Кемпонен М.Э.,
заместитель генерального директора АО «Полимер-Аппарат»
Колычев А.В.,
к.т.н., доцент Высшей школы высоковольтной энергетики Института энергетики СПбПУ Петра Великого, заместитель директора по науке АО «Полимер-Аппарат»
Гулов А.М.,
аспирант Высшей школы высоковольтной энергетики Института энергетики СПбПУ Петра Великого
Показатель надежности подстанции Tн.в представляет собой период времени между возникновением двух опасных воздействий и определяется обратной величиной к вероятности Nн.в (1/год) прихода на ПС опасных набегающих волн Tн.в=1/Nн.в. Для класса напряжения 110 кВ рекомендуемый показатель надежности грозозащиты от набегающих волн Tн.в составляет 300–400 лет, для класса напряжения 220 кВ — 400–600 лет [1].
Согласно РД [1] по защите от внутренних и грозовых перенапряжений, опасные грозовые воздействия на подстанционном оборудовании возникают при ударах молнии непосредственно в подстанцию, а также при поражениях ВЛ и приходе по ним на распределительное устройство и ПС грозовых волн.
В части требований главы 4 ПУЭ [2] к организации грозозащиты ПС 110 кВ и выше и подходов ВЛ к подстанциям рассматривается применение вентильных разрядников и ОПН. При этом длины защищенных подходов и допустимые расстояния между защищаемым электрооборудованием и защитными аппаратами определены в таблице 4.2.10 для вентильных разрядников (РВ) II и III групп по ГОСТ 16357-83 [3]. Применение вместо РВ нелинейных ограничителей перенапряжений [4] позволяет уменьшить расстояния до защищаемого оборудования в зависимости от отношения остающихся напряжений на ОПН и РВ. Применение ОПН, которые обладают более низкими значениями остающихся напряжений при грозовых перенапряжениях, значительно повышает надежность грозозащиты ПС 110 кВ и выше.
Исследования грозозащиты ПС 110 кВ и 220 кВ различного типа (тупиковые, проходные и т.д.) [5, 6] при установке ОПН на ПС вместо вентильных разрядников приводят к значительному уменьшению длины «опасной зоны» — защищенного подхода, который не превышает 800–900 м. Требования ПУЭ [2] в части грозозащиты ПС основываются на детерминистском подходе и понятии «опасной зоны». Длина «опасной зоны» соответствует предельной длине участка ВЛ на подходе к ПС, после пробега которого полная волна с отвесным фронтом максимальной возможной амплитуды становится безопасной для изоляции подстанционного оборудования в результате ее деформации из-за потерь энергии на импульсную корону. Требования ПУЭ позволяют определить характеристики защитных аппаратов, их размещение и длину защищенного подхода при заданной длине опасной зоны. Однако они не определяют фактическую надежность грозозащиты ПС.
В соответствии с ПУЭ [2] и СТО [7] подход ВЛ к ОРУ 110–220 кВ должен быть защищен с помощью грозозащитного троса. В ряде случаев возникает необходимость снятия грозозащитного троса с ВЛ из-за высоких гололедных и ветровых нагрузок. С другой стороны, на ВЛ 35–110 кВ используются преимущественно стальные канаты типа ТК, защищенные цинковым покрытием. После 15–20 лет эксплуатации ВЛ происходит снижение эффективности антикоррозионной защиты, механической прочности тросов из-за коррозии и усталости металла. Высокое значение переходного сопротивления в узле крепления грозозащитного троса к тросостойке опоры при больших токах КЗ может привести к пережогу троса. Обрыв троса с падением на провода приводит к возникновению одноцепных и двухцепных коротких замыканий на линиях. Эксплуатация ВЛ 110 кВ без грозозащитного троса на подходе допускалась на ВЛ 35–220 кВ с деревянными опорами согласно п. II–5–73 ПУЭ-4 [8].