Молниезащита линий электропередачи до 1000 В

    Грозовой разряд (рисунок 6.2.1.) оказывает электромагнитные, тепловые механические воздействия на объекты.

Рис. 6.2.1. Грозовой разряд на ВЛ

Рис. 6.2.2. Перенапряжение в сетях, возникшее от прямого удара молнии в линию

 

    Во время разряда возникает сильное электромагнитное поле, которое индуктирует напряжение в проводах электрической сети, наружных антенн и в металлических конструкциях.

    Перенапряжение в сетях (рисунок 6.2.2.), возникшее от прямого удара молнии в линию, или индуктированные при разряде молнии, называются атмосферными перенапряжениями. Они распространяются на все участки электрической сети и являются одной из основных причин массивных повреждений и аварийных отключений электроустановок. При отсутствии надёжной защиты от атмосферных перенапряжений могут быть выведены из строя электрические аппараты на подстанциях или электростанциях, токоприёмники у потребителя, либо может возникнуть пожарная опасность, которую представляет молния.

    Попадание молнии в какой-либо объект может вызвать поражение людей и животных, находящихся внутри этих объектов или рядом с ними. Это происходит в результате появления высоких потенциалов между частями объекта, которого человек или животное касается, и землёй, на которой они стоят, и между двумя точками земли, на которых находятся ступни человека или  ноги  животного.

    Большую опасность во время грозы может представить занос высоких потенциалов в помещение по проводам воздушной линии. Число гроз в том или ином районе зависит от географического положения, климатических условий, времени года, рельефа местности. Степень вероятности поражения молнией зависит от высоты расположения проводов линии над землёй, рельефа той местности, где расположена ВЛ, свойств грунта, в котором расположены опоры ВЛ, материала, из которого изготовлены опоры.

    Если же установлена система внешней молниезащиты ЛЭП, то устройства защиты от импульсных перенапряжений в данном варианте могут быть использованы для отвода весьма значительной части прямого тoка мoлнии.

    Простая и надёжная мера защиты объектов, а значит, и людей от опасности поражения грозовыми разрядами – это приближение точек заземления к объектам, зданиям, сооружениям.

    В населённой местности воздушные линии, если они не экранированы дымовыми трубами, высокими деревьями и высокими зданиями, должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для защиты от грозовых перенапряжений. Их сопротивление должно быть не менее 30 Ом, а расстояние между ними не более 200 метров для районов с числом гроз в году более 40.

    Подводка воздушных линий наружного освещения, силовой сети напряжением до 1000 В, радиотрансляционных линий и сигнализации к прожекторным мачтам, дымовым трубам, градирням и другим высокогабаритным зданиям и сооружениям не допускается. Здесь следует использовать только кабели.

    Кроме того, заземляющие устройства должны быть выполнены на опорах с ответвлениями к вво̀дам в помещения с большим числом людей(школы, магазины, больницы, детские сады, санатории) или представляющие большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские) и на конечных опорах линий, имеющих ответвления к вво̀дам. К указанным заземляющим устройствам необходимо присоединить крюки и штыри деревянных и железобетонных опор, а также арматуру последних. Лучше всего, если каждый ввод в здание находится между двумя заземлёнными точками, наибольшее расстояние между которыми 100 …. 200 метров. Если заземление только с одной стороны от ввода, то расстояние до него не должно превышать 50 … 80 метров.

    Спецификой проблемы грозозащиты на ВЛЗ (воздушных линиях с защищенными проводами) является то, что если провода в изоляции ничем не защищать, то при грозовом перенапряжении и перекрытии изолятора образуется дуга, которой просто некуда перемещаться по проводу.

    Соответственно она горит в месте пробоя изоляции до срабатывания защиты на подстанции и аварийного отключения ВЛ. Так как защита в этом случае срабатывает не сразу, то могут произойти следующие последствия:

- повреждение изоляции СИП-3;

- разрушение самого изолятора на ВЛЗ;

- пережог и обрыв провода.

    Именно пережог провода является главным условием необходимости применения для ВЛ с проводами СИП-3 устройств грозозащиты.

    В сетях с заземлённой нейтралью для заземления от атмосферных перенапряжений следует использовать заземляющие устройства повторных заземлений нулевого провода.

    А между тем для линий с изолированной нейтралью однофазное замыкание не является аварийным режимом, требующим немедленного отключения.

Заземление крюков и штырей

    Согласно действующим правилам устройства электроустановок, если на деревянной конструкции было выполнено повторное заземление PEN-проводников, то необходимо заземлить полностью все штыри и крюки опоры из металла (рисунок 6.3.1). Если же на столбе из дерева или железобетона не организовывают повторный заземляющий контур, то ничего делать не нужно и самостоятельно ничего не предпринимать.

    При организации повторного заземляющего контура, в сетях с заземлённой нейтралью крюки и штыри фазных проводов на железобетонных опорах, а также арматура этих опор, должны быть присоединены к заземлённому нулевому проводу (рисунок 6.3.2).

    Защитный и рабочий нулевые провода подключаются вверху железобетонного столба к арматурному выпуску (рисунок 6.3.3). Если есть подкосной столб, то присоединять необходимо также и к нему, а не только к основному.

 

Рис. 6.3.1. Заземление крюков на деревянной опоре

Рис. 6.3.2. Заземление траверсы на железобетонной опоре

            

    Это делается для того, чтобы возникшие при грозовых разрядах перенапряжения вызвали перекрытие с провода на крюк и заряд ушёл в землю по нулевому проводу через ближайшие защитные повторные заземления нулевого провода. При этом величина перенапряжения снижается до 30...50 кВ, уменьшается опасность пробоев и перекрытий изоляции в зданиях, присоединённых к воздушной линии.

        

 

Рис. 6.3.3. Заземляющий спуск на железобетонной опоре

Рис. 6.3.4. Повторный заземляющий контур на опоре из дерева

 

Рис. 6.3.5. Защитное заземление на деревянной опоре ВЛ

Рис. 6.3.6. Заземление ВУ на железобетон-ной опоре

    При организации повторного заземляющего контура на опоре из дерева, устанавливается заземляющий спуск (рисунок 6.3.4). Как правило, он вырабатывается из металлической проволоки. Всё это прикрепляется к штырьевому электроду, который вбивается в грунт. Соединение по возможности нужно выполнять сварным соединением (рисунок 6.3.5).

 

    В случае если проволока больше 6 мм, то желательно чтобы заземляющий спуск был сделан из оцинкованного металла, а если меньше 6 мм, то из чёрного металла с нанесённым антикоррозийным средством.

    Крюки и штыри на деревянных опорах заземлять не нужно, за исключением указанных выше опор с заземлениями от перенапряжений. В сетях с изолированной нейтралью крюки и штыри фазных проводов на железобетонных опорах, а также арматура этих опор должны быть заземлены обязательно. Сопротивление заземления в этом случае не более 50 Ом. Заземляющие и нулевые защитные проводники из стали должны иметь диаметр не менее 6 мм.

    Электрооборудование из металла (рисунок 6.3.6.), которое находится на опорах, в обязательном порядке должно заземляться индивидуальными проводами. Это такое оборудование, как щиты вводного устройства (ВУ), молниезащита или защита от высокого напряжения, щитки учёта (ЩУ) и автоматики.