СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
LIMITATION METHOD OF ATMOSPHERIC OVERVOLTAGE ON HIGH-VOLTAGE OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике защиты высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) от атмосферных перенапряжений.
Известен способ ограничения перенапряжений в электросетях (Патент на изобретение РФ №2342756, МПК Н02Н 9/00, 2008). В нем предложено для защиты от перенапряжений к фазам сети подключать три конденсатора по схеме звезды. Общую точку конденсаторов заземляют через параллельно включенные резистор и реактор. При этом параметры конденсаторов, резистора и реактора выбирают из условия обеспечения гашения дуги при переходе принужденной составляющей тока замыкания через нуль, что обеспечивает наименьшие кратности перенапряжений.
Недостатком этого способа является то, что устройство защиты подключается к фазам сети и тем самым не обеспечивает ограничения волн перенапряжений, распространяющихся по грозозащитным тросам.
Известен способ защиты высоковольтных ВЛЭП от прямых ударов молний с помощью грозозащитных тросов (СТО 56947007-29.060.50.015-2008), принятый за прототип, заключающийся в установке на опорах высоковольтных ВЛЭП выше фазных проводов грозозащитных тросов, изготовленных из стальных канатов или сталеалюминиевых скрученных проводов, при этом грозозащитные тросы заземляются или изолируются от тела опоры.
Недостатком этого способа является то, что он предназначен для защиты фазных проводов от прямых ударов молний, но с помощью него невозможно ограничение амплитуды грозовых перенапряжений, воздействующих на линейную изоляцию высоковольтной ВЛЭП. Кроме этого грозозащитные тросы, изготовленные из металла, имеют ограниченный срок службы, по опыту эксплуатации не превышающий 25-30 лет, поскольку металл подвержен коррозии и потере несущей способности в результате коррозионного разрушения. На скорость старения грозозащитных тросов сильное влияние оказывает окислительное воздействие озона, который постоянно генерируется во время эксплуатации высоковольтной ВЛЭП. Грозозащитные тросы имеют значительный вес, тем самым увеличивают затраты на их монтаж, кроме этого увеличивают механическую нагрузку на опоры высоковольтных ВЛЭП.
Технический результат заключается в повышении надежности электроснабжения за счет снижения числа аварийных отключений высоковольтных ВЛЭП, вызванных прямыми ударами молнии, а также в повышении срока службы устройства грозозащиты.
Технический результат достигается тем что, в способе ограничения атмосферных перенапряжений высоковольтных воздушных линий электропередачи, заключающемся в установке на опорах выше фазных проводов тросового молниеприемника, при этом тросовый молниеприемник заземляют или изолируют от опоры, уменьшают амплитуду перенапряжения, ограничивая весь спектр частот грозовых перенапряжений путем выполнения тросового молниеприемника из углеродсодержащего материала, обладающего погонным сопротивлением не менее 10 Ом/км и не более 10 МОм/км, выбранного с учетом типа опор и класса напряжения высоковольтной ВЛЭП.
Технический результат достигается тем, что в устройстве ограничения атмосферных перенапряжений на высоковольтных воздушных линиях электропередачи, содержащем тросовый молниеприемник, соединенный с опорой непосредственно либо через изолятор, тросовый молниеприемник выполнен из углеродсодержащих волокон, сплетенных между собой, либо из углеродсодержащих нитей, изготовленных методом кручения и сплетенных между собой.
Способ реализуется следующим образом. После попадания разряда молнии в тросовый молниеприемник в нем начинает распространяться волна токов и напряжений. Поскольку тросовый молниеприемник, изготовленный из углеродсодержащих волокон либо нитей, обладает удельным активным сопротивлением, находящимся в диапазоне от 10 Ом/км до 10 МОм/км, амплитуда этих волн начинает уменьшаться за счет потерь на его нагрев. Амплитуда волны перенапряжений, достигнувшая опоры высоковольтной ВЛЭП, будет существенно снижена по сравнению с амплитудой волны в момент разряда молнии в тросовый молниеприемник. Вероятность перекрытия изоляции с последующим аварийным отключением высоковольтной ВЛЭП в связи со снижением амплитуды волны перенапряжений будет также существенно снижена. Ограничение атмосферных перенапряжений обеспечивается путем ограничения всего частотного спектра волн перенапряжений от низкочастотных до высокочастотных. Выбор типа плетения тросового молниеприемника позволяет существенно повысить его механическую прочность. Проведенные опыты на модели высоковольтной ВЛЭП показали, что снижение амплитуды перенапряжений происходит при сопротивлениях тросового молниеприемника от 10 Ом/км до 10 МОм/км. Для исключения возникновения перекрытий изоляции при выборе сопротивления необходимо учитывать расстояние между грозотросом и фазными проводами, определяемое типом опор и классом напряжения высоковольтных ВЛЭП.
Применение тросового молниеприемника, выполненного из углеродсодержащих волокон либо нитей, обеспечивает надежную защиту ВЛЭП от атмосферных перенапряжений, позволяет существенно облегчить конструкцию указанного устройства, повысить механическую прочность и долговечность устройства ограничения атмосферных перенапряжений.