Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике защиты высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) от атмосферных перенапряжений.The invention relates to the electric power industry, in particular to a technique for protecting high-voltage overhead power transmission lines (VLEP) from atmospheric overvoltages.
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.There is a method of limiting overvoltages in electric networks (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2342756, IPC Н02Н 9/00, 2008). It proposed to connect three capacitors according to the star circuit to protect against overvoltage to the phases of the network. The common point of the capacitors is grounded through a parallel-connected resistor and reactor. In this case, the parameters of the capacitors, resistor and reactor are selected from the condition of extinguishing the arc when the forced component of the fault current passes through zero, which ensures the smallest overvoltage ratio.
Недостатком этого способа является то, что устройство защиты подключается к фазам сети и тем самым не обеспечивает ограничения волн перенапряжений, распространяющихся по грозозащитным тросам.The disadvantage of this method is that the protection device is connected to the phases of the network and thereby does not provide restrictions on surge waves propagating through lightning protection cables.
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.A known method of protecting high-voltage VLEP from direct lightning strikes using lightning protection cables (STO 56947007-29.060.50.015-2008), adopted as a prototype, which consists in installing on the supports of high-voltage VLEP above phase wires of lightning protection cables made of steel ropes or twisted steel-aluminum wires, in this case, lightning protection cables are grounded or isolated from the body of the support.
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.The disadvantage of this method is that it is designed to protect phase wires from direct lightning strikes, but with it it is impossible to limit the amplitude of lightning surges affecting the linear insulation of high-voltage power lines. In addition, lightning protection cables made of metal have a limited service life, according to operating experience not exceeding 25-30 years, since the metal is susceptible to corrosion and loss of bearing capacity as a result of corrosion damage. The aging rate of lightning protection cables is strongly influenced by the oxidative effect of ozone, which is constantly generated during the operation of high-voltage high-voltage transmission lines. Lightning protection cables have significant weight, thereby increasing the cost of their installation, in addition, they increase the mechanical load on the supports of high-voltage high-voltage lines.
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.The technical result consists in increasing the reliability of power supply by reducing the number of emergency shutdowns of high-voltage power lines caused by direct lightning strikes, as well as in increasing the service life of a lightning protection device.
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.The technical result is achieved by the fact that, in the method of limiting atmospheric overvoltages of high-voltage overhead power transmission lines, which consists in installing a cable lightning rod on poles above the phase conductors, while the cable lightning rod is earthed or isolated from the support, the voltage amplitude is reduced, limiting the entire spectrum of lightning surge frequencies by performing cable a lightning rod made of carbon-containing material having a linear resistance of at least 10 Ohm / km and not more than 10 MΩ / km wound taking into account the type of supports and the voltage class of high-voltage VLEP.
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.The technical result is achieved by the fact that in the device for limiting atmospheric overvoltages on high-voltage overhead power transmission lines containing a cable lightning rod connected to a support directly or through an insulator, the cable lightning rod is made of carbon-containing fibers woven between each other or of carbon-containing fibers made by torsion and woven between themselves.
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.The method is implemented as follows. After a lightning discharge enters a lightning rod, a wave of currents and voltages begins to propagate in it. Since a cable lightning rod made of carbon-containing fibers or threads has a specific active resistance in the range from 10 Ω / km to 10 MΩ / km, the amplitude of these waves begins to decrease due to losses due to its heating. The amplitude of the surge wave, which has reached the support of the high-voltage VLEP, will be significantly reduced in comparison with the amplitude of the wave at the time of lightning discharge into the lightning rod. The likelihood of overlapping insulation with subsequent emergency shutdown of the high-voltage high-voltage transmission line due to a decrease in the amplitude of the surge wave will also be significantly reduced. The limitation of atmospheric overvoltages is ensured by limiting the entire frequency spectrum of overvoltage waves from low-frequency to high-frequency. The choice of the type of weaving of the lightning rod allows to significantly increase its mechanical strength. The experiments performed on the model of high-voltage VLEP showed that the decrease in the amplitude of overvoltages occurs at the resistance of a cable lightning rod from 10 Ohm / km to 10 MOhm / km. To eliminate the occurrence of insulation overlaps when choosing resistance, it is necessary to take into account the distance between the ground wire and phase wires, determined by the type of supports and the voltage class of high-voltage high-voltage power lines.
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.The use of a cable lightning rod made of carbon-containing fibers or threads provides reliable protection of the high-voltage transmission lines from atmospheric overvoltages, significantly simplifies the design of this device, and increases the mechanical strength and durability of the device for limiting atmospheric overvoltages.