Зоны защиты тросовых молниеотводов
Подвеска и расположение тросов осуществляются так, чтобы рабочие провода полностью входили в защитную зону тросовых молниеотводов. Исследования на моделях и опыт эксплуатации показали, что тросовые молниеотводы защищают крайние провода линии, если соблюдается угол защиты а (угол между вертикальной линией, проходящей через трос, и линией, соединяющей трос с проводом) будет не больше 30° (рис. 2.5, в). Вертикальное сечение зоны защиты тросового молниеотвода строится так же, как и для одиночного стержневого молниеотвода, но с другими числовыми коэффициентами. Упрощенное построение зоны защиты одиночного троса приведено на рис. 2.5, а.
Защитная зона между двумя тросовыми молниеотводами возрастает вследствие экранирования тросов (рис. 2.5,6). Этот эффект используют для приближения тросов к крайним проводам линии в горизонтальном направлении, что увеличивает надежность. Внешняя часть зоны защиты двух тросовых молниеотводов, расположенных на расстоянии а, определяется так же, как и для одиночного троса. Внутренняя часть ограничена поверхностью, которая в сечении плоскостью, перпендикулярной тросам, представляет собой дугу окружности, проходящую через два троса и точку посередине между ними на высоте
 |
а — упрощенное построение зоны защиты; 6 — зона защиты двух параллельных тросов; в — угол защиты а и зона защиты тросов на линии электропередачи
Условие защиты среднего повода при горизонтальном расположении поводов и двух тросах
 | |||
 | |||
практически всегда осуществляется со значительным запасом.
Наличие защитных тросов не гарантирует 100 % надежности защиты; всегда существует некоторая вероятность поражения провода — «прорыва молнии мимо тросовой защиты». В отличие от подстанций, территории которых поражаются молнией один раз в несколько лет, линии подвергаются прямым ударам десятки раз за грозовой сезон (например, линия напряжением 500 кВ Волжская ГЭС — Москва поражалась около 500 раз), поэтому даже очень малая вероятность прорыва имеет существенное значение. Эта вероятность подсчитывается по эмпирической формуле
 |
(2.5)
где hoп- высоты опоры.
Для снижения вероятности прорыва молнии уменьшают защитные углы на высоких опорах путем раздвигания тросостоек к концам траверсы; условия защиты среднего провода обычно сохраняются.
2.3. ВОЛЬТ-СЕКУНДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ
Распределительные устройства могут быть достаточно хорошо и надежно защищены от прямых ударов молнии с помощью молниеотводов. Линии электропередачи с той же степенью надежности защитить невозможно. Волны перенапряжений, возникающие на линиях при ударах молний, доходят до подстанций и могут представлять опасность для установленного там оборудования. Такой же опасности могут подвергаться отдельные места на линии, имеющие ослабленную изоляцию, или особенно ответственные участки (транспозиционные опоры, пролеты пересечения, переходы через транспортные магистрали, населенные пункты, большие реки). В этих случаях наряду с защитой от прямых ударов молнии применяется защита от набегающих волн. Для предупреждения перекрытия или пробоя изоляции следует применять иной тип защиты — разрядники.
Рассмотрим такую характеристику изоляции, как вольт-секундная характеристика. Вольт-секундная характеристика представляет собой зависимость импульсных разрядных напряжений от предразрядного времени. Предразрядное время — это время от момента приложения испытательного напряжения до момента развития разряда по изоляции. Наиболее опасные волны импульсных перенапряжений возникают в электроустановках при атмосферных перенапряжениях, вызванных разрядами молнии. Чтобы создать достаточно прочные грозоупорные электроустановки, требуется тщательное изучение прочности изоляции при воздействии импульсных напряжений. Эти напряжения получают в лабораторных условиях с помощью генераторов импульсных напряжений или генераторов импульсных токов.
Для испытания изоляции в настоящее время используется стандартная испытательная волна, длина которой составляет 50 мкс при длительности фронта 1,2 мкс. Эта волна условно обозначается ±1,2/50, причем знаки плюс и минус означают ее полярность. Кроме этой волны для стандартных испытаний изоляции используется срезанная волна со временем среза 2—3 мкс. Волны с указанными характеристиками удовлетворительно воспроизводят действие атмосферных перенапряжений на изоляцию.
При испытании изоляции импульсами на основании осциллограмм, снятых при помощи электронного осциллографа, строят вольт-секундную характеристику изоляции.
В зависимости от формы и амплитуды импульса, воздействующего на испытуемую изоляцию, разряд может произойти на фронте волны, на ее хвосте или не произойти вообще.
Если изоляция пробивается, волна импульса получается срезанной (рис. 2.6, а). Осциллограмма позволяет определить амплитуду импульса Uimax предразрядное
tр, а также время запаздывания tз , если известно статическое разрядное напряжение Ucт.
Предразрядное время tр — это время от момента приложения импульса до момента пробоя;
Время запаздывания tз — это время, прошедшее с момента, когда возрастающее напряжение импульса достигло пробивного статического напряжения, до момента пробоя. Чтобы построить вольт-секундную характеристику, на исследуемый объект
 |
Где: а — осциллограмма пробоя воздуха между плоскими электродами; б — построение вольт-секундной характеристики; в — вольт-секундные характеристики защищающего аппарата; г — вольт-секундные характеристики защищаемого объекта посылают импульсы одинаковой формы (ф/в=cоnst), но разной амплитуды.
На рис. 2.6, б показаны срезы волн при воздействии их на изоляцию. Волны 1 и 2 имеют настолько большие амплитуды, что разряд происходит еще до того, как волна достигнет своей максимальной величины на фронте. В этом случае максимальное напряжение на изоляции равно напряжению среза (разряда). При воздействии на изоляцию волн 3, 4 и 5 разряды происходят на хвосте. Максимальные величины напряжений на изоляции равны не напряжениям среза, а амплитуде импульса. Предразрядные времена во всех случаях определяются от начала волны до момента среза.
Откладывая по оси ординат максимальные напряжения на изоляции при воздействии импульса, а по оси абсцисс — соответствующие предразрядные времена, как это показано на рис. 2.6, б, получают кривую вольт-секундной характеристики изоляции Uimax (tр). Из кривой видно, что максимальные напряжения на изоляции уменьшаются с увеличением предразрядного времени.
Более детальное изучение разряда при импульсах показывает, что для одной и той же изоляции в случае воздействия на нее одним и тем же импульсом наблюдаются разные предразрядные времена, т.е. некоторый разброс измеренных значений (рис. 2.6, в, г). Это объясняется не погрешностью измерений или отклонением волны от предписанной ей формы, а представляет собой вполне закономерное явление. Дело в том, что скорость ионизационных процессов в газовом промежутке будет тем выше, чем большее число свободных электронов окажется между электродами в момент приложения импульса. При отсутствии искусственного ионизатора их число в промежутке весьма неопределенно. Следовательно, напряжение разряда и предразрядное время не будет иметь постоянное значение. Чем короче импульс, тем большим будет разброс измеренных значений.
Практически за вольт-секундную характеристику и у защищающего аппарата, и у защищаемого объекта принимают среднюю кривую между точками разброса, однако у защищающего аппарата эта характеристика должна лежать ниже, чем такая же характеристика у защищаемого объекта, с интервалом, не меньшим 15 % от значений характеристики объекта.