Информационное письмо ОАО "ФСК ЕЭС"
от 27 ноября 2014 г. № ЕА/224/272
"О мерах по повышению грозоупорности ВЛ"

За период с 1 января по 30 сентября 2014 года из общего числа аварийных отключений на ВЛ в ОАО "ФСК ЕЭС" 47 % произошло из-за грозовых перенапряжений.

Причинами столь высокого процента отключений из-за грозовых перенапряжений послужили:

- неудовлетворительное состояние элементов грозозащиты ВЛ (высокое сопротивление заземляющих устройств опор, отсутствие грозотроса или его коррозия, снижение электрической прочности гирлянд изоляторов);

- несоответствие принятых проектных решений по конструкции ВЛ условиям эксплуатации (удельной проводимости грунтов, грозовой активности, особенностей рельефа на трассе ВЛ и т.д.).

1. Методы повышения грозоупорности ВЛ

Выполнение требований ПУЭ к величинам сопротивлений заземления опор в сочетании с использованием грозозащитных тросов, обеспечивает в большинстве случаев достаточный уровень грозоупорности ВЛ. Правильно выбранная тросовая защита ВЛ делает вероятность прорыва молнии к фазным проводам весьма малой, а низкие значения сопротивления заземления опор препятствуют росту напряжения на изоляции ВЛ до опасных уровней при ударах молнии в опору или трос и, тем самым, уменьшают вероятность обратных перекрытий.

Однако не всегда удается достичь требуемых значений сопротивления заземления опор, а использование грозозащитных тросов в ряде случаев (районы с повышенным гололедообразованием, сильными ветрами и т.п) снижает общую надежность работы ВЛ. В этих случаях установка ОПН может рассматриваться как мера по повышению уровня грозоупорности ВЛ.

Использование подвесных ОПН, устанавливаемых параллельно гирляндам изоляторов, позволяет ограничить рост напряжения на изоляторах до величины, при которой перекрытия гирлянды не происходит.

Рис. 1. Упрощенная эквивалентная схема опоры с грозотросом при ударе молнии в опору.

Приведенная на Рис. 1 упрощенная схема (без учета наведенных напряжений) наглядно поясняет принципы работы средств защиты изоляции ВЛ от обратных перекрытий при ударе молнии в опору. Ток молнии, попавшей в опору до перекрытия изоляции ВЛ, распределяется между ветвями:

- волновое сопротивление опоры (Z_оп) и сопротивление заземлителя (R_з);

- волновое сопротивление подсоединенных к опоре грозозащитных тросов (), с учетом того, что каждый трос отходит от опоры в обе стороны.

Если вызванное током молнии приложенное к изоляции ВЛ падение напряжения на суммарном сопротивлении этих ветвей превышает прочность изоляции, происходит ее перекрытие. Уменьшение суммарного сопротивления в цепях растекания тока молнии, снижает вероятность перекрытия изоляции. Использование подвесных ОПН является одним из способов снижения этого сопротивления. Действительно, при увеличении напряжения на изоляции до опасных для изоляции величин, сопротивление ОПН резко падает, в результате чего волновые сопротивления фазных проводов  оказываются (по схеме Рис. 1) подключенными параллельно опоре. Следует отметить, что перекрытие изоляции любой фазы ВЛ также, как и открытие ОПН, приводит к уменьшению перенапряжений на изоляции оставшихся неповрежденными фазах. Характер работы ОПН на ВЛ позволяет сделать следующие основные выводы:

1.1. При ударе молнии в опору или грозозащитный трос, величина тока через подвесной ОПН определяется в первую очередь волновым сопротивлением фазного провода;

1.2. Эффективность снижения грозовых перенапряжений на изоляции фаз линии, не защищенных с помощью ОПН, определяется соотношением величин сопротивления заземления опоры и волнового сопротивления фазных проводов.

Условия работы ОПН на ВЛ отличаются от условий работы на ПС. Если для расположенных на ПС ОПН основным режимом работы является ограничение перенапряжений на фазных проводах, то у линейных ОПН появляется совершенно новая дополнительная задача - ограничение перенапряжений на опорах с высоким сопротивленем заземляющих устройств относительно фазных проводов, играющих роль дополнительного заземлителя опоры. Кроме того, по доступности в обслуживании разница для подстанционных и линейных ОПН, расположенных за много километров от эксплуатационного персонала, очевидна.

При ударе молнии в опору, на которой установлен ОПН, выделяющаяся в нем энергия заметно зависит от распределения величин сопротивлений заземления соседних опор. Таким образом, требования по необходимой энергоемкости к предназначенным для защиты линейной изоляции ВЛ ограничителям перенапряжений должны формулироваться только с учетом реального распределения величин сопротивления заземления ближних опор трассы линии. В противном случае, требуемая энергоемкость ОПН может быть необоснованно существенно завышена.

2. Недостатки программ повышения грозоупорности ВЛ филиалов ОАО "ФСК ЕЭС" - МЭС

В настоящее время меры принимаемые в филиалах ОАО "ФСК ЕЭС" - МЭС по повышению уровня грозооупорности ВЛ не всегда экономически оправданы и целесообразны:

2.1. Планирование и выполнение мероприятий по повышению грозоупорности ВЛ (усиление заземляющих устройств опор, замена грозозащитного троса) на участках этого не требующих или линиях не подверженных грозовым перенапряжениям в течение длительного времени и наоборот отсутствие в плане линий требующих срочного принятия мер по повышению грозооупорности.

2.2. Установка ОПН (линейных разрядников) по всей длине ВЛ без принятия оптимального комплекса мер по каждой опоре и достижения приемлемых величин сопротивления заземления опор.

2.3. Отказ от использования грозотроса из-за гололедообразования при имеющейся возможности организации плавки гололеда.

2.4. Эксплуатация заземленных грозозащитных тросов со встроенными оптическими кабелями (ОКГТ) на опорах с завышенным сопротивлением заземляющих устройств (при выдаче технического задания на монтаж ОКГТ, требования по приведению сопротивления заземляющих устройств опор к нормативным не приводились, что влечет за собой риск повреждения ОКГТ в процессе эксплуатации и увеличение затрат на доведение сопротивления опор до величин установленным требованиям).

Анализ программ повышения грозоупорности проведенный РУТН Востока, Сибири, Юга, Центра и Северо-Запада приведен в приложениях 1 - 5 соответственно.

3. Рекомендации по выбору мест установки ОПН на ВЛ

Перед тем как принять решение об установке ОПН на ВЛ следует выполнить обследование трассы ЛЭП и на основе его результатов оценить возможность достижения приемлемых величин сопротивления заземления опор за счет использования дополнительных заземлителей на участках с повышенной по сравнению с прилегающей к опоре территорией проводимостью грунта. В большинстве случаев этого удается добиться применением лучевых и вертикальных заземлителей. При этом, по возможности, предпочтение отдавать вертикальным заземлителям, из-за меньшей зависимости их сопротивления от сезонных колебаний влажности грунта.

В случае наличия объективных причин, не позволяющих добиться приемлемых величин сопротивлений заземления опор в сочетании с использованием грозозащитных тросов, рекомендуется повышать грозоупорность ВЛ альтернативными методами, в частности установкой ОПН.

Анализ целесообразности установки подвесных ОПН на всех фазах защищаемого участка ВЛ следует производить с учетом их грозопоражаемости, грозовой интенсивности, уровня сопротивления заземления опор, ущербов от перекрытий изоляции, требуемого уровня надежности и т.д. Также, необходимо, прежде всего, оценить влияние на надежность эксплуатации ВЛ ряда факторов, к которым следует отнести:

- пониженный уровень изоляции;

- не соответствие техническим требованиям состояния тросов (их целостность - нерасплетенность).

При наличии хотя бы одного из таких факторов установка ОПН на опорах может не только не повысить надежность эксплуатации ВЛ, а напротив ухудшить.

Основные принципы установки ОПН можно сформулировать следующим образом:

3.1. Для защиты фаз ВЛ от перенапряжений, вызванных ударами молний в опору или в трос вблизи опоры, устанавливается необходимое количество ОПН с малой пропускной способностью;

3.2. Для защиты фаз ВЛ от перенапряжений, вызванных ударами молний в фазные провода на верхних фазах устанавливаются ОПН с большой пропускной способностью;

3.3. Для экономически целесообразной надежной защиты ВЛ от перенапряжений, вызванных любыми проявлениями грозовой деятельности, целесообразно определить участи ВЛ (опоры) на которых следует устанавливать ОПН с большой пропускной способностью, а на каких с малой;

3.4. Проектирование грозозащиты ВЛ с помощью подвесных ОПН необходимо производить при конкретной привязке к объекту:

- высокие переходные пролеты через водоемы и другие преграды на рельефе трассы ВЛ;

- места на ВЛ с ослабленной изоляцией;

- двухцепные электропередачи с вертикальной подвеской проводов;

- места ВЛ, проходящей через районы с локальной повышенной грозовой активностью;

- районы с плохо проводящими грунтами и большим сопротивлением заземления опор (когда не удается добиться нормативных значений);

- ВЛ, на которых не возможно использовать грозотросы.

Параметры и конструкция используемых ограничителей перенапряжений должны быть такими, чтобы:

- обеспечить отсутствие перекрытий линейной изоляции при грозовых перенапряжениях на ВЛ, т.е. обладать необходимыми защитными характеристиками;

- выдерживать без повреждений в течение срока своей службы совокупность воздействий (как токовых, так и энергетических), вызванных перенапряжениями на защищаемой изоляции;

- обеспечивать возможность дальнейшей эксплуатации ВЛ без немедленного проведения ремонтных работ в случае повреждения ОПН.

Два последних буллита означают, что ОПН должен не только исполнять требуемые функции по защите изоляции от перенапряжений, но и сам не должен являться причиной длительных аварийных отключений.

 

Приложение:	1.	Анализ программ по повышению грозоупорности ВЛ МЭС Востока на 7 л.
	2.	Анализ программ по повышению грозоупорности ВЛ МЭС Сибири на 9 л.
	3.	Анализ программ по повышению грозоупорности ВЛ МЭС Юга на 12 л.
	4.	Анализ программ по повышению грозоупорности ВЛ МЭС Центра на 22 л.
	5.	Анализ программ по повышению грозоупорности ВЛ МЭС Северо-Запада на 7 л.

 

И.о. заместителя Председателя Правления - Главного инженера, заместитель Главного инженера по эксплуатации основного оборудования

А.М. Епифанов