"Новости Электротехники №5(23)"Грозозащита воздушных линий 35 кв и выше

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №5(23) 2003

Грозозащита воздушных линий 35 кв и выше

Георгий Подпоркин, д.т.н., генеральный директор 3АО «НПО Стример»

В последние годы была разработана система грозозащиты воздушных линий (ВЛ) 10 кВ длинно-искровыми разрядниками (РДИ). Принцип действия РДИ состоит в том, что за счет использования эффекта скользящего разряда обеспечивается весьма длинный путь перекрытия по поверхности РДИ. Благодаря большой длине пути перекрытия исключается переход импульсного разряда в силовую дугу тока промышленной частоты. Разряд происходит вне аппарата и не представляет для него опасности. Данная система грозозащиты в 2000 г. одобрена научно-техническим советом РАО ЕЭС и рекомендована к применению в энергосистемах.*
Целесообразно доработать и распространить систему грозозащиты при помощи РДИ на класс напряжения 35 кВ и выше. Предварительные проработки показывают перспективность такой системы, особенно для регионов с высоким удельным сопротивлением грунта.

РДИ антенного типа (РДИА) (рис.1). Идея состоит в том, что благодаря антенне, подключенной к разряднику, его перекрытие происходит еще до непосредственного контакта лидера молнии с ВЛ.** На стадии продвижения лидера молнии от грозового облака к ВЛ на антенне РДИ наводится высокий потенциал. Антенна подключена к электроду, находящемуся на поверхности кабеля. Между этим электродом и заземленной жилой кабеля возникает разность потенциалов, под действием которой формируется и развивается скользящий разряд. Еще до того, как лидер молнии попал в линию, скользящий разряд перекрывает РДИ. Таким образом обеспечивается координированная работа разрядника с защищаемой изоляцией.
Возможная конструктивная схема исполнения РДИА-35 (рис. 2). Основной элемент разрядника – специальный кабель, подвешенный к проводу ВЛ в районе расположения гирлянды. Наибольшее расстояние между кабелем и проводом в средней части кабеля около 1 м. На поверхности кабеля установлен электрод, соединенный с антенной, которая натягивается между кабелем и вершиной опоры и крепится к ней через натяжной полимерный изолятор. Разрядные стержни на изоляторе обеспечивают искровой разрядный промежуток.
Один из концов кабеля (2 м) имеет поверх изоляционного слоя полупроводящее покрытие, на остальной части кабеля (5 м) – только изоляционное покрытие. Полупроводящее высокоомное покрытие необходимо, чтобы в нормальном рабочем режиме при загрязнении и увлажнении изолятора антенны уменьшить величину напряжения, приложенного к изоляции кабеля.

Работа разрядника. При приближении лидера молнии к ВЛ на антенне наводится высокий потенциал. Такой же потенциал приобретает подключенный к антенне электрод. Потенциал провода ВЛ, а также потенциал подключенной к нему жилы кабеля можно принять равным нулю. Между электродом и жилой кабеля возникает напряжение, под действием которого развивается скользящий разряд. Его канал продвигается по поверхности кабеля от электрода до провода линии, проходя путь длиной 5 метров.
При ударе молнии в опору резко возрастает потенциал опоры и перекрывается искровой промежуток изолятора антенны, т.е. имеет место обратное перекрытие с опоры на антенну и далее, уже по подготовленному скользящим разрядом каналу, происходит перекрытие на провод.
Аналогично развиваются процессы и при ударе молнии в провод. Здесь также перекрывается искровой промежуток изолятора антенны, и ток грозового перенапряжения протекает с провода ВЛ через канал скользящего разряда, антенну и далее, через канал искрового промежутка, на опору.
И в том и в другом случае опора и провод ВЛ оказываются связанными через длинный канал искрового перекрытия. К гирлянде изоляторов линии прилагается только напряжение, равное падению напряжения в цепи разрядника, состоящей из антенны и канала перекрытия. Этого недостаточно для перекрытия гирлянды, и она не перекрывается. После прохождения тока грозового перенапряжения, через канал перекрытия разрядника продолжает течь сопровождающий ток промышленной частоты. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, и линия продолжает бесперебойную работу без отключения.
Следует отметить простоту конструкции РДИА, которая состоит из отрезка кабеля, легкого натяжного изолятора, антенны, выполненной из троса, и вспомогательной арматуры. Возможны и другие конструктивные схемы выполнения РДИА.

Предложенная система грозозащиты может быть разработана и на более высокие классы напряжения, например 110 кВ.

*ИП-02-2003 (Э) «О применении длинно-искровых разрядников в электрических сетях 6(10) кВ», ФСК ЕЭС от 25.04.2003.
**Подпоркин Г.В., Пильщиков В.Е., Сиваев А.Д., Ярмаркин М.К. О грозозащите ВЛ 35–110 кВ длинно-искровыми разрядниками антенного типа // Известия РАН. Энергетика. – 2003. – № 6. – С. 59–68.

Рис. 1 Принцип работы РДИА

1 – грозовое облако; 2 – канал лидера молнии; 3 – объемный заряд лидера; 4 – антенна; 5 – электрод; 6 – скользящий разряд;

Рис. 2 Схема установки РДИА-35 на провод ВЛ

7 – изоляция кабеля; 8 – жила кабеля; 9 – полупроводящее покрытие кабеля; 10 – провод ВЛ; 11 – изолятор; 12 – искровой промежуток.