CC BY
108
УДК 621.311
И.М.Бахышев, А.В.Колычев, Ф.Х.Халилов
ПОКАЗАТЕЛИ ГРОЗОУПОРНОСТИ ВЛ 500 КВ ПРИ УСТАНОВКЕ НА НЕЙ НЕЛИНЕЙНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 500 КВ
Аннотация
Проведен расчет показателя грозоупорности линии 500 кВ энергосистемы Кыргызстана при установке на ней нелинейных ограничителей перенапряжений 500 кВ. Показано, что применение ОПН на линии без троса уменьшает число грозовых отключений линии, при этом ОПН увеличивает защиту от грозовых перекрытий изоляции ближайших опор без ОПН.
Ключевые слова:
линия 500 кВ, показатель грозоупорности, трос, ограничитель перенапряжений
I.M.Bachyshev, A.V.Kolychev, F.Ch.Chalilov
THE OPPOSITE PARAMETERS TO LIGHTNING OUTAGE RATES OF 500 KV LINE WITH UTILISING LINE SURGE ARRESTERS 500 KV CLASS VOLTAGE
Abstract
The opposite parameters to lightning outage rates of 500 kV line with using line surge arresters 500 kV class voltage in a Kyrghyzstan power systems is calculated. It is shown, that using line surge arresters of a line without the shield wire reduces outage lightning rate by lines, thus surge arresters increases protection against the risk of lightning flashover isolation of the nearest tower without surge arrester.
Keywords:
500 kV line, opposite parameter to lightning outage rate, shield wire, surge arrester
Снижение числа аварийных отключений высоковольтных воздушных линий (ВЛ) является важной задачей современной электроэнергетики. В последнее время в России и странах СНГ защиту ВЛ от грозовых перекрытий стали осуществлять с помощью линейных защитных аппаратов (ЛЗА). Целесообразность применения ЛЗА бесспорна, когда традиционные мероприятия не дают желаемого результата (приемлемой величины числа грозовых отключений при заданных грозовой интенсивности и длине линий). Они применяются во многих странах мира (Японии, США и др.) на линиях классов напряжения от 6 до 500 кВ. Опыт эксплуатации за редким исключением оценивается как положительный. Они подтвердили свою надежность и эффективность в качестве радикального средства защиты ВЛ от грозовых перекрытий и аварийных отключений. Первый опыт применения ЛЗА в России -грозозащита ВЛ 400 кВ «Линке-1,2» (МЭС Северо-Запада), который можно признать положительным. За истекший период с 2004 г. линия не имела ни одного аварийного отключения.
Однако, применение ЛЗА, в частности подвесных ОПН, должно осуществляться при проведении ответствующих расчетов и техникоэкономического обоснования. Обладая полной информацией о характеристиках ВЛ (сопротивление заземления опор, высотная характеристика трассы ВЛ, наличие геологических разломов, поражаемости молнией опор) можно
существенно уменьшить количество применяемых ОПН, обеспечивая высокую эффективность грозозащиты. Рассмотрим этот вопрос на примере ВЛ 500 кВ республики Кыргызстан.
Число отключений ВЛ 500 кВ на бестросовом участке № 2 «Токтогульская ГЭС - ПС «Фрунзенская» из-за ударов молнии в фазные провода в среднем составляет 8,6 откл. на 100 км/год, вместо 1,1 откл. на 100 км по РД [1] или 0,15 грозовых отключений на 100 км, если бы участок имел трос по всей длине, или 0,63 откл. на 100 км - эксплуатационного показателя для ВЛ-500 кВ Кыргызстана. Поэтому, на первом этапе необходимо добиться нормализации работы участка № 2 Л509 по грозовым отключениям, привести количество грозовых отключений к показателям, требуемым РД [1].
При расстановке подвесных ОПН на участке № 2 необходимо учитывать неравномерность распределения числа грозовых отключений по участку. В табл.1 представлены значения отключений ВЛ 500 кВ при ударе молнии в провод и опоры на 100 км/год по расчетным частям участка № 2. Наибольшее количество отключений происходит на второй и третьей расчетной части. Поэтому, наибольшее количество ОПН должно быть установлено в пределах этих частей. Суммарное количество отключений на четвертой части участка не превосходит 0,288 откл. на 100 км /год. Установка ОПН на этой части участка № 2 может быть оправдана, если необходимо достигнуть эксплуатационного показателя отключений ВЛ 500 кВ - 0,63 откл. на 100 км/год.
Для линий без троса расчетными случаями являются удар молнии в провод и опору (рис.1). При ударе молнии в провод грозовая волна распространяется в две стороны от точки удара молнии. Через ОПН, установленный между фазным проводом и телом опоры з протекает импульсный ток (рис.1). Напряжение, воздействующее на линейную изоляцию опоры, в этом случае будет ограничено остающимся напряжением на ограничителе, практически не зависящим от сопротивления заземления опоры.
Таблица 1
Расчетные значения грозовых отключений для участка № 2 ВЛ 500 кВ «Токтогульская ГЭС - ПС Фрунзенская» без тросовой защиты
Номер расчетной части участка I II III IV Участок № 2
Допустимое число откл. ВЛ по расчетным частям на 100 км/год 0,275 0,275 0,275 0,275 1,1
Расчетное число откл. ВЛ при ударе молнии в провод на 100 км/год 0,595 2,377 5,347 0,275 8,6
Расчетное число откл. ВЛ при ударе молнии в опору на 100 км/год 0,113 0,113 0,254 0,013 0,493
Расчетное число откл. ВЛ на 100 км/год 0,708 2,49 5,60 0,288 9,09
Необходимая эффективность грозозащиты ОПН участка, % 53,8 88,4 94,9 0 87,9
Амплитуда отраженной от ОПН волны, распространяющейся с обратным знаком в сторону места удара молнии, а также преломленной волны, зависят от многих факторов. Напряжение на опоре равно значению преломленной волны и
равно сумме напряжений - остающегося напряжения на ОПН и падения напряжения на сопротивлении заземления опоры и части индуктивности опоры. При увеличении сопротивления заземления опоры также увеличивается напряжение на опоре и амплитуда преломленной волны, но значение падения напряжения на ОПН, и соответственно, напряжение на изоляции, зависит только от протекающего через ОПН импульсного тока. Волновые процессы, происходящие в этом случае, могут быть описаны с помощью метода бегущих волн.
Рис. 2. Однолинейная схема замещения Рис.1. Расчетные случаи при ударе трехфазной электропередачи с ОПН молнии вВЛ без троса на опоре для расчета волновых
процессов при ударе молнии в провод
Рассмотрим ВЛ в однолинейной схеме замещения (рис.2), в одну из фаз которой ударяет молния (например, в фазу «А»). На этом рисунке гпр -волновые сопротивления провода с учетом короны.
Для напряжения и токов в точке установки ОПН воспользуемся правилом эквивалентной волны для узловой точки с нелинейным сопротивлением молнии [1].
з 2 • и
] 2
=2
где через обозначено параллельное соединение волновых сопротивлений
линий, в том числе и молнии; и ■ 2 - волны напряжения приходящие к узлу 2; 12 -
ток, стекающий в землю.
Так как набегающие волны по линиям 2 и 3 отсутствуют, то 1м =12. Напряжение в узле 2 (на опоре) состоит из суммы напряжений:
и2 = иопн + иЬ2 + иЕзз .
Форма падающей грозовой волны и 12 и ее амплитуда определяется формой и амплитудой тока молнии. При равенстве волновых сопротивлений
1..
2пр2 = 2прз = 2пр падающая волна равняется и12 =
'прЗ
пр
2
пр '
Z
Эквивалентная схема замещения для расчетов токов и напряжений при установке одного ОПН на опоре представлена на рис.3. Аналогичные схемы можно построить при использовании двух и более ОПН на опоре.
Исследования распределения токов, протекающих через ОПН при ударе молнии в провод и опору в зависимости от сопротивления заземления опоры, представлены на рис.4, где показаны значения тока, протекающего через ОПН1 отнесенные к среднестатистическому току молнии для высокогорной местности Iм = 14,96 кА, при
ударе молнии в провод и опору.
Как видно из рис.4, при малых сопротивлениях заземления опоры наибольшие токи через ОПН протекают при ударе молнии в провод. Их величина не превышает 40% процентов от амплитуды тока молнии в месте ее удара в провод, а среднее значение при напряжении на проводе и2 =0 кВ составляет 25% от амплитуды. Наибольшие импульсные токи протекают через ОПН, установленный на пораженной молнией фазе. Через второй ОПН, соединенный с непораженным молнией проводом, протекают незначительные импульсные токи. Фактически, при ударе молнии в провод работает только один ОПН, соединенный с пораженной молнией фазой.
ІОПН
ІМ
Рис. 4. Зависимость тока через ОПН1 от сопротивления заземления опоры при амплитуде тока молнии 1м = 14,96 кА. Кривые 1, 2 и 3 при ударе молнии
в провод; 4, 5 - при ударе в опору:
1 - при и1 =0 кВ; 2 - при и1 = - 428 кВ (напряжение провода совпадает по полярности с импульсом тока молнии); 3 - при и1 = + 428 кВ; 4- при установке на опоре двух ОПН; 5 - при установке на опоре одного ОПН
Рис.3. Схема для расчета импульсных токов через ОПН и напряжений при ударе молнии в провод и установке одного ОПН на опоре:
Язо - сопротивление заземления опоры; Ь2 - индуктивность нижней части опоры, относительно точки подсоединения ОПН; 2пр - волновое
сопротивление провода. и1 - рабочее фазное
напряжение провода 1
При увеличении сопротивления заземления опоры наибольшие токи через ОПН протекают при ударе молнии в опору. При Rзо менее 100 Ом импульсные токи через ОПН не превышают 30% от амплитуды тока молнии. При Rзо свыше 200 Ом и установке ОПН на одной фазе, ток, протекающий через ОПН, возрастает до 50% от 1м и до 80% при R^, равном 1000 Ом. При установке на опоре в двух фазах ограничителей, при ударе молнии в опору токи через ОПН не превышают 50% от значений 1м.
Напряжение на опоре и, соответственно преломленная и отраженная волны, зависят от величины сопротивления заземления опоры. Поэтому, на участках с высокими сопротивлениями заземления опор необходимо использовать спаренную расстановку ОПН - на соседних опорах на одних и тех же фазах.
Расстановка ОПН на ВЛ
Если провести расстановку ОПН вдоль всей ВЛ на каждой опоре, это приведет к практически нулевому количеству грозовых отключений ВЛ. Но, с другой стороны, это обусловит достаточно высокую стоимость такой защиты. Поэтому, ответ на вопрос, нужно ли подвешивать ОПН на каждой опоре, должен быть экономически обоснован.
Рассмотрим участок ВЛ из двух опор, на одной из которых установлен ОПН. При наличии ОПН на соседней опоре, вероятность перекрытия изоляции опоры без ОПН при ударе молнии в провод (РпрОПН) будет меньше вероятности перекрытия
изоляции в случае отсутствия защитного аппарата на ближайшей опоре.
Это следствие того, что результирующая волна перенапряжений, воздействующая на незащищенную ОПН изоляцию опоры, будет равна сумме воздействующей грозовой волны и отраженной с обратным знаком волны напряжения от ОПН. В зависимости от статистических характеристик тока молнии (амплитуды и фронта), характеристик защитного аппарата, сопротивления заземления опоры, на которой установлен ОПН, и расстояния от ОПН до опоры без ОПН, будет определяться степень снижения воздействующего грозового напряжения. В зависимости от этих факторов будет ограничена по амплитуде и длительности воздействующая на изоляцию грозовая волна после прихода отраженной от ОПН.
Рассмотрим влияние ограничителей перенапряжений на защиту изоляции ближайших опор на примере двух опор № 0 и № 1. На опоре № 1 установлен ОПН, на опоре № 0 - нет.
Допустим, что произошел удар молнии в провод вблизи незащищенной опоры № 0. Грозовая волна перенапряжений распространяется в обе стороны от места поражения молнии. Отраженная волна от ОПН через время
tотр = ( СГ ) =1,76 мкс достигнет опоры № 0. При этом, напряжение на изоляции
будет ограничено максимальным значением согласно [2]:
I z
и ,max = U опн + Uto +At ,
тф 2
где U пн - остающееся напряжение на ОПН; Ufb3 - падение напряжения на сопротивлении заземления опоры; IMmax - амплитуда первой компоненты тока молнии (кА); тф - фронт первой компоненты тока молнии при его косоугольной
форме (мкс); At= (2 С*) - время прихода отраженной волны от ОПН.
Таким образом, напряжение на изоляции опоры без ОПН будет ограничено остающимся напряжением соседнего ограничителя, падением напряжения на сопротивлении заземления опоры с ОПН и напряжением грозовой волны до момента времени прихода отраженной волны от ОПН.
На рис.5 показаны кривые напряжений на изоляции опоры № 0 без ОПН, без учета влияния соседнего ОПН (кривая 1) и с учетом влияния соседнего ОПН (кривая 2). Расчеты проведены для нормальной изоляции при ударе в провод молнии с амплитудой, равной критическому току молнии, при котором происходит перекрытие изоляции IMK = 14,85 кА (PI =0,506) с фронтом тф =
4,5мкс. Удар молнии происходит соответственно вблизи опоры № 0. Максимальное напряжение на изоляции составит UMmax=1510 кВ, что меньше
пятидесятипроцентного разрядного напряжения U50% = 1778 кВ. Перекрытие
изоляции произойдет при ударе молнии с большим значением амплитуды тока, которое может быть определено из уравнения:
UU = Am • (коп, ■ )“+ ' К + * ' ~ ^ ^
Тф 2
где к = 1опн - коэффициент, учитывающий уменьшение тока через ОПН по
1М .max
отношению к току молнии; A опн и а - коэффициенты ВАХ ОПН.
При значениях, рассмотренных выше, перекрытие изоляции произойдет при IMmax>19 кА. Соответственно, вероятность Рк =0,34. Влияние ближайшего
ОПН можно определить отношением вероятностей критических токов: кОПН = P(IUnn)/ P(IU 5о%)= 0,34/0,506 = 0,67. То есть, ближайший ОПН к опоре
без защиты снизит число перекрытий изоляции при ударе молнии в провод на 67% при Тф = 4,5мкс.
Для оценки влияния ОПН в горной местности можно рассмотреть случай с током молнии, имеющим среднестатистическую длину фронта первой компоненты. Длина фронта первой компоненты тока молнии определяется отношением амплитуды тока к крутизне тока молнии при вероятности 0,5:
105 =0,86 мкс.
ТФ - а
а0,5
Рассмотрим влияние ограничителей перенапряжений, установленных на одной опоре, на защиту изоляции ближайших опор для схемы, изображенной на рис.6.
В этом случае отраженная волна от ОПН с обратным знаком от опоры № 0 будет ограничивать грозовую волну, воздействующую на незащищенную изоляцию ближайших опор № 1, № 2 с некоторой временной задержкой,
в
2ПЕ+0Є
в течение которой на линеиную изоляцию воздействует напряжение грозовой волны без ограничения. Время прихода отраженной волны от ОПН будет
зависеть от места удара молнии (расстояния по отношению к опоре с ОПН). Чем больше это расстояние, тем больше будет время до прихода отраженной волны от ОПН.
Ниже рассмотрены варианты места удара молнии в пролете и определение номера опоры, воздействие
грозовой волны на которую наиболее опасно. Например, при ударе молнии на участке “Ь-12” грозовая волна при скорости распространения 300 м/с и длине пролета
и / 1
/
/, -Л Л
/ \ \
/ \
/ Гс
) пн
/
/
/
Рис.5. Кривые напряжения на опоре без ОПН:
1 - без влияния соседнего ОПН; 2 - при влиянии ОПН. Сопротивление заземления опоры № 0 равно 10 О
г\ /- *
264,4 м придет к точке установки ОПН за время превышающее _______________=0,44 мкс.
2 • 300
Грозовая волна, распространяющаяся к первой опоре, дойдет за время менее 0,44 мкс. Поэтому, отраженная волна от ОПН будет ограничивать грозовую волну, воздействующую на изоляцию на опоре № 1 с временной задержкой в
(£ ^ 2 • £ )
\ прол прол /_Г
диапазоне
300
-=0,88 ^ 1,76 мкс. В последнем случае (2£ ) -
при ударе молнии вблизи опоры №1. Аналогично можно определить время задержки для других точек удара молнии: “13 - 12” - 1,76 мкс; “22-21” -2,64/3,52 мкс; “2з-22” - 3,52 мкс.
Рис. 6. К расчету влияния ОПН на воздействующую волну на соседних опорах при ударе молнии в провод
Рассмотрим влияние ОПН для нормальной изоляции проводов при ударе в провод молнии с амплитудой, равной критическому току молнии, при котором происходит перекрытие изоляции: 1ик = 14,85 кА (Р1 =0,506). Удар молнии
происходит соответственно вблизи опор № 1 и № 2.
На рис.7 и рис.8 показаны кривые напряжений для схемы рис.6 -падающей грозовой волны, отраженной волны от ОПН (опора № “0”), а также результирующие волны напряжений воздействующие на изоляцию опор № “1” и № “2” незащищенных ОПН, при сопротивлении заземления опоры № 0 - Язо= 10 Ом (рис.7) и Язо= 100 Ом (рис.8).
При ударе молнии вблизи опор № 1 и № 2, грозовая волна будет распространяться в две противоположные стороны. Воздействие грозовой волны на изоляцию опоры № 0 и ОПН, установленный на этой опоре, приведет к возникновению отраженной волны (кривая 3), равной разности падающей волны и напряжения на опоре № 0: и отр = иПад - и0. Отраженная волна достигнет
первой опоры с максимальным временем задержки 1,76 мкс (кривая 4) и второй опоры - с временем 3,52 мкс. После прихода отраженной волны на изоляцию первой и второй опоры будет воздействовать напряжение, соответственно и1 и и2, равное сумме падающей и отраженной от опоры с ОПН волны. Кривая “01” соответствует волне, отраженной от опоры с ОПН, с временем задержки 0,88 мкс при ударе молнии в середину пролета “0-1” (1 пролет), а кривая и!0 -результирующее напряжение, воздействующее на изоляцию опоры № 1.
Таким образом, при наличии ОПН на ближайших опорах на изоляцию опор № 1 и № 2 будет воздействовать усеченная (срезанная) грозовая волна напряжения молнии, близкая к стандартной срезанной грозовой волне с фронтом 0,86 мкс. Время среза (резкого снижения напряжения на изоляции) зависит от удаленности опоры от опоры с ОПН. Снижение напряжения на изоляции происходит до значения преломленного напряжения на опоре № 0 и0, то есть до напряжения на опоре № 0. При наличии дополнительного ОПН через опору, например, на опоре № 2, воздействующее напряжение на изоляцию первой опоры будет уменьшено только после времени среза (кривая иц, рис.7).
Импульсная прочность изоляции на срезанном импульсе больше, чем и50% - 50% разрядное напряжение полной грозовой волны, и будет
определяться по ВСХ гирлянды при соответствующих предразрядных временах. Поэтому, чтобы произошло перекрытие изоляции при наличии ОПН на соседней опоре, должна воздействовать грозовая волна с большей амплитудой, а это может произойти, соответственно, при ударе молнии с большей амплитудой тока.
Влияние ОПН на снижение перекрытий изоляции линии опоры в горной местности при ударе молнии в провод, будет определяться отношением вероятности критического тока молнии 1ипп, соответствующего напряжению перекрытия изоляции при предразрядном времени, к вероятности критического тока молнии 1и50%, соответствующего 50%-му разрядному напряжению
перекрытия изоляции к ОПН = Р(1 ипп ) / Р(1 и 50% ) .
Необходимо отметить, что для равнинной местности со среднестатистическим значением фронта импульса тока молнии - 4,5 мкс
защитное действие ближайших ОПН заключается не только в снижении времени воздействия грозовой волны, но и в ограничении ее амплитуды.
Как видно из рис.7 и 8, время задержки прихода отраженной волны от ОПН для первой опоры составляет 2,1-2,15 мкс, для второй - 3,81-3,85 мкс. При увеличении амплитуды тока молнии при ударе молнии в провод время задержки имеет тенденцию к уменьшению и не превышает значений для критического тока 1ик = 14,85 кА.
в и
Рис. 7. Кривые напряжения на опорах № 0, № 1 и № 2 для схемы расположения на рис. 6, при ударах молнии вблизи опор № 1 и № 2. Сопротивление заземления опоры № 0 равно 10 Ом в и
Рис. 8. Кривые напряжения на опорах № 0, № 1 и № 2 для схемы расположения на рис. 6, при ударах молнии вблизи опор № 1 и № 2. Сопротивление заземления опоры № 0 равно 100 Ом
В таблице 2 представлены значения вероятности критических токов молнии, соответствующие амплитудам с различными предразрядными временами и коэффициент снижения количества отключений ВЛ при наличии ОПН.
Таблица 2
Расчет влияния ОПН на защиту изоляции ближайших опор
Время задержки прихода отраженной волны от ОПН, мкс Предраз-рядное время, мкс Разрядное напряжение определяемое по ВСХ, кВ Значение критического тока молнии, кА Р(1мк ) к Р(1щ,) кОПН Р(1 ) 1 V-1 и50% >
0,88 1,25 2551 22,56 0,214 0,423
1,76 2,15 2215 19,0 0,324 0,64
3,52 3,85 1980 16,9 0,410 0,81
Число отключений линии на участке с п прол длиной п прол х £ прол от
ударов молнии в провод с учетом установки ОПН на опорах можно определить по формулам:
£
прол
п = ----------- • п IV п I IV п
у..ОПН т у пр. {. ср у.прол.ср кр у.прол.кр .
^Б / т
ср пу.прол.ср 1 ^кр пу.прол.кр ] 5 (3)
п = п
у.прол.ср .прол.
— [ • (1 — [ ОПН ) I р • (1 — к ОПН ) I пп ’ (1 _ кп ОПН ) I
I. 0.прол..ср V 0.ОПН ' Іпрол.ср \ 1.ОПН ' 2.прол.ср V 2.ОПН ' \
п = п —
у.прол.кр .прол.
[п0.прол.кр ' (1 РО.ОПН Р р Р1.прол.кр ' (1 к1.ОПН ) 1 п2.прол.кр ' (1 к2.ОПН )]
(4)
(5)
где п ОПН - число отключений линии (участка ВЛ) на 100 км/год с учетом установки ОПН; п , п - абсолютное число уменьшения пролетов при
^ ’ у.прол.ср ’ у.прол.кр * гг
учете влияния ОПН для средней и крайних фаз; п0 прол. ср, п0прол.кр - число
пролетов, защищаемых ОПН, для средней и крайних фаз, с практически нулевой вероятностью отключений при ударе молнии в провод; п1прол ср п2прол ср - число
пролетов для средней фазы, на которые влияет ОПН, установленный на соседней опоре и через опору; п1прол кр, п2прол кр - число пролетов для средней
фазы, на которые влияет ОПН, установленный на соседней опоре и через опору; к0 ОПН, к ОПН , к2 ОПН - коэффициенты влияния ОПН на уменьшение количества отключений от ударов молнии в пролет, в зависимости от расстояния до ОПН -вблизи опоры с ОПН, на соседней опоре, через опору; £ прол - длина пролета, км,
расчетное значение 0,264 км.
Относительная величина (5пу ОПН ) снижения числа перекрытий изоляции
при ударе молнии в провод при установке ОПН на участке длиной п прол х £ прол может быть определена следующим образом:
п — п
Зп у ОПН = -----у^°ш^* 100% =
п
упр . (6)
— (Кср • пУ.прол.Ср + Ккр ■ пУ.прол.кр )'100%
ппрол прол
Используя формулы (3)-(6), можно определить эффективность грозозащиты при различных вариантах применения ОПН (на крайних и средних фазах, через опору, через две опоры и т.д.).
Ниже представлен пример расчета учета влияния ОПН на число отключений ВЛ при ударе молнии в провод. Рассмотрим участок линии с шестью опорами. Ограничители перенапряжений установлены в середине участка на опорах № 3 и № 4 в трех фазах на каждой опоре. Длина пролета £ прол = 264 м, число расчетных пролетов составит семь( ппрол = =6 + 2-0,5=7). Число отключений на 100 км/год пупр 1 для шести опор без ОПН можно определить по
~ ^ Л, £ прол * ппрол 0,2644 * 6 0 , „ агчг
следующей явной формуле: п , =_^—* п = ^---------------------8 6 = 0 875 откл.
у пр1 Ь Б. у пр 15,6 ’ ’
Б / тр 5
на 100 км/год, где п у.пр - удельное число отключений участка № 2 от ударов молнии в провод на 100 км/год.
Число пролетов, защищаемых ОПН с практически нулевой вероятностью, составит 2 пролета, как для крайних, так и для средних фаз. Число пролетов, на которые влияет ОПН, установленный на соседней опоре - 2 , и 2 пролета - для ОПН через опору.
Абсолютное число уменьшения пролетов при учете влияния ОПН для средней и крайних фаз:
п = п ,
у. прол. ср у. прол.кр
= 6 — [2 * (1 — 0,05) + 2 * (1 — 0,64) + 2 * (1 — 0,81)] = 3,0;
Число отключений линии на 100 км/год с учетом установки ОПН:
£
^Б / т
0,2644
п = —прол * п * * п + ^ * п I
у..ОПН -Г у.пр. V ср у.прол.ср кр у.прол.кр J
Ьг
- * 8,6 * (0,116 * 3,0 + 0,884 * 3,0) = 0,437
15,6
где Кср =0,116 - процентное количество ударов в среднюю фазу; ^=0,884 -
процентное количество ударов в крайние фазы.
Относительная величина Зп ОПН снижения числа перекрытий изоляции
при ударе молнии в провод вычисляется для участка из шести опор:
п і — п ОПН 0 875 — 0 437
Зп 1ОПН =-^1--------* 100% = 0,875 0,437 * 100% = 50% .
уА.ОИп і г\г\
пу.1пр 1,02
Таким образом, установка ОПН в трех фазах на двух опорах на участке с шестью опорами приводит к снижению числа перекрытий изоляции при ударах молнии в провод на 50%.
В таблице 3 представлены результаты расчетов эффективности применения ОПН, их количества при расстановке на расчетных частях участка
№ 2. Применение 54 фаз ОПН снизит число грозовых отключений участка № 2 на 88% и составит 1,06 откл. на 100 км/год.
Таблица 3
Расчетные значения грозовых отключений для участка № 2 ВЛ 500 кВ «Токтогульская ГЭС - ПС Фрунзенская» без тросовой защиты с применением ОПН
Номер части участка I II III IV Участок № 2
Допустимое число откл. ВЛ по расчетным частям на 100 км/год 0,275 0,275 0,275 0,275 1,1
Число опор на участке 6 10 12 32 60
Число ОПН на участке 6 20 28 - 54
Расчетное число откл. ВЛ без ОПН на 100 км/год 0,708 2,49 5,60 0,288 9,09
Расчетное число откл. ВЛ с ОПН 100 км/год 0,294 0,276 0,219 0,274 1,06
Эффективность грозозащиты с ОПН участка, % 60 88,4 95,9 5 88,26
Литература
1. Руководящие указания по защите сетей 6-500 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений, Бишкек, Кыргызэнергохолдинг, 1997.
2. Костенко М.В. Обобщенное правило эквивалентной волны для многопроводных линий. Электричество, 1985 г., № 12, с. 16-21.
3. Правило эквивалентной волны для узловой точки с нелинейным сопротивлением молнии. М.В.Костенко, Известия академии наук СССР. Энергетика и транспорт. М.: Энергоатомиздат 1989 г.
4. Александров Г.Н. Молния и молниезащита. СПБ.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. 280 с.
Сведения об авторах Бахышев Икрам Мамедович
начальник Центральной Службы Изоляции, Защиты от Перенапряжений и Испытаний электрооборудования, ОАО "Национальная Электрическая Сеть Кыргызстана", инженер Кыргызская Республика, 720070, г. Бишкек, проспект Жибек Жолу, д.326 эл. почта: bahishev@mail.ru
Колычев Александр Валерьевич
доцент кафедры «Электроэнергетика и Техника высоких напряжений» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (С-ПбГПУ), к.т.н. Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29 эл. почта: kolYchev@positron.spb.ru
Халилов Фирудин Халилович
профессор кафедры «Электроэнергетика и Техника высоких напряжений» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (С-ПбГПУ), д.т.н. Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29
