1.7.5. Прямой удар молнии в трос в центре пролета

При ударе молнии в трос ток молнии ограничивается волновым сопротивлением троса до величины i_м/2, в результате чего по тросу пойдет ток i_м/4 (рис. 1.50, а).

а б

Рис. 1.50. Прямой удар молнии в трос в центре пролета

Напряжение на тросе начнет возрастать:

(1.56)

В том случае, если бы тросы не были заземлены, за время длительности фронта волны τ_ф напряжение возросло до i_мZ_тр/4. В отличие от проводов тросы заземлены на каждой опоре, и сопротивление заземления опоры значительно меньше волнового сопротивления троса, поэтому волна напряжения, дойдя до заземленной опоры, отразится от нее практически как от короткозамкнутого конца линии, т. е. с обратным знаком. Если считать, что удар произошел точно в середину пролета, то в точке удара после прихода туда отраженной от опоры волны напряжение на тросе будет следующим:

, (1.57)

где V – скорость движения волны; L – длина троса между пролетами.

Через τфнапряжение начнет спадать (рис. 1.50,б).

1.7.6. Общие принципы защиты лэп

Выбор противогрозовой защиты определяется интенсивностью грозовой деятельности. В районах, где число грозовых дней в году меньше 5, нет надобности в специальной защите от грозовых перенапряжений. В районах, где число грозовых дней больше 5, применяется противогрозовая защита.

На линиях с металлическими и железобетонными опорами, как правило, используется тросовая защита, которая на 5–7 % удорожает линию. На линиях с деревянными опорами применение тросовой защиты не выгодно, так как стоимость линии возрастает на 20–30 %. Между тем, линии на деревянных опорах без троса обладают удовлетворительными грозозащитными характеристиками, а стоимость их на 25–40 % ниже стоимости линии на металлических опорах. В сетях напряжением 3–35 кВ нейтраль изолирована или заземлена через дугогасящую катушку, поэтому однофазные перекрытия не приводят к возникновению устойчивой силовой дуги. На линиях до 35 кВ можно не применять тросовую защиту, при этом сопротивление заземления опор должно быть низким с тем, чтобы не произошло перекрытие с опоры на другие фазы и отключение линии.

ЛЭП на 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах в грозовых районах защищаются тросами по всей длине. На участках линии, прилегающих к особо гололедным районам, возможен отказ от тросовой защиты с установкой на опорах молниеотводов высотой 20–25 м, так как возможны обрывы или провисания тросов от гололедных нагрузок, а также схлестывание проводов с тросами при сбросе гололеда. Обрыв троса приводит к устойчивому короткому замыканию и полному отключению линии, что совершенно неприемлемо для магистральных линий.

Сопротивление заземления опор линий стремятся довести до 10 Ом. В грунтах с удельным объемным сопротивлением более 10⁴ Ом·м при невозможности выполнения эффективных глубинных заземлителей прокладывают непрерывные протяженные заземлители, идущие от опоры к опоре.

Линии на 35–220 кВ на деревянных опорах тросами не защищаются, исключения составляют подходы к подстанции. В отдельных случаях для питания особо ответственных потребителей в сильно грозовых районах возможно применение тросовой защиты по всей длине ЛЭП 110–220 кВ.

Волна перенапряжения, возникающая при прямом ударе молнии в провод линии, распространяется по обе стороны от места удара. Вследствие высокого уровня изоляции амплитуда волны остается значительной даже на больших расстояниях от места поражения. Если на линии имеются места с пониженной против общего уровня изоляцией (например, отдельные металлические опоры, концевые опоры участков с тросом, пересечение линий), то в этих местах будут происходить перекрытия под действием как ближних, так и дальних грозовых разрядов. В этих местах для защиты ставят трубчатые разрядники. Грозовые перекрытия на ЛЭП с деревянными опорами, как правило, сопровождаются расщеплением древесины.