Как определяется вероятность перекрытия изоляции при грозовых перенапряжениях. Когда возникают наибольшие перенапряжения на вл при ударе молнии. Из чего состоит молниеотвод. .

Перекрытием называют разряд по границе раздела двух сред, чаще всего это граница твердый диэлектрик - газ. Напряжение перекрытия U_пер всегда существенно меньше пробивного напряжения U _пр< чисто газового промежутка с теми же электродами. Основными причинами этого эффекта считают влияние газовых включений между металлом электрода и твердым диэлектриком, влияние микрокапель влаги и накопление объемных зарядов на боковой поверхности изолятора. Для увеличения U_перприменяют ребристые конструкции изоляторов.

Напряжение перекрытия проходного изолятора обычно в несколько раз меньше напряжения перекрытия опорного изолятора при одинаковой длине пути перекрытия. Связано это с близким расстоянием между разнопотенциальными электродами в проходном изоляторе, из-за чего ионизация на фланце изолятора начинается при весьма небольшом напряжении. Большая емкость между каналом разряда и внутренним электродом приводит к сравнительно большому емкостному току между каналом разряда и внутренним электродом, что приводит к нагреву канала и большей его стабильности.

Перенапряжения прямого удара молнии

Из всех объектов системы электроснабжения наиболее подвержены прямым ударам молнии линии электропередачи - в том числе и контактная сеть железной дороги. За грозовой сезон наблюдается несколько десятков прямых ударов молнии на каждые 100 км длины.

Разряд молнии в возвышенный объект сопровождается образованием встречных лидеров, развивающихся с возвышенных мест объекта - в случае линии с опоры, с грозозащитного троса и с фазных проводов. Место удара молнии определяется наиболее развившимся встречным лидером, поэтому для линии электропередачи различают следующие случаи поражения:

- удар молнии в провод с последующим перекрытием с провода на опору или между проводами;

- удар молнии в вершину опоры с последующим перекрытием с опоры на провод;

- удар молнии в пролет троса с последующим перекрытием с троса на провод или на землю.

Главную опасность для линии представляет прямой удар молнии в фазные провода с последующим перекрытием изоляции от возникающих при этом перенапряжений. По месту перекрытия возникает дуга за счет рабочего напряжения линии с необходимостью отключения короткого замыкания. Вероятность перехода импульсного перекрытия в дугу зависит от величины рабочего напряжения и материала опор. В случае деревянных опор вероятность перехода в дугу мала; для линий на железобетонных и металлических опорах эта вероятность порядка 0,5 для сетей 3..35 кВ, а для ЛЭП 110..500 кВ близка к единице.

Вероятность попадания молнии в опору или в трос вблизи опоры может быть приближенно оценена по соотношению , где h_о - высота опоры, l_пр - длина пролета.

Для контактной сети с ее малыми расстояниями между опорами это означает, что большая часть прямых ударов будет приходиться на опоры контактной сети. На заземлении опоры (на рельсе) при этом возникает напряжение, определяемое падением напряжения на индуктивности снижения и на активном сопротивлении заземления . Небольшое напряжение перекрытия контактной сети (порядка 300 кВ для контактной сети переменного тока) приводит к перекрытию изоляции практически при каждом прямом ударе молнии. Около половины перекрытий переходят в дуговой разряд с отключением фидера контактной сети.

Для линий более высокого напряжения не каждый прямой удар молнии в опору или в грозозащитный трос приводит к перекрытию изоляции. Под уровнем грозоупорности линии понимают наибольший расчетный ток молнии, при котором еще не перекрывается изоляция линии. На возможность перекрытия изоляции влияет и крутизна тока в канале молнии. В качестве показателя надежности грозозащиты используют среднее число отключений линии в год или обратную величину - среднее число лет безаварийной работы.

Молниеотводы состоят из четырех конструктивных элементов: молниеприемника 1, несущей конструкции 2, токоотвода 3 и заземлителя 4 (рис. 36). Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии. Поэтому он должен надежно противостоять механическим и тепловым воздействиям тока и высокотемпературного канала молнии. Несущая конструкция несет на себе молниеприемник и токоотвод, объединяет все элементы молниеотвода в единую, жесткую, механически прочную конструкцию. В электроустановках молниеотводы устанавливаются вблизи токоведущих частей, находящихся под рабочим напряжением. Падение молниеотвода на токоведущие элементы электроустановки вызывает тяжелую аварию. Поэтому несущая конструкция молниеотвода должна иметь высокую механическую прочность, которая исключила бы в эксплуатации случаи падения молниеотвода на оборудование электростанций и подстанций.

Токоотвод соединяет молниеприемник с заземлителем и предназначен для пропускания тока молнии от молниеприемника к заземлителю. Поэтому он рассчитывается на тепловые и электродинамические воздействия, связанные с прохождением по нему тока молнии. Заземлитель молниеотвода служит для отвода тока молнии от молниеприемника с токоотводом в землю и снижения потенциала элементов молниеотвода. В электроустановках заземлитель определяет эффективность и надежность защиты, состоящей из молниеотводов. Заземлители молниеотводов работают в различных условиях: в сухом грунте или при постоянном воздействии влаги с растворенными в ней различными солями и кислотами, содержащимися в грунте, которые определяют в основном электропроводность земли. Но эти же растворы создают условия для быстрой коррозии металла. Поэтому при выборе конструкции и материала заземлителя учитываются условия, в которых он должен работать.