Труды КНЦ вып.9 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 3/2018(9))

изоляции подстанционного оборудования. Во всех ее точках напряжение примерно равно напряжению на ограничителях перенапряжений (ОПН), а относительно плавный подъем напряжения не может создать значительных воздействий на продольную изоляцию обмоток трансформаторов. На этом основан принцип организации защитного подхода ВЛ к подстанции с усиленными требованиями к заземлениям опор и обязательной тросовой защитой [1]. Длина подходов обычно принимается в пределах 2-4 км. Считается, что все удары молнии на большем удалении безопасны для подстанции, а появление опасных (превышающих испытательные напряжения) воздействий на изоляции оборудования из-за ударов молнии в саму подстанцию и подходы ВЛ при правильной расстановке ОПН и выполнении нормативных требований к ВЛ удается свести к величинам порядка одной тысячной на одну подстанцию в год. Такие показатели для сотен подстанций в каждой энергосистеме обычно обеспечивают достаточную грозоупорность в процессе всего срока эксплуатации. Поврежденный трансформатор эксплуатировался десятки лет. Естественно, его изоляция старела, а пробивные напряжения постепенно снижались. До каких значений неизвестно, но можно констатировать, что это не сказывалось на надежности его работы. Все испытания, обследования и контроль изоляции в нормальных режимах показывали, что эксплуатацию можно продолжать. Для повреждения продольной изоляции на вводе трансформатора должна была появиться волна перенапряжений с очень крутым фронтом и с амплитудой, сравнимой с испытательным грозовым импульсом. Никакие внутренние перенапряжения таких воздействий создать не могут. При отсутствии коммутаций в сети единственным источником импульсов с крутыми фронтами в нормальном режиме эксплуатации и непосредственно во время возникновения короткого замыкания могут быть только грозовые разряды. Далее показано, что не только близкие к подстанции поражения ВЛ, но и удары молнии далеко за пределами подхода могут создавать потенциально опасные перенапряжения на продольной изоляции. Это может происходить из-за специфики распространения волн с учетом влияния фактора многопроводности линии. Насколько известно авторам, анализ процессов в течение первой микросекунды после пробега грозовой волны по ВЛ единиц и десятков километров выполнены в данной работе впервые. Волна напряжения в месте удара молнии. Физика распространения грозовых импульсов на длинах, характерных для подходов ВЛ к подстанциям, подробно рассмотрена в [2-5]. Данная статья является продолжением этих работ, а также работы [ 6 ], которая была посвящена анализу экспериментальных данных при распространении микросекундных импульсов на расстояние 120 км. Здесь исследуется деформация фронтов волн при пробегах от 5 км до 30 км и более при предельно малых временах для задач грозозащиты оборудования энергосистем. Считаем, что удар молнии произошел в опору. Это достаточно частый случай (до 50 % от всех поражений молнией линий без тросов [7]). Полагаем, что сопротивление канала молнии составляет тысячи Ом и ее можно считать идеальным источником тока. Этот ток создает падение напряжения на активно-реактивном сопротивлении заземления опоры и ее индуктивности. Форма фронта тока молнии и его амплитуда в данной задаче не играют существенной роли. На проводе от канала молнии наводится некоторое напряжение и, таким образом, гирлянда изоляторов находится под разностью напряжений на траверсе и проводе [ 8 ]. При дальнейших 8