Координация изоляции электрооборудования: Учебное пособие к практическим занятиям, страница 39

Рассмотрим расчет N₀ на примере воздушной ЛЭП на металлических или железобетонных опорах с грозозащитными тросовыми молниеотводами по всей длине по рис. 6.7. При этом предполагаем, что известны характеристики грозовой деятельности и все необходимые электрические и геометрические параметры линии.

Для отключения линии из-за ПУМ необходимо, чтобы этот удар осуществился, чтобы при этом произошел импульсный пробой изоляции, который перешел бы в к. з. Число ударов молнии в линию определится как   N_y = n_n n_g l 2 b_p. Обычно считают  n_n » 0,15 ударов/км²; где h – средняя высота линии (в данном случае подвеска тросов). Тогда

76

                              N_y = 0,9 10^-3 N_g l h                                       (6.8)

при l – км, h – м.

Удары молнии распределяются по трассе ЛЭП случайным образом. Однако все многообразие случаев условно сводится к трем: удар в вершину опоры (оп), в трос в середину пролета (тр) и в провод из-за прорыва молнии сквозь тросовую защиту (пр или a) по рис. 6.7. Тогда полная группа независимых и несовместных событий, может быть записана как

                                P_оп + P_т + P_a = 1,                                        (6.9)

где Р – вероятности удара молнии соответственно в опору, трос и провод. Вероятность Рa связана с высотой опоры hоп и углом защиты a по рис. 6.7 следующей эмпирической формулой

                                 lgP_a = ,                                   (6.10)

где a измеряется в градусах, h_оп – в метрах. Очевидно, что формула (6.10) применима при . Что касается вероятностей Р_оп и Р_т, то обычно принимается

     Р_оп / Р_т = k,                                          (6.11)

причем k = 1,0 – 1,5. Тогда из (6.9) и (6.11) получаем

                             Р_оп = (1 - Р_a),                                     (6.12)

             Р_т = 1 - Р_a).                                     (6.13)

Вероятности импульсного пробоя изоляции вычисляются следующим образом. При ударе молнии в опору определяющим является

77

перекрытие по поверхности гирлянды изоляторов на опоре. Вероятность такого пробоя Р_пр.оп рассчитывается по (6.5).При ударе молнии в трос в середину пролета рассматривается пробой воздушного промежутка S между проводом и тросом в середину пролета. Анализ распространения волн напряжений в пределах пролета показывает, что защитный уровень линии определяется крутизной a_защ, которая вычисляется как

       a_защ = ,                                (6.14)

где U_is = E_is S – импульсная электрическая прочность промежутка S, причем E_is » 750 кВ/м; u = 300 м/мкс –скорость распространения импульса по проводам воздушной ЛЭП; k_c = 0,25 – коэффициент связи между проводом и тросом в электрическом поле; z_тр » 400 Ом – волновое сопротивление троса; l_n – длина пролета (расстояние между опорами ЛЭП). По a_защ вероятность Р_пр.т пробоя изоляции в середину пролета определится как

         P_пр.т = exp(- k_a a_защ).                               (6.15)

При прорыве молнии сквозь тросовую защиту происходит удар молнии в провод линии. Как и при ударе молнии в вершину опоры, определяющим является перекрытие гирлянды изоляторов, вероятность которого Р_пр.a вычисляется по защитному уровню по току молнии:

           Р_пр.a = exp(- k_I I_защ),                                    (6.16)

         I_защ » 4 ,                                  (6.17)

где U_iГ – импульсное напряжение перекрытия гирлянды; z_пр » 400 Ом –

78

волновое сопротивление провода.

Вероятность перехода импульсного пробоя в устойчивое к. з. зависит от конструкции ЛЭП и ее номинального напряжения. Так для линий напряжением до 220 кВ включительно она может быть принята равной Р_к.з. » 0,7, а при напряжении 330 кВ и выше – Р_к.з. » 1,0.

Считая, что для каждого случая удар молнии, пробой изоляции и переход в к. з. – совместные и независимые события, окончательно получим