технологии грозозащиты вл высших классов напряжения на основе применения линейных опн

1. технологии грозозащиты вл высших классов напряжения на основе применения линейных опн и разрядников с внешним искровым промежутком Авторы: Гайворонский А.С., Заболотников А.П. Докладчик : Гайворонский Александр Сергеевич

2. СОДЕРЖАНИЕ • Конструкции , область применения ОПН и ЛР • Технические решения по грозозащите ВЛ с применением ОПН и ЛР • 2.1 Схемы защиты • 2.2 Требования к характеристикам ОПН, ЛР • 2.3 Способы установки ОПН, ЛР на линии • Нормативная база применения ОПН, ЛР • Опыт эксплуатации и эффективность применения ОПН, ЛР 2

3. Конструкции линейных Опн и лр с внешним искровым промежутком 3

4. Примеры установки линейных опн на вл ВЛ 220 (500 кВ) «Центральная - Дагомыс» ВЛ 400 кВ «Линке - 1,2» 4

5. Пример установки лр с внешним искровым промежутком ВЛ 220 кВ «НГРЭС-Тында», установка ЛР на промежуточной опоре 5

6. Области применения • Грозозащита ВЛ 110-500 кВ, эксплуатируемых без тросов; • ГрозозащитаВЛ 110-330 кВ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов; • Защита локальных участков ВЛ, к которым предъявляются повышенные требования надежности (большие переходы, пересечения ВЛ и др.). 6

7. область применения Грозозащита ВЛ 110-500 кВ, эксплуатируемых без тросов Обобщенные данные опыта эксплуатации по грозовым отключениям ВЛ 220-500 кВ, эксплуатируемых без тросов. * - приводится среднее значение числа грозовых отключений и пределы его изменения по нескольким ВЛ (в скобках). 7

8. область применения Грозозащита ВЛ 110-330 кВ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов Обобщенные данные опыта эксплуатации по грозовым отключениям ВЛ 220-330 кВ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов. * - приводится среднее значение числа грозовых отключений и пределы его изменения по нескольким ВЛ (в скобках) 8

9. Технические решения по грозозащите вл с применением опн, ЛР Выбор типа защитного аппарата Грозозащита ВЛ 110-500 кВ, эксплуатируемых без тросов – предпочтительны линейные ОПН. Главным критерием в пользу выбора линейного ОПН в этом случае является снижение токовых и энергетических воздействий на защитный аппарат при прямых ударах молнии в фазный провод. Линейные ОПН, установленные на соседних опорах (пролетах) ВЛ, работают как «распределенный» защитный аппарат. Грозозащита ВЛ 110-330 кВ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов – предпочтительны ЛР с внешним искровым промежутком Схема растекания тока при ударах молнии в трос такова, что эффект «распределенного» защитного аппарата не реализуется. Таким образом, токовые и энергетические воздействия на ОПН и ЛР в данном применении практически одинаковы и поэтому не являются определяющими при выборе типа защитного аппарата. На первый план выходят такие показатели, как: стоимость, надежность работы, удобство монтажа и обслуживания, по которым ЛР с внешним искровым промежутком имеют преимущества по сравнению с ОПН.

10. Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты • Требования надежности защиты________________ • Допустимое число отключений • Риск повреждения ОПН, ЛР • Характеристики объекта________________ • Конструктивные параметры ВЛ • Трасса ВЛ • Грозовая активность • Характеристики грозопоражаемости ВЛ________________ • Общее число ударов молнии в линию • Распределение ударов по фазам и длине пролета • Число отключений • Схема защиты:____________________________ • Расстановка ОПН, ЛР по опорам • Расстановка ОПН, ЛР по фазам

11. Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты Грозозащита ВЛ без тросов – варианты схем расстановки ОПН по фазам 11

12. Lз Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты • Грозозащита ВЛ без тросов – варианты схем расстановки ОПН по опорам: • на каждой опоре • через одну опору 12

13. Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты Грозозащита ВЛ без тросов - надежность защиты при установке ОПН через одну опору Предельная длина пролета ВЛ при уровне надежности 0,9: - ВЛ 110 кВ – 120 м; - ВЛ 220 кВ – 160 м; - ВЛ 330 кВ – 190 м; - ВЛ 500 кВ – 270 м. 13

14. Технические решения по грозозащите Выбор схемы защиты Варианты расстановки ЛР по фазам в схемах грозозащиты ВЛ с тросом при больших сопротивлениях ЗУ опор. 14

15. Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты Вероятность обратного перекрытия изоляции ВЛ 220 кВ в зависимости от сопротивления ЗУ опор для вариантов с частичной защитой фаз Опора П220-2 Опора ПБ220-3 - Т2 - В2 - В3 15

16. Технические решения по грозозащите вл Выбор схемы защиты Грозозащита ВЛ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов – схемы расстановки ЛР по опорам: •установка ЛР производится на участках ВЛ с наибольшими сопротивлениямиЗУ опор (вероятностью обратного перекрытия изоляции); • •для обеспечения эффективной защиты ЛР должны быть установлены на каждой опорезащищаемого участка ВЛ, а также на ближайших опорах, примыкающих к защищаемому участку (слева и справа),независимо от сопротивления ЗУ этих опор. Вероятность обратного перекрытия, о.е Номер опоры 16

17. Технические решения по грозозащите вл Требования к характеристикам ОПН, ЛР Требования к характеристикам линейных ОПН и ЛР должны устанавливаться с учетом особенностей конструкции и условий их применения. Прежде всего, это касается: • требований к удельной энергоемкости (пропускной способности) ОПН и ЛР при воздействии грозовых перенапряжений; • • специальных требований к ОПН в отношении массы, габаритных размеров, устройства отделителя; • • специальных требований к ЛР в отношении защитной характеристики, электрической прочности, дугогасящей способности. 17

18. Технические решения по грозозащите вл Выбор удельной энергии ОПН, ЛР • Токовые и энергетические воздействия на ОПН, ЛРпри ударах молнии________________ • Количество воздействий • Параметры импульсов тока молнии • Конструктивные параметры ВЛ • Место удара • Требования надежности________________ • Допустимый риск повреждения ЛР • Функция распределения энергии, поглощаемой ЛР • Поток отказов ОПН, ЛР Удельная энергия ОПН, ЛР 18

19. Технические решения по грозозащите вл Выбор удельной энергии ОПН, ЛР Показатель надежности – допустимый поток отказов ОПН, ЛР – не более 1/100 км/год Ожидаемое расчетное число повреждений ОПН, ЛР на 100 км в год, вызванных ударами молнии: Nуд – число ударов молнии в защищаемый участок ВЛ, 1/100 км/год, Pповр – вероятность повреждения ЛР (ОПН) при ударе молнии: F(WЛР) – функция распределения удельной энергии, поглощаемой ОПН, ЛР; WН – нормированная удельная энергия, которую может поглощать ОПН, ЛР без риска для повреждения. 19

20. Технические решения по грозозащите вл Выбор удельной энергии ОПН, ЛР • Модель переноса заряда Первый удар – импульс тока 2/140 мкс, заряд Q1 Последующие удары – 2 импульса тока 2/140 мкс,заряд Q2 = 0,25×Q1 QΣ= Q1 + 2×Q2 W Σ= W(Q1) + 2×W (Q2) 20

21. Технические решения по грозозащите Выбор удельной энергии ОПН, ЛР Расчетные функции распределения энергии, поглощаемой ОПН и ЛР, для некоторых типичных условий их применения Грозозащита ВЛ 110-330 кВ с тросом в районах с высоким удельным сопротивлением грунта Грозозащита ВЛ 110-500 кВ без тросов 21

22. Технические решения по грозозащите Выбор удельной энергии ОПН, ЛР Наименьшая допустимая удельная энергия ОПН, ЛР при заданном допустимом потоке отказов - не более 0,1/100 км/год Грозозащита ВЛ 110-330 кВ с тросом в районах с высоким удельным сопротивлением грунта Грозозащита ВЛ 110-500 кВ без тросов 22

23. Технические решения по грозозащите вл Выбор удельной энергии ОПН, ЛР Характеристики пропускной способности ОПН, ЛР для типичных условий их применения 23

24. Технические решения по грозозащите вл Специальные требования к ЛР с внешним искровым промежутком 24

25. Технические решения по грозозащите вл Способы установки ОПН на линии Наиболее распространенный, стандартный способ установки ОПН – подвеска на проводе с помощью специального зажима Установка ОПН на анкерной опоре, крепление на траверсе Установка ОПН на анкерной опоре Установка ОПН на промежуточной опоре 25

26. Технические решения по грозозащите вл Способы установки ЛР на линии Наиболее распространенный, стандартный способ установки ЛР – крепление на траверсе с помощью кронштейна Варианты установки на анкерно-угловых опорах отличаются по способу организации искрового промежутка Установка ЛР на промежуточной опоре Установка ЛР на анкерной опоре при больших углах поворота Установка ЛР на анкерной опоре 26

27. Нормативная база применения ОПН и ЛР Направления совершенствования НТД : • Корректировка ГОСТ Р 52725 «Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия», отраслевых стандартов на ОПН с учетом дополнительных требований, предъявляемых к линейным ОПН. • Разработка ГОСТ, отраслевого стандарта на ЛР с внешним искровым промежутком. •Внесение изменений и дополнений в «объем и нормы испытаний электрооборудования» применительно к линейным ОПН и ЛР. • Корректировка некоторых положений ПУЭ-7 в части «защиты от перенапряжений и заземления» с учетом новых возможностей, которые дает применение ОПН и ЛР для грозозащиты ВЛ. 27

28. Опыт эксплуатации, эффективность применения опн, лр Сведения об установке ОПН и ЛР в эксплуатации по состоянию на конец 2013 г. Обобщение опыта эксплуатации на этапе внедрения новых средств грозозащиты представляется крайне важным, позволяя оценить эффективность и перспективы их дальнейшего применения, правильность принимаемых проектных решений по грозозащите и т.д. 28

29. Опыт эксплуатации, эффективность применения опн и лр Сравнительные данные по грозовым отключениям ВЛ 110-500 кВ до и после установки ОПН, ЛР Наиболее объективную оценку эффективности применения ОПН, ЛР может дать сравнение числа грозовых отключений ВЛ до и после установки защитных аппаратов * - в скобках указано удельное число отключений с учетом отключений по невыясненным причинам, которые произошли в период грозового сезона. 29

30. Заключение •Линейные ОПН и ЛР с внешним искровым промежутком являются эффективным средством грозозащиты ВЛ. Применение линейных ОПН рекомендуется для повышения грозоупорности ВЛ 110-500 кВ, эксплуатируемых без тросов, применение ЛР с внешним искровым промежутком – для повышения грозоупорности ВЛ 110-330 кВ в районах с высоким удельным сопротивлением грунтов. • В настоящее время разработаны научно-технические основы применения линейных ОПН и ЛР для грозозащиты ВЛ 110-500 кВ. Разработаны отечественные конструкции и налажен серийный выпуск ОПН и ЛР на напряжение 110-500 кВ. Реализован ряд проектов повышения грозоупорности ВЛ 110-500 кВ с применением линейных ОПН и ЛР.. • Первый отечественный опыт применения линейных ОПН и ЛР можно считать успешным: во всех случаях наблюдалось существенное снижение числа грозовых отключений и повышение грозоупорности ВЛ после установки защитных аппаратов; отказы в работе самих ОПН и ЛР по причине их повреждения (пробоя) при грозовых воздействиях зафиксированы не были. Положительный опыт применения линейных ОПН и ЛР позволяет рекомендовать их для дальнейшего внедрения на объектах электрических сетей. • Дальнейшее внедрение ОПН и ЛР требует совершенствования нормативной базы и организации систематической работы по обобщению опыта их эксплуатации. 30

31. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 31