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 .

p527_1_07

Рис. 40-20.

Карта грозовой деятельности. Цифры около изокеранических линий указывают число грозовых дней в году.

p527_1_00

Рис. 40-21.

Форма волны тока молнии

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

p527_1_02

Рис. 40-23.

Кривая вероятности средних крутизн тока молнии (ориентировочная)

p527_1_01

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

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 фазеДвижение волны по трем фазам
3 кВ6 кВ10 кВ3 кВ6 кВ10 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.

p527_1_03

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.

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 η 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 η>1 или η<0,1, то следует принимать соответственно η=1 и η=0,1.

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

где — полная высота опоры, м; α — угол защиты крайнего провода, град.

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, кВТип опорыТип и количество изоляторовМинимальное импульсное разрядное напряжение, кВ
на землюмежду фазами
35Металлические
Деревянные
Деревянные с тросом
3хПФ-6
2хПФ-6
2хПФ-6
315
-
385
-
770
-
110Металлические Деревянные
Деревянные с тросом
7хПФ-6
6хПФ-6
6хПФ-6
645
-
760
-
1520
-
150

220

330
500
Металлические
То же
То же

То же
То же
9хПФ-6
8хПФ-11
13хПФ-11
11хПФ-11
13хПФ-11
20хПФ-11
780
830
780
830
1180
1570
p527_1_04

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.

p527_1_05

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.

p527_1_06

Рис. 40-27.

Усредненная вольт-секундная характеристика линейной изоляции.