Для защиты ВЛ от прямых ударов молнии в провод на ВЛ подвешиваются специальные грозозащитные тросы. Для уменьшения вероятности перекрытия изоляции ВЛ при ударе молнии в грозозащитный трос на ВЛ с металлическими и железобетонными опорами должно быть обеспечено малое импульсное сопротивление заземления опор и тросов. На ВЛ с деревянными опорами трос, как правило, подвешивается на подходах к ПС. Это объясняется тем, что на грузоопорность ВЛ с деревянными опорами достаточно велика и грозовые перекрытия происходят между проводами соседних фаз по пути гирлянда-траверса-гирлянда.
В процессе эксплуатации у ограничителей перенапряжений производится измерение тока проводимости под рабочим напряжением. Результаты измерений тока проводимости отдельных фаз ОПН (с учетом напряжения сети при производстве измерений) сравниваются с данными предыдущих испытаний, а также со значениями, полученными при измерении ОПН соседних фаз.
3.6.5. Молниезащита оборудования станций и подстанций
Защита от грозовых перенапряжений (грозозащита) РУ в свою очередь
включает в себя следующие обязательные виды защиты: от прямых ударов молнии непосредственно в электроустановку и от волн, набегающих с линий электропередачи.
Защита от прямых ударов молнии осуществляется с помощью заземленных вертикальных стержневых и тросовых молниеотводов, количество, расположение, высота/угол защиты и протяженность которых выбирают из условия обеспечения нахождения оборудования и ошиновки распределительного устройства в пределах зоны защиты молниеотводов. Зона защиты — пространство около молниеотводов, в пределах которого близлежащие объекты защищены от прямых ударов молнии с достаточной надежностью.
При ударе молнии в заземленные конструкции РУ, на которых установлены молниеотводы, могут произойти перекрытия гирлянд изоляторов вследствие высокого импульсного напряжения между порталом и проводом. Перекрытия могут также происходить по воздуху между отдельно стоящими молниеотводами и проводами электроустановки, а также в земле между индивидуальным заземлением отдельно стоящего молниеотвода и заземлением подстанции. Высокое импульсное напряжение может попасть на корпус трансформатора и вызвать пробой изоляции его обмотки низшего напряжения. Защита от таких перекрытий тем эффективнее, чем меньше импульсное сопротивление заземления молниеотвода, и обеспечивается выбором импульсной прочности гирлянд изоляторов и длин воздушных промежутков.
Уровень изоляционных расстояний по воздуху между токоведущими частями, а также между токоведущими частями и заземленными элементами РУ в электроустановках напряжением до 220 кВ включительно определяется испытательным напряжением и величины грозовых импульсов, а в электроустановках напряжением до 330 кВ и выше определяется, в основном, уровнем испытательных напряжений промышленной частоты.
Выбор мест установки молниеотводов, расчет их зон защиты, выбор типа устройства защиты внутренних перенапряжений и их размещение производятся в соответствии с требованиями ПУЭ (гл.4.2, 7-е изд.), «Руководства по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений» (РД 153-34.3-35.125-99) и «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.21.122-87).
Для защиты оборудования РУ от грозовых волн, набегающих с линий, применяются вентильные разрядники, нелинейные ограничители перенапряжения (ОПН), трубчатые разрядники и тросы, подвешиваемые на подходе линий (защищенный подход). Эти устройства ограничивают параметры волны, набегающей с линии, до значений, безопасных для изоляции.
Защитное действие разрядников определяется их вольт-секундной и вольт-амперной характеристиками. При установке вентильного разрядника в непосредственной близости от защищаемой изоляции напряжение на ней не превышает напряжения на разряднике. При удалении аппаратов от разрядников и приходе в РУ волны с крутым фронтом, после пробоя искрового промежутка в отдельных точках схемы возникают высокочастотные затухающие колебания.
Колебания происходят вокруг значения остающегося напряжения на разряднике. Амплитуда колебаний тем больше, чем больше крутизна набегающей волны и расстояние от разрядника до аппарата.
Остающееся напряжение разрядника — наибольшее значение напряжения на разряднике при протекании через него импульсного тока с данной амплитудой и длиной фронта. Остающееся напряжение определяет импульсное испытательное напряжение электрооборудования.
Ограничители перенапряжений представляют собой защитные аппараты, аналогичные вентильным разрядникам, но без искровых промежутков. В ОПН применяются оксидно-цинковые резисторы с крутой нелинейной вольт-амперной характеристикой.
При воздействии максимального рабочего напряжения через ОПН протекает ток 0,4...4 мА, при этом сопротивление составляет десятки МОм. С увеличением амплитуды импульсных перенапряжений в течение времени около 1 не (10~9 с) сопротивление ОПН падает на несколько порядков (до десятков Ом), соответственно во столько же раз увеличивается ток через ОПН. В итоге избыточный ток в защищаемой сети с помощью ОПН отводится в землю, что резко и глубоко ограничивает амплитуду переходных процессов и тем самым обеспечивает эффективную защиту изоляции оборудования.
Для защиты РУ от набегающих волн при прямых ударах молнии в провод участки ВЛ в пределах опасной зоны на подходе к ПС, которая составляет 1...3 км, защищают тросовыми молниеотводами. Если линия защищена тросами по всей длине, то на подходах к ПС должны быть снижены сопротивления опор и уменьшены углы защиты тросов.
На первой опоре подхода ВЛ на деревянных опорах напряжением 35 кВ и выше устанавливается комплект трубчатых разрядников РТ1. По сравнению с изоляцией остальной части ВЛ эта опора имеет уровень изоляции, сниженный за счет шунтирования древесины спуском от тросов к за-землителю.
Для наглядного представления о размещении оборудования и аппаратов предназначенных для защиты от перенапряжений, должны быть составлены соответствующие схемы.
В схеме защиты РУ от грозовых волн, набегающих с ВЛ, должны быть указаны типы изоляции оборудования и аппаратов, расстояния по ошиновке от вентильных разрядников и ОПН до защищаемого оборудования, длина защищенных тросом участков линии, угол защиты и тип троса, места установки и типы трубчатых разрядников, места установки искровых промежутков, расстояния от ПС до мест пересечений присоединенных к ней ВЛ с другими ВЛ, линиями связи.