Прямой удар молнии в молниеотвод на подстанции приводит к возникновению в нем импульсного напряжения амплитудой, равной:
Uo=IмRи +Iм`L (1)
где Iм и -Iм ` – амплитуда и крутизна тока молнии,
Rи - импульсное сопротивление заземления молниеотвода
L – индуктивность токоотводящего спуска молниеотвода.
Предотвратить обратные перекрытия можно путем снижения импульсного сопротивления заземления молниеотвода и удаления защищаемых объектов от молниеотвода на безопасное расстояние:
S> Uo / E доп (2)
где для воздуха Едоп=300 кВ/м.
Согласно [1] расстояние между защищаемым объектом и молниеотводом по воздуху рекомендуется выбирать по выражению
Sв > 0,12 Rи +0,1 h x (3)
Sв ≥5 м
В земле расстояние между электродами обособленного заземлителя молниеотвода и заземляющим устройством открытого распределительного устройства (ОРУ) подстанции рекомендуется выбирать не менее
Sз> 0,2 Rи (4)
Sз≥3 м
Заземляющие проводники от молниеотвода в трех разных направлениях под углом 90 градусов друг к другу, чтобы уменьшить коэффициент импульса заземлителя и обеспечить равномерное растекание тока молнии по земле.
Сопротивление заземления при протекании импульсного тока молнии Rи и сопротивление при растекании тока промышленной частоты Rз связаны соотношением
Rи=αи Rз (5)
где αи – коэффициент импульса заземлителя, который зависит от величины и формы протекающего через заземлитель тока и протяженности заземлителей и может быть больше или меньше единицы.
Значение αи>1 обусловлено влиянием индуктивности протяженных заземлителей, возрастающей с ростом длины заземлителей и уменьшением длительности фронта импульса тока молнии. Если с заземлителя стекает большой импульсный ток, то в грунте образуется электрическое поле с напряженностью
Е = ј ρз (6)
где ј – плотность тока,
ρз – удельное сопротивление грунта.
С увеличением напряженности проявляется полупроводниковое свойство грунта, приводящее к снижению ρз. Поэтому по мере роста плотности тока в грунте его удельное сопротивление снижается. Если плотность тока продолжает расти, то напряженность достигает пробивного значения и возникает искрообразование в грунте. Что существенно снижает падение напряжения вблизи заземлителя. Дальнейшее увеличение плотности тока может перевести искровой разряд в дуговой.
Таким образом, вблизи заземлителя возникают четыре зоны проводимости грунта: дуговая, искровая, полупроводниковая и постоянной проводимости. Образование этих зон обуславливает снижение удельного сопротивления грунта и уменьшение αи , то есть уменьшение импульсного сопротивления заземлителя.
В грозозащитных заземлителях наибольшее значение имеет величина сопротивления заземлителя в момент максимума тока молнии. В районах с большим удельным сопротивлением грунта, более 1000 Ом м целесообразно использовать глубинные заземлители, то есть вертикальные стержни, погруженные до уровня грунтовых вод. Их глубина может достигать нескольких десятков метров и глубинный заземлитель может пересекать слои грунта с различными удельными сопротивлениями.
В результате исследований были предложены практические рекомендации по защите ПС-220/110/10 кВ «Приморская» от обратных перекрытий при ударе молнии в оборудование, выполнены расчеты сопротивления контура заземления подстанции с учетом использования глубинных заземлителей, определены четыре зоны проводимости грунта: дуговая, искровая, полупроводниковая и постоянной проводимости.
Библиографический список
- Правила устройств электроустановок (ПУЭ). 7-е издание.
- Методика МЭК 62305-2 «Молниезащита» (International Standard IEC 62305 Protection Against Lightning)
- Александров Г.Н. Молния и молниезащита. СПб.: Изд-во политехн.ун-та, 2007.-280 с.
- Способ измерения поляризационного потенциала металлических подземных сооружений без отключения станции катодной защиты. Голдобина Л.А., Гусев В.П., Попова Е.С., Орлов П.С., Орлов С.П., Ряхин А.Н. патент на изобретение RUS 2461842 10.11.2010.
- Угаров Г.Г., Мошкин В.И. Перспективы развития силовых электромагнитных импульсных систем.-Вестник Курганского государственного университета. Серия: Технические науки. 2013, №29, с.88-90.
- Мошкин В.И., Шестаков Д.Н., Афтеев В.И. Об установке генераторных выключателей в блоках электростанций при их модернизации. Вестник Курганского государственного университета. Серия: Технические науки. 2010, №17, с.87-91.
- Предупреждение аварий и катастроф на катоднозащищенных подземных трубопроводах бесконтактными методами идентификации коррозионного разрушения (теория и практика). Монография/Голдобина Л.А., Шкабак В.С., Орлов П.С., Санкт-Петербургский гос.ун-т, Санкт-Петербургский гос.аграрный ун-т, Ярославская гос.с.-х.акад., СПб, 2012.
Количество просмотров публикации: Please wait