Защита электроустановок от атмосферных перенапряжений.

В нормальном режиме работы электроустановки напряже­ние близко к номинальному значению или может отклоняться в незначительных пределах. Однако возможны кратковременные повышения напряжения, которые могут стать одной из причин возникновения аварийных режимов.

Кратковременные повышения напряжения в электрических установках получили название перенапряжений.

Все перенапряжения, которые возникают во время работы в электроустановках можно разделить на две категории:

1) перенапряжения внутреннего происхождения, возни­кающие вследствие переходных режимов в электроустановках;

2) перенапряжения внешнего происхождения, возникающие вследствие воздействия на электроустановку атмосферного элек­тричества.

Перенапряжения внутреннего происхождения называют часто коммутационными, так как они возникают при коммутаци­онных операциях в электроустановках: включение и отключение машин, трансформаторов, линий электропередачи. Эти перена­пряжения возникают также при авариях (короткие замыкания, обрыв линии) и резонансных явлениях на повышенных частотах. Они представляют собой высокочастотные быстрозатухающие ко­лебания. Для нормальной работы электроустановок большинство перенапряжений внутреннего происхождения особой опасности не представляет.

Перенапряжения внешнего происхождения не связаны с нормальным режимом работы самой электроустановки. Они воз­никают вследствие прямого удара молнии в элементы электроус­тановки, могут представлять результат индукции электростатиче­ского поля грозового облака, могут также быть следствием действия магнитного поля грозового разряда вблизи электро­установки. Их называют атмосферными перенапряжениями. Эти перенапряжения имеют форму апериодического импульса или волны, при которых потенциал на элементе электроустановки очень быстро возрастает до максимального значения, а затем медленно уменьшается.

Атмосферные перенапряжения достигают очень больших значений (миллионы вольт) и чрезвычайно опасны для изоляции электроустановки.

Тросовые молниеотводы.Они применяются для защиты протяженных объектов, например линии электропередачи. Ос­новные элементы тросо­вого молниеотвода и их конструкция такие же, как и стержневого. От­личие имеет только молниеприемник. Он вы­полняется из стально­го многопроволочного оцинкованного троса се­чением не менее 35 мм².

Очертание зоны за­щиты по высоте одиноч­ного тросового молние­отвода такое же, как и одиночного стержневого. Зона защиты двойного молниеотвода приведена на рис.8.4.

Стержневые молниеотводы. Стержневой молниеотвод пред­ставляет собой вертикально установленную токопроводящую кон­струкцию, надежно присоединенную кротчайшим путем к зазем­ляющему устройству.

Основными элементами молниеотвода являются молниеприемник, токоотвод и заземляющее устройство.

Молниеприемник служит для непосредственного воспри­ятия удара молнии. Они изготавливаются из стали любых марок различного профиля.

Защитные промежутки. Одним из первых устройств, предназначенных для защиты электроустановок от грозовых перенапряжений, был защитный искровой промежуток. Простота конструкции обеспечила ему широкое применение, но отсутствие дугогасящего устройства ограничивает область применения. При пробое ПЗ происходит короткое замыкание, которое должно быть отключено выключателем. Поскольку отключение создает перерыв в работе и электроснабжении потребителей, то ПЗ рекомендуется устанавливать в комплексе с автоматическим повторным включением (АПВ), которое после погасания дуги на ПЗ вновь включает установку в работу.

Трубчатые разрядники. Обычно трубчатые разрядники применяются для защиты линейной изоляции от грозовых перенапряжений и в совокупности с другими средствами защиты — для изоляции электрооборудования станций и подстанций. Как правило, РТ устанавливаются на опорах с ослабленной изоляцией относительно всей длины линии электропередачи (отдельные металлические опоры, транспозиционные деревянные опоры, опоры, ограничивающие пролеты пересечений с другими линиями, кабельные переходы, высокие переходные опоры через реки, водохранилища, ущелья и др.). Трубчатые разрядники эффективно защищают изоляцию той опоры, на которую установлены. Изоляция других опор защищается тем хуже, чем дальше они отстоят от опор, оборудованных РТ. Трубчатые разрядники, установленные на опорах подходов линий электропередач к станциям и подстанциям, снижают амплитуду волны перенапряжения, укорачивают ее длину, что способствует значительному затуханию волны при ее движении по проводам. Таким образом, установленные на подстанции или станции вентильные разрядники разгружаются от токов грозового разряда, что необходимо для надежной защиты изоляции дорогостоящего оборудования от грозовых перенапряжений.

Вентильные разрядники. Вентильные разрядники предназначаются для защиты оборудования станций и подстанций от перенапряжения. Для защиты изоляции трансформаторов и оборудования распределительных устройств напряжением 3...10 кВ применяются вентильные разрядники серий РВП.Основными элементами вентильных разрядников являются многократный искровой промежуток и включенное последовательно с ним рабочее сопротивление. При появлении опасного для изоляции перенапряжения происходит пробой искровых промежутков разрядника с последующим стеканием в землю импульсного тока через рабочее сопротивление. Благодаря свойству рабочих сопротивлений, которое выражается в увеличении их проводимости при повышении приложенного напряжения, вентильные разрядники могут отводить в землю импульсные токи в несколько десятков киловольт-ампер без опасного для защищаемой изоляции повышения напряжения. При этом остающееся напряжение по величине незначительно отличается от пробивного напряжения искровых промежутков.