Молния как источник перенапряжений

     При возникновении импульса грозового  перенапряжения оба промежутка пробиваются, и импульсный ток отводится в землю. После окончания импульса через разрядник продолжает проходить сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры канала дуги переменного тока в трубке происходит интенсивное выделение газа, и давление сильно увеличивается. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в результате чего дуга гасится при первом же прохождении тока через нулевое значение. При работе разрядника слышен звук, напоминающий выстрел, и из трубки выбрасываются раскаленные газы.

     Вольт-секундная характеристика РТ зависит от длин внешнего и внутреннего промежутков разрядника и имеет вид, характерный для промежутков с резко-неоднородным полем. Величина внешнего искрового промежутка выбирается по условиям защиты изоляции и может регулироваться в определенных пределах.  

§3. Трубчатые разрядники и их применение для  защиты линий 

     Основу  трубчатого разрядника составляет трубка из газогенерирующего материала. Один конец трубки заглушен металлической крышкой, на которой укреплен внутренний стержневой электрод. На открытом конце трубки расположен другой электрод в виде кольца. Промежуток S₁ между стержневым и кольцевыми электродами называется внутренним или дугогасящим промежутком. Трубка отделяется от провода фазы внешним искровым промежутком S₂, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.

     При возникновении импульса грозового  перенапряжения оба промежутка пробиваются, и импульсный ток отводится в землю. После окончания импульса через разрядник продолжает проходить сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры канала дуги переменного тока в трубке происходит интенсивное выделение газа, и давление сильно увеличивается. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в результате чего дуга гасится при первом же прохождении тока через нулевое значение. При работе разрядника слышен звук, напоминающий выстрел, и из трубки выбрасываются раскаленные газы.

     Существенным  недостатком трубчатых разрядников  является наличие предельных отключаемых  токов. Достаточно широкая номенклатура требующихся разрядников осложняет производство, а необходимость контролировать диаметр внутреннего канала затрудняет эксплуатацию трубчатых разрядников. В связи с этим большое значение имеет разработка трубчатых разрядников без сопровождающего тока. Основная идея конструкции этих разрядников состоит в следующем. Во внутренний канал разрядника вплотную вставляется между электродами вкладыш из того же материала, что и стенка трубки. Импульсный ток благодаря малой длительности будет свободно проходить в весьма малом зазоре между вкладышем и стенкой трубки. В то же время бурная газогенерация в этом крайне ограниченном объеме воспрепятствует образованию сопровождающего тока. Таким образом, износ разрядника должен быть резко сокращен, и разрядник можно будет ставить в любой точке сети независимо от значения тока КЗ.

     Основные  недостатки трубчатых разрядников — нестабильные характеристики, наличие зоны выхлопа и в особенности крутая вольт-секундная характеристика — исключают возможность их применения в качестве основного аппарата защиты подстанционного оборудования. Однако благодаря своей простоте и дешевизне РТ широко применяются в качестве вспомогательного средства защиты. 

§4. Рекомендуемые способы грозозащиты линий  

     Линии напряжением 220 кВ и выше в подавляющем большинстве случаев сооружаются на металлических или железобетонных опорах и защищаются тросами по всей длине. Тросы подвешиваются на линейных изоляторах, что позволяет уменьшить токи однофазного КЗ, а также использовать тросы дополнительно к их основному назначению для релейной защиты и связи, электроснабжения ремонтных бригад и монтерских пунктов, плавки гололеда. Изоляторы шунтируются искровыми промежутками, которые пробиваются уже во время лидерной стадии грозового разряда или непосредственно после удара молнии. Таким образом, тросы переводятся в режим заземления.

     Линии 110 и 150 кВ на металлических и железобетонных опорах также рекомендуется защищать тросом по всей длине. Однако в ряде электрических систем имеются одноцепные линии, не защищенные тросами. Такие линии, естественно, отключаются во время гроз более часто, и их нормальная эксплуатация возможна только при наличии АПВ. Следует, однако, иметь в виду, что при большой длине бестросовой линии АПВ будет часто срабатывать; это приведет к необходимости часто производить ревизии выключателей, что для эксплуатации крайне нежелательно.

     Линии 110 кВ на деревянных опорах никакой дополнительной грозозащиты не требуют, за исключением подвески тросов на подходах к подстанциям и установки трубчатых разрядников в начале подхода. Если на линии с деревянными опорами некоторые опоры выполнены металлическими или железобетонными (например, угловые или анкерные опоры, опоры, ограничивающие переход через реки и т. д.), то на этих опорах также должны устанавливаться трубчатые разрядники. Необходимость этого мероприятия вызвана тем, что изоляция этих опор имеет электрическую прочность гораздо более низкую, чем изоляция деревянных опор, поэтому она будет перекрываться и приводить к отключению линии даже в тех случаях, когда изоляция деревянных опор останется неперекрытой. Трубчатые разрядники, самостоятельно гася дугу, предупреждают отключение линии.

     Линии 35 кВ на металлических опорах обычно не защищаются тросами, поскольку эти линии работают в системе с изолированной нейтралью; такие линии, как было показано выше, имеют относительно небольшое число грозовых отключений, возникающих в результате двухфазных и трехфазных перекрытий.

     Линии 35 кВ на деревянных опорах не требуют дополнительных мер грозозащиты. Благодаря меньшим значениям градиента рабочего напряжения вдоль пути перекрытия эти линии имеют даже несколько более высокие показатели, чем линии 110 кВ на деревянных опорах.

     Линии 3—10 кВ не требуют особых мероприятий по грозозащите, за исключением установки трубчатых разрядников в местах с ослабленной изоляцией и на подходах к подстанциям. Эти линии выполняются на железобетонных и деревянных опорах. Последние обладают более высокой грозоупорностью за счет использования изоляции дерева. Хотя импульсная электрическая прочность изоляции таких линий сравнительно невысока, однако вероятность перехода импульсных перекрытий в силовую дугу не превышает 0,1. Для защиты опор линий 3—10 кВ, в частности деревянных, от повреждений (расщеплений) при грозовых перекрытиях изоляции применяются защитные металлические спуски, бандажи и скобы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Нормальная  работа оборудования определяется рабочими (номинальными) напряжениями. Любое  повышение напряжения сверх нормального  называется перенапряжением. Перенапряжения делятся на атмосферные (внешние) и  коммутационные (внутренние). Атмосферные  перенапряжения возникают в ЛЭП  и аппаратах при прямых ударах молнии или как наведенные при  ударе молнии вблизи объекта. Величина атмосферных перенапряжений достигает  миллионов вольт и, несмотря на малое  время существования, они являются причиной тяжелых аварий.

      Электрический разряд в виде молнии до сих пор  не может быть получен искусственно в лаборатории и используется в практике лишь в малом подобии.

 При  ударе молнии обычно наблюдаются  механические воздействия, приводящие  к разрушению опор, изоляторов, построек.

      Тепловые  воздействия, которые приводят к  нарушению изоляционной поверхности. Вследствие малой продолжительности  разрядов они обычно невелики.