.З: Электромагнитное поле. - 263 с. с илл.

66. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. - М.: Наука, 1971. - 544 с. с илл.

67. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область сильных полей). - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. -908 с. с илл.

68. Левитов В.И. Корона переменного тока. - М.: Энергия, 1969. - 272 с. с илл.

69. Электрические системы: Учебное пособие для электроэнергетических вузов. / Под ред. В.А. Веникова. - М.: высшая школа. -1971.

Т. 2: Электрические сети. - 440 с. с илл.

70. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для ВУЗов -М.: Энергоатомиздат. - 1989. - 592 с с илл.

71. Новые средства передачи электроэнергии в электроситемах / Под ред. Г.Н. Александрова. -Л: Из-во Лен-гр. ун-та. - 1987. - 232 с.

72. Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды. - JL: Энергоатомиздат. - 1989. с. 187.

73. Половой И.Ф., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения на электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжения. - Л.: Энергия. - 1975. 256 с. с илл.

74. Определение допустимого числа отключений ВЛЭП 110-220 кВ с учётом характеристик потребителей и удельного сопротивления грунта по

U / TT v> о и

трассам линии / Ивановский государственный энергетическии университет (ИГЭУ); Руководитель А.Ф. Сорокин. - Иваново, 1997. - 65 с.

75. Сорокин А.Ф., Могиленко А.П. Параметры главного разряда молнии // Тезисы "докладов международной научно-технической конференции "VII Бенардосовские чтения" / Ивановский государствецный энергетический университет. - Иваново, 1994. - с. 55.

76. Кадников С.Н., Сорокин А.Ф., Могиленко А.П. Расчет переходного процесса коронирования проводов при воздействии импульсов перенапряжений // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "VII Бенардосовские чтения" / Ивановский государственный энергетический университет. - Иваново, 1994. - с. 15.

77. Кадников С.Н., Сорокин А.Ф., Могиленко А.П. Расчет процесса ионизации газа в электрическом поле одиночного провода при воздействии постоянного напряжения II Научный семинар по теоретической электротехнике / Ивановский государственный энергетический университет. - Иваново, 1995. - с. 20.

78. Система расчета грозоупорности воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений / Макаров A.B., Сорокин А.Ф., Антонов H.A., Могиленко А.П. II Научный семинар по теоретической электротехнике./ Ивановский государственный энергетический университет. - Иваново, 1995. - с. 37.

79. Сорокин А.Ф., Барабошкина Т.В., Могиленко А.П. Определение вероятности появления токов молнии // Научный семинар "Управление ре-

жимами электроэнергетических систем" памяти Д.П. Ледянкина / Ивановский государственный энергетический университет. - Иваново, 1995 г. - с. 29.

80. Александров Г.Н., Сорокин А.Ф., Могиленко А.П. Методика расчета перенапряжений на линиях электропередачи, -Электричество (в печати).

81. Сорокин А.Ф., Барабошкина Т.В., Могиленко А.П. Математическая модель молнии в электротехнических расчетах // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "VIII Бенардосовские чтения" / Ивановский государственный энергетический университет. - Иваново, 1997 г.-с. 21.

82. Сорокин А.Ф., Барабошкина Т.В., Могиленко А.П. Расчет токов молнии при поражении объектов с распределенными параметрами // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Труды ИГЭУ - Иваново, 1997 г.-с. 179-182.

83. Norinder H., Karsten О. Experimental Investigations of Resistance and Power within Artificial Lightning Current Paths. - "Arkiv Mat.", 1948, № 36, p. 1-48.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Результаты расчётов максимальных значений крутизны и тока молнии при поражении опор ВЛЭП при различных значениях импульсного сопротивления заземления опор и погонного заряда лидера молнии.

Таблица П.1 Л. Максимальные значения крутизны и тока молнии при поражении опор ВЛЭП при импульсном сопротивлении заземления опор,

рассчитываемым по методике, изложенной в [2]. Сопротивление заземления -15 Ом, удельное сопротивление грунта - 100 Ом, длина заземлителя 3 м.

Удар q-t, мКл/м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,5

В землю 1м, кА 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

Гм, кА/мкс 8,96 25,45 30,19 34,1 37,6 43,88 49,6 62,56

В опору ПБ 35-1 Ь0ц=16,4 м 1м, кА 8,12 24,1 36,6 48,81 60,77 84,75 107,32 160,85

I' , кА/мкс М 7 8,46 23,01 27,29 30,89 34,24 40,22 45,66 58,0

В опору ПБ 110-1 hon=22,6 м 1м, кА 8,11 24,1 36,59 48,81 60,76 84,74 107,3 160,82

, кА/мкс 8,39 22,64 26,88 30,42 33,7 39,61 44,99 57,18

В опору ПБ 220-1 hon=26 м 1м, кА 8,1 24,1 36,59 48,8 60,75 84,73 107,29 160,8

I' , кА/мкс М 7 8,35 22,46 26,67 30,18 33,42 39,3 44,64 56,77

В опору ПВС 330-АМ hon=26,885 м 1м, кА 8,1 24,1 36,59 48,8 60,75 84,72 107,28 160,79

I' , кА/мкс М 7 8,34 22,41 26,61 30,13 33,35 39,22 44,55 56,67

В опору ПБ 500-1 hon= 27,02 м 1м, кА 8,1 24,1 36,59 48,8 60,75 84,72 107,28 160,79

I' , кА/мкс М • 8,34 22,41 26,61 30,13 33,35 39,22 44,55 56,67

В опору ПО 750 hon=35,85 м 1м, кА 8,08 24,1 36,58 48,79 60,73 84,7 107,25 160,74

, кА/мкс 8,25 21,98 26,11 29,57 32,7 38,48 43,71 55,67

В опору ПОГ 1150 hon=46 м 1м, кА 8,06 24,09 36,57 48,77 60,71 84,67 107,21 160,68

I' , кА/мкс М ' 8,16 21,57 25,62 29,02 32,1 37,74 42,89 54,66

Таблица П.1.2. Максимальные значения перенапряжений и их крутизны при поражении опор ВЛЭП при импульсном сопротивлении заземления опор, рассчитываемым по методике, изложенной в [2]. Сопротивление заземления -15 Ом, удельное сопротивление грунта -100 Ом, длина заземли-

теля 3 м.

Удар молнии q¿i, мКл/м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5

1м при ударе в землю (кА) 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

Р,% 97,2 65,2 43,7 29,3 19,6 8,8 4,0 0,5

В опору ПБ 35-1 hon= 16,4м U, кВ 157,6 377,4 462,2 528,0 589,0 739,9 850,9 1064,7

U', кВ/мкс 204,2 584,0 1236,7 1995,1 2551,8 3149,4 3363,7 3334,8

В опору ПБ 110-1 hon=22,6 м U, кВ 180,2 434,0 531,3 609,3 680,5 806,4 919,1 1171,5

U', кВ/мкс 235,5 672,8 1298,2 2092,1 2672,6 3296,2 3517,3 3483,3

В опору ПБ 220-1 hon=2ó м U, кВ 192,0 463,1 566,5 651,2 728,4 864,7 987,2 1261,3

Uf, кВ/мкс 251,4 716,7 1320,4 2127,0 2717,8 3349,5 3573,9 3537,9

В опору ПВС 330-АМ hon=26,9 м U, кВ 195,0 470,6 575,7 661,9 740,7 879,9 1004,7 1284,6

U', кВ/мкс 255,4 727,8 1325,6 2135,2 2728,1 3361,8 3586,3 3550,0

В опору ПО 750 Ь<ш—35,85 м U, кВ 224,0 540,5 660,4 761,8 855,1 1020,6 1169,3 1503,0

U', кВ/мкс 293,4 827,1 1364,1 2195,7 2804,0 3452,7 3681,1 3639,8

В опору ПОГ 1150 Ьоп=46 м U, кВ 253,5 610,3 745,6 861,7 970,1 1162,7 1335,9 1726,3

U', кВ/мкс 330,4 922,9 1391,1 2238,0 2856,9 3515,5 3746,1 3700,0

Таблица П. 1.2 А. Максимальные значения перенапряжений и их крутизны при поражении опор ВЛЭП при импульсном сопротивлении заземления опор, рассчитываемым по методике, изложенной в [2]. Сопротивление заземления -10 Ом, удельное сопротивление грунта -100 Ом, длина заземли-

теля 3 м

Удар молнии Цл, мКл/м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 Ь5

1м при ударе в землю (кА) 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

Р,% 97,2 65,2 43,7 29,3 19,6 8,8 4,0 0,5

В опору ПБ 35-1 Ьоп=16,4 м и, кВ 134,0 327,5 399,3 462,0 567,2 716,7 826,9 1020,9

и', кВ/мкс 179,4 524,2 1128,6 1852,4 2392,8 2991,5 3216,4 3216,2

В опору ПБ 110-1 Ьоп=22,6 м и, кВ 158,4 388,6 472,2 545,0 615,2 744,0 863,6 1138,8

И', кВ/мкс 213,1 620,3 1183,8 1940,7 2507,5 3130,2 3363,5 33359,2

В опору ПБ 220-1 Ьоп=26 м и, кВ 171,1 419,7 509,9 588,0 663,1 801,4 929,1 1223,3

и', кВ/мкс 230,0 667,3 1204,7 1974,0 2548,8 3181,9 3417,8 3411,8

В опору ПВС 330- АМ Ьоп=26,9 м и, кВ 174,4 427,7 519,5 599,0 675,4 816,2 946,0 1245,4

и', кВ/мкс 234,4 679,1 1209,4 1981,6 2558,5 3193,7 3430,1 3423,5

В опору ПО 750 Ьоп=35,В5 м и, кВ 205,3 502,1 609,7 702,7 792,0 956,1 1107,1 1454,4

И', кВ/мкс 275,0 786,0 1244,7 2037,7 2630,0 3280,6 3521,4 3510,7

В опору ПОГ 1150 Ьоп=46 м и, кВ 236,3 575,2 699,0 806,0 908,7 1097,1 1270,4 1668,1

и', кВ/мкс 313,6 886,0 1269,1 2076,6 2679,5 3339,0 3582,8 3568,6

Таблица П.1.2 Б. Максимальные значения перенапряжений и их крутизны при поражении опор ВЛЭП при импульсном сопротивлении заземления опор, рассчитываемым по методике, изложенной в [2]. Сопротивление заземления -15 Ом, удельное сопротивление грунта - 1000 Ом, длина

заземлителя 3 м

Удар молнии qIt, MKJI/M 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5

1м при ударе в землю (кА) 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

Р, % 97,2 65,2 43,7 29,3 19,6 8,8 4,0 0,5

В опору ПБ 35-1 Ьи>п=16,4 м U, кВ 156,9 375,5 499,3 642,6 828,0 1160,3 1427,5 2100,8

U', кВ/мкс 202,8 579,5 1123,2 1842,6 2378,5 2969,9 3195,6 3212,9

В опору ПБ 110-1 hon=22,6 м U, кВ 179,4 431,7 529,0 642,8 829,3 1163,3 1432,9 2100,8

U', кВ/мкс 233,9 666,7 1177,3 1929,1 2489,4 3104,4 3336,7 3212,9

В опору ПБ 220-1 hon=26 м U, кВ 191,2 460,8 563,7 654,0 829,4 1164,5 1435,3 2100,7

U', кВ/мкс 249,8 710,6 1197,8 1961,8 2529,5 3153,3 3389,2 3400,4

В опору ПВС 330-АМ hon=26,9 м U, кВ 194,2 468,3 572,7 664,2 829,5 1164,8 1435,9 2100,7

U', кВ/мкс 253,8 721,7 1202,5 1968,1 2538,9 3164,7 3401,1 3411,8

В опору ПО 750 hon=35,85 м U, кВ 223,1 538,0 657,1 760,9 861,1 1167,2 1441,6 2100,8

U', кВ/мкс 291,3 822,1 1237,1 2024,4 2608,6 3249,1 3489,7 3496,5

В опору ПОГ 1150 hoir=46 м U, кВ 252,4 607,0 741,3 858,1 970,8 1177,7 1447,3 2101,1

U', кВ/мкс 328,2 914,7 1261,2 2062,7 2656,9 3307,1 3550,3 3553,5

Таблица П. 1.3. Максимальные значения крутизны и токов молнии при

поражении проводов ВЛЭП

Удар qл, мКл/м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,5

В землю 1м, кА 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

I' , кА/мкс М ' 8,96 25,45 30,19 34,1 37,6 43,88 49,6 62,56

В провод Zв=m Ом 1м, кА 7,17 21,05 31,63 41,83 51,74 71,43 89,84 133,08

I' , кА/мкс М ' 5,27 14,85 17,66 19,96 22,14 27,4 29,57 36,12

В провод 2В=200 Ом 1м, кА 6,53 18,56 27,73 36,46 44,87 61,43 76,85 112,82

, кА/мкс 4,28 10,73 12,66 14,25 17,33 20,72 21,97 25,63

В провод гв=300 Ом 1м, кА 6,0 16,64 24,68 32,26 39,53 53,72 66,9 97,48

I' , кА/мкс М 3 3,55 8Д 9,5 11,48 13,89 16,19 16,94 19,1

В провод 2В=400 Ом Тм, кА 5,55 15,08 22,22 28,89 35,28 47,62 59,01 85,47

Ц,, кА/мкс 2,98 6,33 7,38 9,59 11,38 12,98 13,43 14,76

Таблица П.1.4. Максимальные значения перенапряжений и их крутизны

при поражении проводов ВЛЭП

Удар молнии Ял, мКл/м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5

1м при ударе в землю (кА) 8,25 24,57 37,24 49,63 61,76 86,07 108,93 163,1

Р,% 97,2 65,2 43,7 29,3 19,6 8,8 4,0 0,5

В провод гв=100 0м II, кВ 408,5 1253,4 1821,9 2360,3 2960,3 4140,7 5282,6 8054,6

и', кВ/мкс 418,72 1070,4 1245,2 1390,8 1533,3 1790,8 2026,4 2567,4

В провод гъ=200 Ом И, кВ 776,0 2336,5 3387,4 4380,1 5488,2 7634,4 9715,0 14746,3

и', кВ/мкс 745,4 1781,6 2060,3 2296,3 2528,1 2948,7 3335,0 4224,0

В провод гв=зоо Ом II, кВ 1108,0 3283,3 4745,7 6127,3 7663,7 10611 13470 20358

и', кВ/мкс 1000,1 2257,5 2598,8 2890,0 3178,1 3773,3 4184,8 5301

В провод гв=4оо Ом и, кВ 1410,6 4117,2 5934,1 7648,8 9549,8 13168 16678 25086

и', кВ/мкс 1201,4 2576,2 2952,8 3277,0 3715,4 4400,9 4737,1 5998,0

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Результаты расчётов параметров импульсов грозовых перенапряжений в различных точках ВЛЭП

Таблица П 2.1. Параметры импульсов перенапряжений в точке удара мол-

нии в провод АС 330/30 при разных высотах подвеса

Высота подвеса 6 9 12 15 18 21

провода, м

Величина перена- 1406,2 1472,8 1519,5 1555,0 1583,7 1607,7

пряжения, кВ

Крутизна, кВ/мкс 1190,3 1230,5 1257,6 1277,5 1293,2 1306,6

Таблица П 2.2. Параметры импульсов перенапряжений на расстоянии 2000

м от точки удара молнии в провод АС 330/30 при разных высотах подвеса

Высота подвеса 6 9 12 15 18 21

провода, м

Величина перена- 1279,2 1348,4 1397,0 1434,0 1463,9 1489,0

пряжения, кВ

Крутизна, кВ/мкс 829,4 902,5 953,9 993,6 1025,4 1052,0

Таблица П 2.3. Параметры импульсов перенапряжений в точке удара мол-

нии в провода различных марок

Сечение провода марки АС, мм2 150 185 240 330 500 1000

Радиус провода, мм 8,4 9,45 10,8 12,4 15 21,2

Величина перенапряжения, кВ 1581,2 1562,7 1541,5 1519,5 1488,8 1432,0

Крутизна, кВ/мкс 1291,5 1281,5 1269,9 1257,6 1240,4 1210,0

Таблица П 2.4. Параметры импульсов перенапряжений на расстоянии 2000 м от точки удара молнии в провода различных марок

Сечение провода марки АС, мм2 150 185 240 330 500 1000

Радиус провода, мм 8,4 9,45 10,8 12,4 15 21,2

Величина перенапряжения, кВ 1469,4 1448,2 1423,5 1397,0 1359,0 1285,3

Крутизна, кВ/мкс 1065,2 1042,4 1005,4 953,9 861,3 655,1

Таблица П 2.5. Параметры импульсов перенапряжений в точке удара молнии в расщепленные провода различных конструкций общим сечением

1000 мм2 (радиус расщепления 16,5 см)

Число составляющих 7 5 4 3 2 1

Сечение провода марки АС, мм2 150 185 240 330 500 1000

Радиус провода, мм 8,4 9,45 10,8 12,4 15 21,2

Величина перенапряжения, кВ 1100,6 1119,2 1134,7 1164,0 1227,4 1432,0

Крутизна, кВ/мкс 989,8 994,1 1(304,0 1025,5 1072,1 1209,6

Таблица П 2.6. Параметры импульсов перенапряжений на расстоянии 2000 м от точки удара молнии в расщепленные провода различных конструкций

общим сечением 1000 мм2 (радиус расщепления 16,5 см)

Число составляющих 7 5 4 3 2 1

Сечение провода марки АС, мм2 150 185 240 330 500 1000

Радиус провода, мм 8,4 9,45 10,8 12,4 15 21,2

Величина перенапряжения, кВ 912,3 939,1 959,6 996,5 1067,9 1285,3

Крутизна, кВ/мкс 82,2 123,1 164,2 237,3 363,3 655,1

Таблица П 2.7. Параметры импульсов перенапряжений в точке удара молнии в расщепленные провода различных конструкций общим сечением 1000 мм2 при разном радиусе расщепления. Фазный провод 3x330

Радиус расщепления, см 10 20 30 40 50

Величина перенапряжения, кВ 1223,4 1140,9 1091,8 1056,6 1029,2

Крутизна, кВ/мкс 1066,9 1010,1 978,0 954,1 934,9

Таблица П 2.8. Параметры импульсов перенапряжений на расстоянии 2000 м от точки удара молнии в расщепленные провода различных конструкций общим сечением 1000 мм2 при разном радиусе расщепления. Фазный про-

вод 3x330

Радиус расщепления, см 10 20 30 40 50

Величина перенапряжения, кВ 1063,3 969,6 910,0 864,9 828,5

Крутизна, кВ/мкс 317,3 210,2 158,4 126,1 105,3

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Результаты расчётов ожидаемого числа грозовых отключений ВЛЭП различных классов напряжений

Номинальное напряжение и„,кВ 110 110 220 220 330 500 750

Тип промежуточной опоры ПБ 110-1 П 110-2 ПБ 220-1 П 220-2 П 330-5 ПБ-2 -

Число тросов 1 1 1 1 2 2 2

Высота опоры, м 19,5 31,0 26,0 41,0 29,5 32,0 35,0

Расчётная длина пролёта 240 350 470 420 450 450 450

Число составляющих 1 1 1 1 2 3 4

Радиус провода или составляющей расщеплённого провода, мм 7,6 8,6 12,6 12,6 13,8 13,8 14,6

Радиус расщепления, см - - - - 16,5 25,0 37,5

Стрела провеса провода, м 2,9 6,5 11,4 9,1 10,4 10,4 9,5

Радиус троса, мм 4,5 4,5 5,5 5,5 5,5 5,5 7,7

Стрела провеса троса, м 2,2 4,7 8,5 7,0 7,8 7,8 6,8

Длина пути перекрытия изоляции, м 1,33 1,33 2,34 2,34 2,9 4,6 5,74

Защитный угол троса, град. 31,2 20,7 29,0 24,2 22,6 22,7 24,7

Сопротивление заземление, Ом 20 15 15 10 10 10 10

Удельное число грозовых отключений линии в год, (на 100 км и 100 гр. ч.), 1/год 0,85 2,7 0,03 0,02 Практически грозоупорны