1.8.3. Грозозащита подстанций на напряжение 35–220 кВ

Схема грозозащиты подстанций на 35 кВ представлена на рис. 1.53.К шинам подстанции через разъединитель подключен вентильный разрядник.

Подходы к подстанции на расстоянии 1 км защищаются тросами. На линии с деревянными опорами ставится грозозащитный разрядник РТ₁, разрядник РТ₂ предохраняет линейный выключатель. Линия на металлических опорах защищается только тросами на длине 1 км.

Рис. 1.53. Схема грозозащиты подстанций на 35 кВ

Грозозащита ЛЭП на 110–220 кВ отличается тем, что расстояние подвеса троса увеличивают до 1,5–2 км для линий на деревянных опорах; линии на металлических опорах защищаются по всей длине.

1.8.4. Грозозащита подстанций на напряжение 500 кВ

Подходы к подстанциям на напряжение 500 кВ защищаются тросами так же, как и на подстанции на напряжение 110–220 кВ.

а б в

Рис. 1.54. Схемы грозозащиты подстанций на 500 кВ: а– тупиковая подстанция;б– на подстанции два трансформатора;в– проходная подстанция

Тупиковая подстанция (рис. 1.54, а) защищается двумя комплектами разрядников, один из которых устанавливается на шинах подстанции, другой – непосредственно у трансформатора. На тупиковой подстанции с двумя трансформаторами (рис. 1.54, б) разрядники располагаются непосредственно у трансформаторов. Если подстанция проходная, то волна перенапряжения не удваивается, поэтому ставится только один разрядник у трансформатора.

1.8.5. Грозозащита вращающихся машин

Уровень изоляции электрических машин значительно ниже, чем другого оборудования. Главная изоляция электрических машин испытывается в эксплуатации напряжением промышленной частоты (1,5–1,7) U_н.

Рис. 1.55. Схема защиты подстанции с вращающейся машиной при воздушных линейных подходах

Подход к подстанции защищается от прямых ударов молнии тросом, который заземляется на каждой опоре (рис. 1.55). В начале подхода ставится трубчатый разрядник, который не дает возрасти току в РВП (разрядник вентильный подстанционный) более 10 кА. РВМ (разрядник вентильный для защиты вращающихся машин), имеющий пониженное пробивное напряжение, ставится непосредственно на шины подстанции. Для сглаживания фронта волны устанавливается емкость C.

На рис. 1.56 представлена схема защиты вращающейся машины, подключенной к воздушной линии через кабельную вставку.

Рис. 1.56. Схема грозозащиты вращающихся машин, подключенных

через кабельную вставку

При срабатывании РТ₂ происходит замыкание между оболочкой и жилой кабеля и волна перенапряжения вытесняется на оболочку за счет поверхностного эффекта. Однако при срабатывании РТ₂ возникают большие токи короткого замыкания, для ограничения которых устанавливают реактор L.

2. Внутренние перенапряжения

2.1. Общие сведения

Внутренними называют перенапряжения, которые возникают в электроустановках при изменении режима их работы. Непосредственными причинами возникновения внутренних перенапряжений могут быть как нормальные отключения и включения элементов системы, так и аварийные режимы, вызванные короткими замыканиями, обрывами и т. д.

По воздействию на изоляцию внутренние перенапряжения подразделяются на резонансные, связанные с установившимися резонансными колебаниями и могущие существовать неограниченно долго, и коммутационные, возникающие во время переходных режимов и существующие доли секунды.

Внутренние перенапряжения в отличие от атмосферных распространяются на всю электрически связанную цепь. В установках до 220 кВ уровни изоляции выбираются выше возможной величины внутренних перенапряжений. В сетях 330 кВ и выше внутренние перенапряжения ограничивают комбинированными магнитно-вентильными разрядниками (рис. 2.1).

При атмосферных перенапряжениях разрядник должен пропустить импульс тока до 10 кА, при внутренних – 1,5 кА. При атмосферных перенапряжениях пробиваются ИП₁ – ИП₅, остающееся напряжение имеет место на R₄, промежутки ИП₄ и ИП₅ шунтируют R₅ и R₆. При внутренних перенапряжениях пробиваются ИП₁ – ИП₃, остающееся напряжение имеет место на R₄ + R₅ + R₆. Рабочее сопротивление комбинированного разрядника выполняется из тервита, который состоит из карбида кремния, спекаемого при 1300 ºC. Тервит обладает большей пропускной способностью, чем вилит.

Внутренние перенапряжения могут быть ограничены путем подключения реактора к фазе (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Комбинированный магнитно-вентильный разрядник

При повышении напряжения более 1,5 U_ф происходит пробой ИП. Ток проходит по цепи: разъединитель (Р), главные контакты (ГК) воздушного выключателя (ВВ), искровой промежуток (ИП), трансформатор тока (ТТ) и реактор (L). От трансформатора тока подается сигнал на замыкание ОВ, который шунтирует ИП, дуга гаснет. Реактор L оказывается подключенным к фазе, что вызывает нарушение резонанса. После окончания аварийного режима главные контакты воздушного выключателя ВВ отключают реактор.

Рис. 2.2. Ограничение внутренних перенапряжений с помощью реактора: Р – разъединитель; ВВ – воздушный выключатель; ГК – главные контакты; ОВ – отделитель выключателя; ИП – искровой промежуток; ТТ – трансформатор тока;

L– реактор