Компания АО «Полимер-Аппарат» является производителем нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), применяемых в электрических сетях всех классов напряжений. Для защиты линейной изоляции воздушных линий электропередачи компанией разработаны, испытаны и аттестованы защитные устройства — линейные разрядники (ЛР), в основе конструкции которых используется рабочий резистор (РР) с нелинейной вольт амперной характеристикой и внешний искровой промежуток (ВИП).
По данным опыта эксплуатации ВЛ 110 кВ и выше АО «Россети Тюмень, ежегодно доля грозовых аварийных отключений ВЛ составляет 50–70% от общего числа отключений. Как правило, при обратных перекрытиях отключаются сразу обе цепи двухцепных ВЛ. Число двухцепных отключений достигает более 50% от числа грозовых отключений. В большинстве случаев грозовые отключения сопровождаются УАПВ линии (УАПВ — до 90% случаев). Меры повышения грозоупорности ВЛ определены в Руководстве по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений [2]. К ним относятся: снижение сопротивления заземляющих устройств (Rзу) опор, повышение импульсной прочности изоляции, защита опор и участков
с ослабленной изоляцией. Реализация данных мер в АО «Россети Тюмень» показала недостаточную эффективность. Они были не в состоянии исключить обратные перекрытия изоляции
и гарантировать отсутствие двухцепных отключений на ВЛ в условиях плохопроводящих грунтов.
Грунты с высоким удельным сопротивлением приводят к недостаточной эффективности традиционных средств грозозащиты (защитных тросов, заземления опор). В указанных условиях заземляющие устройства опор, выполненные по проектным решениям, не обеспечивают нормируемые ПУЭ значения. Измерения сопротивлений заземления опор на ряде проблемных ВЛ показали величину Rзу опор от 50 до 300 Ом и выше при нормативе 10–30 Ом.
В качестве альтернативного средства грозозащиты ВЛ филиалом АО «НТЦ ФСК ЕЭС» — СибНИИЭ был предложен вариант повышения грозоупорности ВЛ при помощи линейных ограничителей перенапряжений — разрядников, эффективность работы которых обеспечивается, в том числе, при имеющихся высоких сопротивлениях заземления опор. Линейный разрядник конструктивно представляет собой рабочий резистор с нелинейной вольтамперной характеристикой, последовательно соединенный с внешним искровым промежутком между
электродом и фазным проводом.
ЧИСЛО ОТКЛЮЧЕНИЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ, ВЫЗВАННОЕ МОЛНИЕВЫМИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯМИ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЛР-110 КВ
На двухцепных ВЛ 110 кВ с тросовой защитой наиболее широкое применение нашла схема установки ЛР-110 кВ на одной из цепей.Такая схема расстановки разрядников практически полностью исключает двухцепные отключения ВЛ 110 кВ и в 2–3 раза снижает число одноцепных отключений, но полностью их не исключает. Это связано с тем, что при пробое внешнего искрового промежутка к опоре подключается рабочий резистор разрядника, соединенный с фазным проводом, который характеризуется волновым сопротивлением. Часть тока молнииотводится через разрядник и фазный провод, то есть к опоре подключается дополнительное активное сопротивление. Это снижает общее эквивалентное сопротивление, которое образовано параллельным соединением сопротивления заземления опоры и половины волнового сопротивления провода с учетом активного сопротивления разрядника. То есть применение линейных разрядников уменьшает число одноцепных отключений, но не устраняет их полностью. В свою очередь, перекрытие линейной изоляции на незащищенной цепи приводит к уменьшению
токов, протекающих через ЛР-110 кВ.
Методика применения линейных разрядников описана в СТО 56947007-29.130.10.197-2015. На рисунке 4 показаны зависимости удельного числа отключений в год на 100 км двухцепной ВЛ 110 кВ на промежуточных опорах П110-4 в зависимости от сопротивления заземления опор при 40 грозовых часах, рассчитанные по методике СТО. Опыт применения линейных разрядников на ВЛ 110 кВ АО «Россети Тюмень» показан в таблице 1. Первые линейные ОПН-110 кВ с искровым промежутком были установлены в 2008 году на ВЛ 110 кВ Губкинская — Новогодняя-1,2 и ВЛ 110 кВ Контур — Ай-Пимская-1,2 (суммарной длиной — 119,8 км). На начало 2016 года было установлено 6726 защитных аппаратов на ВЛ 110 кВ протяженностью 640 км. На начало 2019 года количество ВЛ 110 кВ, оснащенных ЛР 110 кВ в АО «Россети Тюмень» составило 29 линий. Количество установленных ЛР-110 кВ — 18 282 шт. Суммарная протяженность ВЛ 110 кВ с ЛР
составила 1820 км.
Разрядники ЛР-110 кВ производства АО «Полимер-аппарат» поставлялись и эксплуатируются на многих ВЛ 110 кВ АО «Россети Тюмень». Испытания разрядников АО «Полимер-Аппарат» в высоковольтной лаборатории АО «СибНИИЭ», выведенных из эксплуатации на ВЛ 110 кВ, показали, что их защитные и изоляционные характеристики не изменились и соответствуют техническим требованиям АО «Россети Тюмень», предъявляемым к линейным разрядникам 110 кВ.
Линейные разрядники устанавливались на трех фазах одной цепи каждой опоры двухцепных ВЛ 110 кВ. Как показал опыт эксплуатации, установка разрядников на одной цепи практически полностью исключает двухцепные отключения ВЛ 110 кВ. Двухцепные отключения ВЛ 110 кВ могут происходить, если установка разрядников не охватывает всю длину линии. Например, отключения происходили за счет незащищенных отпаек ВЛ 110 кВ.