Опасности молнии на линиях электропередачи: китайский опыт

04.12.2019
В статье описан опыт борьбы с молнией в Китае. Что такое эффективность молниезащиты, по каким показателям она измеряется? Как повысить грозоустойчивость воздушных линий и какие бывают устройства молниезащиты.

Около 60% всех отключений линий электропередачи в Китае происходит из-за молнии, и их доля зависит от региона и сезона. Грозовые воздействия разделяют на две категории: прямой удар молнии в опору, молниезащитный трос или провод, и удар молнии в участок около линии, при котором на проводе возникает индуктированное перенапряжение. Прямые удары молнии наиболее опасны, а индуктированные перенапряжения представляют опасность лишь для ВЛ до 35 кВ.

Информацию об этом можно найти в различных источниках, в частности, на сайте «inmr.com» – специализированном ресурсе для энергетиков, сотрудников испытательных лабораторий, коммунальных служб и производителей оборудования.

Перенапряжения при прямом ударе молнии в линию, в свою очередь, разделяются на два типа в зависимости от места ее попадания. В первом случае молния попадает в опору или молниезащитный трос, при этом стекание тока молнии в землю приводит к значительному увеличению потенциала опоры. Когда разница потенциала между опорой и проводом превышает импульсную прочность линейной изоляции, происходит перекрытие изоляции. Т.е. в этом случае, абсолютное значение потенциала опоры в момент удара молнии оказывается выше, чем у провода, такое событие называют обратным перекрытием. Во втором случае, перенапряжение возникает при прорыве молнии сквозь тросовую защиту и попадании ее в провод.

power-transmission-line-in-turpan-china.jpg

Показатели эффективности молниезащиты

Эффективность молниезащиты измеряется с помощью двух показателей - уровня молниезащиты и относительного числа грозовых отключений. Первый показатель определяется максимальным током молнии при прямом ударе (амплитуда тока в кА), который может выдержать линия без повреждений (перекрытий линейной изоляции). Чем выше это значение, тем выше будет уровень грозоупорности линии. В отличие от этого, относительное число грозовых отключений линии, определяется как число отключений (на 100 км/год) в имеющихся условия (грозовой активности а регионе) или после приведения к условиям района с 40 грозовыми днями в году. Таким образом, относительное число грозовых отключений является обобщающим показателем эффективности грозозащиты линии.

Поскольку молниезащитный трос на ВЛ 110 кВ и выше устанавливают на протяжении всей линии, широко распространено мнение о том, что грозовые отключения на таких линиях происходят главным образом из-за обратных перекрытий, так как вероятность прорыва молнии на провод гораздо ниже. Современная статистика из Китая демонстрирует обратное. Несколько лет назад число грозовых отключений линий, эксплуатируемых «Государственной сетевой компанией» («State Grid Corporation»), составляло за год 865, из которых 592 (68,4%) произошли из-за прорыва молнии сквозь тросовую защиту, 269 - из-за обратных перекрытий и 4 из-за других причин. Кроме того, отключение линий 750 кВ и линий постоянного тока 500 кВ было вызвано прорывом молнии на провод. Действительно, сравнительное число прорывов молнии на провод в отношении к общему числу грозовых отключений для линий 66 кВ, 110 кВ, 229 кВ, 330 кВ и 500 кВ в Китае составило 1,6%, 58,4%, 76,1%, 80%, 95,1% соответственно, то есть, чем выше напряжение, тем выше процент отключений, связанных с прорывом сквозь тросовую защиту. Например, за последний год в Китае количество отключений, вызванных молниями, составило 741, из которых 520 (70,2%) были вызваны прорывом молнии, 209 – обратными перекрытиями и 12 - другими факторами. При этом также, чем выше напряжение, тем выше был процент прорывов молнии на провод.

Способы повышения грозоустойчивости 

Меры по повышению уровня грозоупорности линий электропередачи и снижению числа связанных с молнией аварийных событий, включают в себя: снижение сопротивления заземления опор; регулировку угла защиты молниезащитного троса; использование дифференцирования уровня линейной изоляции для двухцепных опор; установку дополнительных молниеотводов или разрядников для защиты от перенапряжений в местах с наибольшим риском. Кроме того, использование оборудования для наблюдения за ударами молнии помогает своевременно находить и заменять поврежденные изоляторы.

Действия по сокращению числа обратных перекрытий отличаются от борьбы с прорывами молнии. Уменьшение сопротивления заземления опор очень эффективно для предотвращения отключений, связанных с обратными перекрытиями. Основными мерами по предотвращению прорывов молнии сквозь тросовую защиту являются: уменьшение защитного угла троса и установка дополнительных молниеотводов и линейных разрядников.

136389763_14982184673531n2600.jpg

Уровень молниезащиты линий электропередачи, рассчитанный для случая прорыва молнии сквозь тросовую защиту, оказывается низким. Рассчитанные для этого случая уровни для линий 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ и 500 кВ составляют всего 7 кА, 12 кА, 16 кА и 27 кА соответственно. В большей части Китая вероятность появления молнии с током свыше 20 кА составляет 59%, а свыше 50 кА - 27%. Таким образом, в случае прорыва молнии на провод обычно происходит отключение линии и, следовательно, предотвращению таких событий следует уделять большое внимание, особенно на линиях высокого напряжения.

Устройства молниезащиты

Линейные разрядники могут значительно снизить количество отключений, связанных с молнией, и их практическое применение оказалось чрезвычайно эффективным. Если их стоимость снизится, они, вероятно, будут использоваться более широко. В то же время, линии ультравысокого напряжения 1000 кВ имеют дополнительный молниезащитный трос, устанавливаемый над центральным фазным проводом на опасных участках, что сделано для повышения надежности работы тросовой защиты, снижения числа прорывов молнии.

Также важно повышать уровень импульсной прочности изоляторов (линейной изоляции). Поскольку полимерные изоляторы обеспечивают лучшую стойкость к загрязнению, нежели стеклянные или фарфоровые, изоляционные расстояния у них часто короче, чем у эквивалентных гирлянд фарфоровых или стеклянных изоляторов. Соответственно, меньше и расстояние между выравнивающими поле экранами на концах изолятора, и, следовательно, импульсная прочность полимерного изолятора может быть относительно низкой. Учитывая, что уровень грозоупорности линий 110 кВ итак не высок, отрицательное влияние при использовании полимерных изоляторов может быть значительным. Китайские энергетические компании уже обратили внимание на эту проблему, и их требования к полимерным изоляторам больше не основываются исключительно на характеристиках, связанных с выдерживаемым напряжения промышленной частоты в условиях загрязнения и увлажнения, но и учитывают уровень импульсной прочности. Однако, до тех пор пока воздушный зазор между экранами полимерных изоляторов будет не меньше, чем зазор между концами гирлянд фарфоровых или стеклянных изоляторов, уровень грозоупорности линий не будет уменьшаться.

Наконец, при любом рассмотрении связанных с молнией рисков для линий необходимо учитывать не только относительное число грозовых отключений, но и интенсивность отказов из-за молнии. Если повторное включение линии, пораженной молнией, будет успешным, перерывов в работе ВЛ не будет. Для достижения этого, необходимо организовывать защитные искровые промежутки параллельно линейной изоляции, таким образом дуга, возникшая вслед за попаданием молнии, будет удерживаться достаточно далеко от поверхности изоляторов, что предотвращает отключение ВЛ из-за их повреждений. Научно-исследовательский институт электроэнергии в Пекине (Electric Power Research Institute Beijing) провел обширные исследования таких защитных искровых промежутков, и эта мера должна широко продвигаться в Китае, а также в других странах.


05.03.2021

О применении УЗИП для защиты сети освещения


 О применении УЗИП для защиты сети освещения

Сеть освещения с точки зрения грозозащиты обладает рядом особенностей: значительной протяженностью и низкой электрической прочностью изоляции. Функции системы освещения могут затрагивать вопросы безопасности и коммерческой эффективности предприятий. В данной статье предпринята попытка разработать систему обоснования применения УЗИП с целью защиты сетей освещения от грозовых перенапряжений. Решение такой задачи должно быть основано на экономическом расчете, исходными данными к которому является оценка рисков, связанных с повреждением оборудования.

Читать далее
10.12.2020

Устройство защиты от импульсных перенапряжений в сети НН КТП


 Устройство защиты от импульсных перенапряжений  в сети НН КТП

Ограниченные возможности изоляции электрооборудования низкого напряжения противостоять грозовым перенапряжениям обуславливают необходимость применения устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В частности, проблема ограничений грозовых перенапряжений возникает при эксплуатации электрооборудования 0,4 кВ комплектных трансформаторных подстанций (КТП). Причиной грозовых перенапряжений в этом случае являются удары молнии, как непосредственно в КТП, так и в отходящие (0,4 кВ) и питающие (6–20 кВ) линии. В результате исследований показана возможность возникновения опасных перенапряжений в сети 0,4 кВ трансформатора путём их передачи с высоковольтной обмотки. Для защиты от данного вида перенапряжения даны рекомендации по выбору и применению УЗИП.

Читать далее
06.11.2020

Применение УЗИП для защиты сети освещения


Применение УЗИП для защиты сети освещения

Руководитель направления низковольтных защитных устройств Нататья Кутузова, совместно с коллегами из других компаний и образовательных учереждений написала подробную статью о применение УЗИП для защиты сети освещения для журнала Электроэнергия

Читать далее
19.08.2020

Особенности разработки переходных пунктов для соединения высоковольтных воздушных и кабельных ЛЭП


Особенности разработки переходных пунктов для соединения высоковольтных воздушных и кабельных ЛЭП

В состав каждого переходного пункта входит набор необходимого электротехнического оборудования, от правильности выбора которого зависит надежность и безопасность дальнейшей эксплуатации. Применение унифицированных решений, например, комплектных переходных пунктов ПКПО-КВ, позволяет исключить ошибки при проектировании и избежать аварийных ситуаций при эксплуатации.

Читать далее
28.01.2020

Supply Chain и логистика


Supply Chain и логистика

Логист Стримера, Александр Лесман рассказывает о Supply Chain, логистике в НПО Стример и Streamer AG и планах на будущий год.

Читать далее
24.11.2019

Современное решение для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий


Современное решение для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий

Инновационные комплектные переходные пункты для соединения ВЛ и КЛ на опоре появились в портфеле продукции АО «НПО «Стример» в середине 2017 года и активно внедряются на линии электропередачи классов напряжения 35 и 110 кВ.

Читать далее
20.11.2019

Финансирование следующего глобального инвестиционного цикла T & D: 2020-2040


Финансирование следующего глобального инвестиционного цикла T & D: 2020-2040
Предлагаем вам отредактированную версию отчета Goulden Reports - известной консалтинговой компании, проводящей исследования и собирающих данные по нескольким отраслям.
Читать далее
01.11.2019

Разрядники в сравнении с ОПН (УЗПН). Основные различия


Разрядники в сравнении с ОПН (УЗПН). Основные различия

Удары молнии в элементы воздушных линий электропередачи (ВЛ) или рядом с ними могут приводить к перекрытиям линейной изоляции, и как следствие, повреждениям элементов ВЛ и отключениям линий. В настоящее время, для защиты ВЛ от негативных последствий грозовых воздействий применяют разрядники (длинно-искровые и мультикамерные) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), в исполнении для установки на ВЛ -УЗПН. 

Читать далее
28.10.2019

Интервью с Хенриком Нордборгом (Nordborg Henrik)


Интервью с Хенриком Нордборгом (Nordborg Henrik)
Хенрик Нордборг - профессор физики и руководитель программы бакалавриата «Возобновляемые источники энергии и экологические технологии» в Университете прикладных наук в Рапперсвиле, Швейцария.
Читать далее
11.10.2019

Где испытывают продукцию “Стримера”?


Где испытывают продукцию “Стримера”?
В Санкт-Петербурге у компании «Стример» есть собственный испытательный центр, в котором находится уникальная испытательная установка  ГИН-300К. Она позволяет одновременно воспроизводить два типа абсолютно разных воздействий - импульс молнии и напряжение, которым подвергаются  молниезащитные разрядники. Благодаря ей мы можем испытывать разрядники в условиях, максимально приближенных к реальным.
Читать далее
06.09.2019

Заземление экранов кабеля на переходном пункте, выполненном на опоре: опыт заземления экранов на ПКПО-КВ


Заземление экранов кабеля на переходном пункте, выполненном на опоре: опыт заземления экранов на ПКПО-КВ
Заземление экранов кабеля — обязательная процедура при строительстве кабельных линий электропередачи и связи.
Читать далее
29.08.2019

Концевая кабельная муфта в составе комплектного переходного пункта для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий: особенности выбора муфт и их последующего монтажа


Концевая кабельная муфта в составе комплектного переходного пункта для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий: особенности выбора муфт и их последующего монтажа
В состав каждого переходного пункта входит набор электротехнического оборудования. Правильность его выбора определяет надежность и безопасность эксплуатации. Применение унифицированных решений комплектных переходных пунктов ПКПО-КВ, позволяет исключить ошибки при проектировании и избежать аварийных ситуаций при эксплуатации.
Читать далее
19.08.2019

Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного?


Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного?

Содержание:
Чем опасен контрафакт, самый подделываемый разрядник на рынке, негативные последствия от использования контрафактных устройств.
Почему качество контрафакта ниже, кто и как производит контрафакт, как испытывается контрафактная продукция
Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного, особенности оригинальной упаковки, особенности исполнения деталей, маркировка и название.

Читать далее
25.07.2019

Транспортировка разрядников


Транспортировка разрядников

Содержание:

- Упаковка разрядников
- Как перевезти разрядник
- Проверка разрядников
- Хранение разрядников



Читать далее
06.06.2019

Модули TRANSEC - надежный и безопасный способ сушки твердой изоляции маслонаполненных силовых трансформаторов под напряжением.


Модули TRANSEC - надежный и безопасный способ сушки твердой изоляции маслонаполненных силовых трансформаторов под напряжением.
Силовые трансформаторы и автотрансформаторы (СТ) - важные элементы электрических сетей и энергосистем, обеспечивающие надежность и экономичность их функционирования. Большинство силовых трансформаторов в России используются с более длинным сроком службы, чем указан в ГОСТе 11677-85. Часто они вынуждены работать в 1,5-2 раза больше.
Читать далее
04.06.2019

«Умная» энергетика: комплектные переходные пункты


«Умная» энергетика: комплектные переходные пункты

Инновационные комплектные переходные пункты для соединения ВЛ и КЛ на опоре появились в портфеле продукции АО «НПО «Стример» в середине 2017 года и активно внедряются на линиях электропередачи классов напряжения 35 и 110 кВ.

Читать далее
24.05.2019

Как подключить разрядник?


Как подключить разрядник?

Содержание:
- Как правильно подключить разрядник РМКЭ-10
- Как установить разрядник РМК-10
- Установка РМКЭ-35-IV-УХЛ1
-  Выводы



Читать далее
17.05.2019

Разрядники напряжением 6 - 10 кВ


Разрядники напряжением 6 - 10 кВ

Содержание:
- Как работает разрядник
- Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа
- Виды разрядников



Читать далее
30.04.2019

Опыт сотрудничества "Стримера" с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии


Опыт сотрудничества "Стримера" с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии
Александр Нефедов, руководитель Международного направления АО “НПО “Стример”  рассказал об опыте сотрудничества нашей компании с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии. Университет находится в регионе Рапперсвиль-Йона, его полное название HSR Hochschule für Technik Rapperswil. HSR является частью Университета прикладных наук Восточной Швейцарии.
Читать далее
29.04.2019

Разрядники низких и средних классов напряжения: виды и принцип работы


Разрядники низких и средних классов напряжения: виды и принцип работы

Содержание:
- Для чего нужен разрядник
- Принципы работы разрядников
- Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа

Читать далее

Пожалуйста, заполните форму

Максимальное количество символом 250