Разновидности защитного оборудования ВЛ от перенапряжений

В электрических сетях перенапряжение – это непродолжительное повышение напряжения до значений, которые могут быть опасными для изоляции действующего электрооборудования.

Подобные процессы могут возникать в результате электромагнитных колебательных процессов, которые появляются при изменении режимов работы электрических сетей или при разрядах молнии.

При атмосферном перенапряжении между нижней частью грозового облака, имеющей отрицательный заряд, и земной поверхностью с положительным зарядом получается своего рода конденсатор.

По мере того, как накапливаются заряды, между обкладками природного конденсатора начинает расти и напряжённость электрического поля. При достижении напряжённости значений 25-30 кВ/см происходит ионизация воздуха с последующим развитием разрядов от облаков на земную поверхность.

Перед непосредственным разрядом молнии в проводах ВЛ появляется электрический ток, который обусловлен притягиванием с дальних участков линии к месту появления облака положительных зарядов.

Сразу после разряда электрическое поле пропадает из-за нейтрализации зарядов природного конденсатора, а накопившиеся в ВЛ заряды электрическим полем больше не удерживаются и растекаются к обоим её концам.

Таким образом, появляются две электромагнитные волны индуцированного перенапряжения, которые движутся по ВЛ в противоположных направлениях с очень высокой скоростью. В данном случае появление прямого удара молнии в линию не считается обязательным.

Однако, если всё же это произошло, то образуются две волны перенапряжения, идущие вдоль линии в противоположные стороны. При прямых ударах молнии перенапряжение особенно велико, когда величина тока может достигать, как правило, 25 кА, в редких случаях - 200 кА.

В итоге между землёй и проводами возникает высокое напряжение, величина которого может превышать электрическую прочность изоляции на электрооборудовании подстанции или воздушной линии, что приводит к её пробою или перекрытию.

В настоящее время существуют следующие разновидности защитного оборудования:

Защита подстанций

Электрическое оборудование подстанций (ПС) от прямых ударов молнии защищается при помощи вертикальных и горизонтальных стержневых молниеотводов.

Вертикальный стержневой молниеотвод – это высокая специальная опора, вдоль которой проложен стальной провод, соединённый с заземлителем.

Горизонтальный молниеотвод – это отдельный провод, который располагается над фазными проводами. Высота расположения данного провода получается расчётным путём, чтобы повысить эффективную защитную зону, где происходит перехват молнии и отвод в землю.

При большой площади размещения ПС используется целый защитный комплекс, состоящий из 2-ух, 4-х вертикальных молниеотводов. При этом значительно повышается общая эффективность защиты от разрядов молнии.

Защита воздушных линий электропередач

Защита ВЛ осуществляется тросовым молниеотводом, который для отвода разрядов молнии в землю присоединяется к заземляющему устройству, называемому заземлителем. Заземлитель выполняется из стальной трубы, прутка, уголка, вбиваемого прямо в землю на определённую глубину, зависящую от сопротивления земли.

Защита зданий на открытых распределительных устройствах подстанции. Данный тип защиты осуществляется благодаря заземлению специальной сетки, железобетонных несущих конструкций или металлических покрытий кровли.

В случае отсутствия металлического покрытия на крышах зданий устанавливается стержневой молниеотвод.

Защита распределительных сетей

В данном случае речь идёт о трубчатых и вентильных разрядниках, о специальных защитных промежутках между изоляторами. Разрядник настраивается таким образом, чтобы пробой его разрядных промежутков происходил при возникновении следующих перенапряжений:

• в электроустановках до 35 кВ - при 9 разовом превышении номинального напряжения;
  
• в ЭУ 35 кВ - при 4 разовом превышении;
  
• в установках 110 кВ и выше - при 2 кратном превышении.
  

При пробое импульс напряжения «уходит» в землю, а электрическая дуга при этом гаснет в разрядниках при переходе тока через ноль.