Технические науки/5. Энергетика

Юдицкий Д.М., Усачев А.Е.

ООО «Научно – производственная компания «Силеста»

ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

Оценка вероятности возникновения обратного перекрытия при ударе молнии в опору ЛЭП.

Надёжность электроснабжения потребителей остаётся одной из ключевых и актуальных проблем электроэнергетики. Она сильно зависит от устойчивости линий электропередач (ЛЭП) к ударам молний, т.е. от их грозоупорности [1]. Одной из причин перерывов электроснабжения в сетях с заземлённой нейтралью является возникновение короткого замыкания на землю вследствие возникновения устойчивой силовой дуги между опорой и проводом ВН после удара молнии в опору. Обычно, при расчётах вероятности возникновения такого обратного перекрытия учитывается только вероятность перекрытия с траверсы на провод ВН. Наряду с такой вероятностью выдвигается предположение о возможности второго пути возникновения обратного перекрытия – непосредственно с опоры на провод. Существование двух возможных путей (рис.1) пробоя может изменить первоначальные вероятности и затрудняет определение общей вероятности обратного перекрытия.

Рис.1. Фрагмент эскиза двухцепной опоры с верхней траверсой и подвесными изоляторами: а) пробой вдоль изолятора на траверсу, б) пробой с провода на опору.

Для экспериментальной проверки в лабораторных условиях сделанных предположений была создана высоковольтная импульсная установка (рис.2), в которой имелась возможность подключать один или два разрядных промежутка, обозначенных цифрами 3 и 4.

Рис.2. Схема экспериментальной установки

Для надёжности сопоставления экспериментальных значений совместной вероятности пробоя и вычисленной по предлагаемой формуле из значений одиночных вероятностей было проведены измерения при различных расстояниях между шарами отдельных шаровых разрядников

При проведении эксперимента было установлено, что одновременный пробой двух шаровых разрядников случается в среднем 1 раз на 1000 подаваемых импульсов ВН. Такой малой вероятностью можно пренебречь и считать пробой одного и другого ШР событиями не совместными. [2] Наличие возможности пробоя по второму пути, пусть даже меньшая, по сравнению с первым, приводит к тому, что общая вероятность пробоя возрастает.

При ударе молнии в опору на опоре возникает высокое напряжению, которое может привести к пробою как по пути а рис.2, так и по пути б рис.1 [3]. Наличие двух возможных путей пробоя в этом случае, в какой-то степени, аналогично одновременному включению двух разрядных промежутков в наших экспериментах. Следовательно, и в случае удара молнии в опору, для расчёта вероятности обратного перекрытия с опоры на провод высокого напряжения нужно учитывать оба эти пути. Получается, что чем больше расстояние по траверсе от металлических частей опоры до места подвеса гирлянды изоляторов, тем меньше вероятность обратного перекрытия с опоры на провод, т.е. выше грозоупорность линии. С другой стороны, при рассмотрении случая удара молнии в середину пролёта, такое увеличение длины приводит к увеличению угла тросовой защиты, что снижает грозоупорность ЛЭП. Для определения оптимальных расстояний между опорой и проводом, при котором грозоупорность линии электропередачи наибольшая, следует учитывать соотношение между вероятностями ударов молнии в опоры и в середину пролёта ЛЭП.

Выводы

Для повышения точности расчётов грозоупорности ЛЭП и снижения ущерба от перерывов электроснабжения необходимо учитывать два возможных пути искрового перекрытия с опоры на провод высокого напряжения. При определении оптимального значение расстояния от опоры до места подвески гирлянды изоляторов нужно учитывать не только вероятность обратного перекрытия на опоре, но и вероятность прорыва молнии через тросовую защиту при ударе в середину пролёта. Поскольку в реальных линиях электропередач длины пролётов существенно различаются, оптимизация таких расстояний должна проводиться по каждому пролёту в отдельности.

Литература:

1. РАО «ЕЭС России». Руководство по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений / под науч. ред. Н.Н. Тиходеева. – 2-е изд. – С.-П.: Изд-во ПЭИПК, 1999

2. Хаушильд В., Мош В. Статистика для электротехников в приложении к технике высоких напряжений / Пер. с нем. – Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.-312 с.: ил.

3. Чубуков М.В., Усачев А.Е. Влияние угла тросовой защиты на грозоупорность воздушных линий электропередачи // Известия высших учебных заведений: Проблемы энергетики. 2011. № 11-12. С.83-94