Вестник МГТУ. 2015, №4.

Антропов И. М. и др. Влияние перекрытий изоляции линии… 672 УДК 621.311 И. М. Антропов, Б. В. Ефимов, Ю. М. Невретдинов Влияние перекрытий изоляции линии на формирование грозовых перенапряжений I. M. Antropov, B. V. Efimov, Yu. M. Nevretdinov Influence of line isolation overlappings on formation of lightning overvoltages Аннотация. Представлена модель защиты подстанции от грозовых волн, в которой учтены многократные перекрытия изоляции линии. Показано влияние многократных перекрытий изоляции на опорах линии на формирование грозовых перенапряжений. Выявлена неоднозначность определения опасных параметров тока молнии при фиксированной длине его фронта. Abstract. The model of substation protection against lightning waves with considered multiple overlappings of line isolation has been presented. Influence of multiple overlapping of isolation on line support on formation of lightning overvoltages has been shown. Ambiguity of determination of lightning current dangerous parameters at the fixed length of its front has been revealed. Ключевые слова: грозовые волны, грозозащита подстанции, модель перекрытия изоляции. Key words: lightning surges, lighting protection of substation, isolation overlapping model. Введение Моделирование грозовых перенапряжений в системе "подстанция с подключенными воздушными линиями (ВЛ)" [1], как правило, выполняется с учетом однократного перекрытия изоляции линии на подходах. Однако при ударах молнии в провод или трос возникающая волна перенапряжения распространяется по проводу или тросу в обе стороны от точки удара и, соответственно, действует на изоляцию пораженной фазы на нескольких опорах, расположенных как по направлению к подстанции, так и в противоположном направлении. При перекрытиях изоляции на нескольких опорах ВЛ возникают дополнительные точки преломлений и отражений волн, что может существенно изменить процесс формирования грозовых перенапряжений на подстанции. Лишь при ударах молнии вблизи опоры ВЛ с перекрытием изоляции на этой опоре распространяющаяся по тросу волна не создает повторных перекрытий, как правило, при низком сопротивлении заземления опор. В этом случае можно считать модель однократного перекрытия изоляции ВЛ достаточной. В случаях ударов молнии на удалении от опоры образовавшиеся волны могут вызвать перекрытия изоляции на обеих опорах, близких к точке удара. Также возможно образование повторных перекрытий изоляции на разных опорах ВЛ при ударах молнии в провод, если первое перекрытие изоляции произошло на опоре с высоким сопротивлением заземления. В этих случаях образование повторных перекрытий изоляции ВЛ создают дополнительные точки отражений, которые создают условия для формирования опасных перенапряжений на оборудовании подстанции. Такая ситуация наиболее вероятна в районах с низкой проводимостью грунта, к которым относится Кольский полуостров [2]. Характеристика исследуемой подстанции Рассмотрим целесообразность учета многократных перекрытий изоляции ВЛ [2] на примере подстанции 110 кВ в Мурманском регионе. Выбор параметров линии и подстанции определен тем, что на территории Кольского полуострова эксплуатируется 77 подстанций на напряжении 110–150 кВ. 55 % подстанций 110–150 кВ работают по блочным схемам: 1ВЛ-1Т или 2ВЛ-2Т с неавтоматической перемычкой. Схема 2ВЛ-2Т в итоге может быть сведена либо к первой, либо к схеме 1ВЛ-2Т, которая возможна при длительном выводе одной из линий в ремонт или недостаточной мощности одного трансформатора. Режим 2ВЛ-1Т не используется по условиям надежности. Таким образом, рассмотрение схем 1ВЛ-1Т и 1ВЛ-2Т охватывает 60 % подстанций Кольской энергосистемы. При моделировании грозовых перенапряжений использована схема 1ВЛ-1Т. Принципиальная схема подстанции 110 кВ представлена на рис. 1. Ошиновка ОРУ выполнена проводом АС-120/19. Высота ошиновки – 10 м. Расстояние между фазами по горизонтали – 2 м. Выбор типа защитных аппаратов типа ОПН-110/88/550/10 основан на том, что в системе 51 % трансформаторов 110–150 кВ эксплуатируются в режиме с разземленной нейтралью. При этом возможно