Параметры импульсов грозовых перенапряжений, набегающих

На подстанцию

По экономическим соображениям уровень изоляции подстанционного оборудования устанавливается ниже уровня изоляции линии. Поэтому импульсы напряжения, возникающие при ударах молнии в линию и имеющие наибольшую амплитуду, равную импульсному разрядному напряжению линейной изоляции (или установленного на подходе к подстанции защитного аппарата), представляют опасность для подстанционного электрооборудования.

Импульсы грозовых перенапряжений, набегающие на подстанцию, могут иметь разную форму. Полные импульсы, близкие по форме к импульсам тока молнии, возникают при ударах в провода линии, если их амплитуда ниже импульсного разрядного напряжения изоляции линии.

Если амплитуда тока молнии выше критического значения и при ударе в провод происходит перекрытие линейной изоляции, то образуется срезанный импульс грозового перенапряжения. Максимальное напряжение срезанного импульса определяется вольт-секундной характеристикой изоляции линии. На линиях с номинальным напряжением до 330 кВ срезанные импульсы возникают примерно в 90 % случаев. На линиях напряжением 500 кВ и выше, имеющих значительно большие импульсные разрядные напряжения изоляции, доля срезанных импульсов снижается до 50 %.

Импульсы с очень крутым (практически вертикальным) фронтом возникают при ударах молнии в опору или в трос с последующим перекрытием линейной изоляции. Длительность таких импульсов обычно мала и составляет 6–15 мкс, что объясняется отводом части тока молнии через тросы вдругие опоры.

Индуктированные импульсы напряжения, возникающие при ударах молнии вблизи линии, могут иметь разную длительность. На линиях
6–35 кВ они могут вызывать перекрытия изоляции, и тогдаих длительность уменьшается.

Распространяющийся по линии импульс напряжения деформируется и затухает. Причина деформации импульса связана с явлением замедления скорости распространения волны вдоль линии при увеличении интенсивности коронирования проводов. При увеличении напряжения в импульсе коронирование возрастает, и скорость распространения уменьшается. В результате длительность фронта импульса увеличивается. Если импульс короткий или срезанный, то импульсная корона приводит не только к удлинению фронта, но и к понижению амплитуды за счет отбора части его энергии. В случае полных импульсов влияние импульсной короны сказывается в основном на удлинении фронта и в значительно меньшей степени – на снижении амплитуды. Снижение амплитуды импульса происходит в основном за счет активных потерь при возврате тока волны по земле.

Удлинение фронта полного импульса на 1 км длины линии , мкс/км, под действием импульсной короны можно рассчитать по эмпирической формуле

,                          (4.42)

где U _max– амплитудаполного импульса, кВ; h – средняя высота подвеса проводов, м; K – коэффициент, равный 1,0; 1,1; 1,45; 1,55 при числе проводов в фазе соответственно 1, 2, 3, 4 и более.

Точная оценка надежности защиты электрооборудования подстанций от импульсов, приходящих с линий электропередачи, требует учета всех возможных сочетаний форм и амплитуд импульсов напряжений, образующихся на линии. Практика проектирования и эксплуатации показала, что в инженерных расчетах допустимо применение приближенного подхода, состоящего в следующем: принимается, чтов месте удара молнии образуется импульс напряжения бесконечной длительности с вертикальным фронтом и амплитудой, равной U _50%линейной изоляции. Снижением амплитуды импульса пренебрегают, а удлинение фронта волны в результате действия импульсной короны подсчитывают по формуле (4.42).