Данные для расчета грозовых перенапряжений

Дополнительно по теме

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

1. Интенсивность грозовой деятельности характеризуется числом грозовых дней n или числом грозовых часов n' в году, причем между этими величинами имеется приближенная связь: . На рис. 40-20 приведена карта грозовой деятельности, на которой нанесены линии равного числа грозовых дней в году (изокеранические линии).

2. Число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли в среднем составляет 0,1 за один грозовой день.

Число ударов молнии в отдельно стоящий молниеотвод высотой h, м, приблизительно равно

Число ударов молнии в год в линию электропередачи длиной l, км, со средней высотой подвеса верхнего провода или троса , м,

3. Ток молнии имеет форму апериодического импульса (рис. 40-21) и характеризуется тремя параметрами ().

Вероятность того, что амплитуда тока молнии равна или больше , кА, для равнинных местностей (высота над уровнем моря не более 500 м), может рассчитываться по формуле

или определяться по рис. 40-22.

Вероятность того, что средняя крутизна тока молнии равна или больше а, кА/мкс, может оцениваться по формуле

или определяться по рис. 40-23.

Длина волны тока молнии в большинстве разрядов изменяется в пределах 20-80 мкс. В расчетах обычно принимают .

Рис. 40-20. Карта грозовой деятельности. Цифры около изокеранических линий указывают число грозовых дней в году.

Рис. 40-21. Форма волны тока молнии.

Рис. 40-22. Кривая вероятности амплитуд токов молнии для районов с небольшими высотами над уровнем моря (менее 500 м). Для горных районов ординаты кривой следует уменьшить приблизительно вдвое.

- амплитуда тока молнии; - длина волны; - длина фронта; - средняя крутизна тока на фронте.

Рис. 40-23. Кривая вероятности средних крутизн тока молнии (ориентировочная).

4. Волновое сопротивление одиночного провода воздушной линии определяется по формуле

где - средняя высота подвеса провода, м; - радиус провода, м, или по кривой "1 трос" (рис. 40-24, I).

Волновые сопротивления кабелей определяются по табл. 40-10.

Таблица 40-10 Волновые сопротивления (Ом) трехфазных кабелей 3-10 кВ

Номинальное сечение, мм2	Движение волны по одной фазе			Движение волны по трем фазам
Номинальное сечение, мм2	3 кВ	6 кВ	10 кВ	3 кВ	6 кВ	10 кВ
25 35 50 70 95 120 150 185 240 300	19,5 16,5 13,5 11,5 10 9 8 7,5 6,5 6	29 25,5 22,5 19 16,5 15 13 11,5 10 9	37 32 29 25,5 22 20 17,5 16 14 12,5	10 8,5 7 6 5 4,5 4 3,5 3,2 3	15 13 11,5 9,5 8,5 7,5 6,5 6 5,2 4,5	19 16 14,5 13 11,5 10,5 9 8 7 6,2

5. Коэффициент связи k между проводом

и тросом при отсутствии короны на тросе (геометрический коэффициент связи) определяется по номограмме рис. 40-24.

При наличии короны коэффициент связи равен gk, причем поправочный коэффициент g определяется по формуле

где U - мгновенное значение напряжения на тросе, кВ; E=9 кВ/см для положительной полярности; Е=21 кВ/см для отрицательной полярности.

6. Деформация фронта волны под действием короны может количественно оцениваться по формуле

где - длина фронта исходной волны, мкс; - эквивалентная длина фронта деформированной волны после пробега пути l, км; с=0,3 км/мкс - скорость света;

7. Вероятность перехода импульсного перекрытия в устойчивую силовую дугу h зависит от среднего градиента рабочего напряжения вдоль пути перекрытия и может ориентировочно определяться по формуле

Примечания: а) Для металлических опор (однофазные перекрытия) и равна длине гирлянды. Для деревянных опор (однофазные перекрытия) и равна расстоянию между фазами по дереву плюс удвоенная длина гирлянды.

б) Если по формуле получается h>1 или h<0,1, то следует принимать соответственно h=1 и h=0,1.

8. Вероятность прорыва молнии через тросовую защиту ориентировочно определяется по формуле

где - полная высота опоры, м; a - угол защиты крайнего провода, град.

Рис. 40-24. Номограмма для определения геометрического коэффициента связи, собственного и взаимного волновых сопротивлений. Порядок пользования номограммой:

I - по и d определяется собственное волновое сопротивление одного троса ; II - по отношениям , и определяются взаимные волновые сопротивления между проводом и тросами и ; III - по найденным , и находятся , и .

Примечания: 1. Все расстояния определяются по средним высотам подвеса проводов и тросов.

2. При наличии одного троса или при определении коэффициента связи между проводами следует пользоваться нижней кривой первого квадранта.

9. Импульсные характеристики изоляции линии определяются с помощью табл. 40-11 или рис. 40-25 (гирлянды изоляторов) и 40-26 (воздушные промежутки). При ориентировочных оценках вольт-секундная характеристика линейной изоляции может приниматься по рис. 40-27.

10. Допустимые импульсные напряжения определяются гарантированной импульсной прочностью, которая для изоляторов, аппаратов и измерительных трансформаторов на 10- 15%, а для силовых трансформаторов на 25% ниже импульсных испытательных напряжений.

Таблица 40-11 Минимальное импульсное разрядное напряжение изоляции линий электропередачи

Номинальное напряжение, кВ

Тип опоры

Тип и количество изоляторов

Минимальное импульсное разрядное напряжение, кВ

на землю

между фазами

Металлические

Деревянные

Деревянные с тросом

3хПФ-6

2хПФ-6

315

385

770

110

Металлические Деревянные

Деревянные с тросом

7хПФ-6

6хПФ-6

645

760

1520

150

220

330

500

Металлические

То же

9хПФ-6

8хПФ-11

13хПФ-11

11хПФ-11

13хПФ-11

20хПФ-11

780

830

780

830

1180

1570

Рис. 40-25. Зависимость минимального импульсного разрядного напряжения гирлянд изоляторов от их длины. Сплошные линии - положительная полярность на проводе; пунктир - отрицательная полярность; 1 - ПФ-11 и стеклянные изоляторы; 2 - ПФ-6.

Рис. 40-26. Минимальные импульсные разрядные напряжения типовых воздушных промежутков. Сплошные линии - отрицательная полярность; пунктир - положительная полярность; 1 - промежутки стержень-плоскость и провод-плоскость; 2 - промежуток стержень-стержень.

Рис. 40-27. Усредненная вольт-секундная характеристика линейной изоляции.