, (67)

где lпр – длина пролета, lпр =90м; hоп – высота опоры, hоп= 20.5м.

Тогда:

, (68)

где I0кр – критический ток молнии при ударе в опору, который приводит к перекрытию линейной изоляции.

, (69)

где - импульсное разрядное напряжение гирлянд изоляторов; Rи – импульсное сопротивление заземлителя; δ – коэффициент, который характеризует один грозозащитный трос на линии, δ=0.3.

- импульсное сопротивление для трехлучевого заземлителя,

Тогда:

Тогда

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие обратных перекрытий при прямом ударе молнии в трос:

, (70)

где Nтр – число ударов молнии в трос в середине пролета; Ртробр – вероятность пробоя промежутка трос-провод при ударе молнии в трос в середине пролета.

(71)

где aкр- критическая крутизна тока молнии, при которой происходит пробой промежутка тром-провод:

, (кА/мкс) (72)

где lт-п - расстояние между проводом и тросом, lт-п= hт-п /cosα = 2/cos25=2.21; К - геометрический коэффициент связи между проводом и тросом.

(73)

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее опасных импульсов грозовых перенапряжений:

b = b/+b// +b/// = 0.00065+0.012565+0,00029=0.0135

Показатель грозоупорности при трехлучевом заземлителе опор:

лет;

9. Расчет среднегодового числа грозовых отключений воздушной линии

Определим число ударов молнии в линию за год:

, (74)

где hтр.ср – средняя высота подвеса троса, hтр.ср =14.17 м; Lвл – длина воздушной линии, Lвл =240 км; Dг – число грозовых часов в году, Dг= 55 часов

Тогда

Вероятность прорыва молнии сквозь тросовую защиту:

, (75)

где a – защитный угол троса, α=250; А=90, В=4 – для линий напряжением 110-220кВ

тогда

Ток защитного уровня:

, (76)

где Wк = 435 Ом – волновое сопротивление проводов воздушной линии с учетом короны.

При токе Iзу £ 20 кА вероятность импульсного перекрытия гирлянды изоляторов при ударе молнии в провод вычисляется по формуле:

Рпр = exp·(-0.008·Iзу) = exp·(-0.008·4.075) = 0.968 (77)

Вероятность перехода импульсного перекрытия изоляции в короткое замыкание при ударе молнии в провод и опору:

hпр = hоп = 0.7 для линии Uном £ 220 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

Доля ударов молнии в опору:

, (78)

где lп – длина пролета, lп=90 м

Доля ударов молнии в трос:

Вероятность перекрытия линейной изоляции:

Роп = exp·(-0.008·Iкр) при Iкр<20кА

Роп = exp·(-0.03·Iкр) при Iкр>20кА,

где Iкр – критический ток, кА

(79)

тогда Роп = exp·(-0.03·84.5)=0.0793

Критическая крутизна волны напряжения, при которой может произойти пробой промежутка трос-провод.

, (80)

где Wтр – волновое сопротивление троса; Ер – разрядная напряженность, Ер=750кВ/м; v – скорость движения волны, v=250м/мкс; к – коэффициент электромагнитной связи, к=0.23; lп – длина пролета, lп=90 м; lт-п – расстояние трос-провод, при учете защитного угла троса, м.

(81)

, (82)

где D – диаметр троса, D=0.012м по ГОСТ-3063-66

Тогда:

Р(амкр) = exp·(-0.06·амкр) = exp·(-0.06·23.56) =0.243

Критический ток молнии:

, (83)

где v - скорость распространения электромагнитной волны, v=250 м/мкс

тогда

Вероятность импульсного пробоя воздушного промежутка трос-провод при ударе молнии в трос:

Ртр= Р(амкр)·Р(Iмкр), (84)

где:

Р(Iмкр)= exp·(-0.008·Iмкр) = exp·(-0.008·8.482) = 0.934

тогда: Ртр=0.243·0.934=0.227

Вероятность установления дуги при пробое воздушного промежутка трос- провод:

hтр =(1.6·Еср- 6)·10-2, (85)

где Еср – средняя напряженность, кВ/м

, (86)

где:

(87)

тогда:

hтр =(1.6·33.045 - 6)·10-2=0.469

Число грозовых отключений линии:

nоткл =nуд·[Рα·Рпр·hпр+(1 - Рα)·(Dоп·Роп·hоп +Dтр·Ртр·hтр)]

nоткл=74.82·[0.00182·0.968·0.7+(10.00182)·(0.911·0.0793·0.7+0.0889·0.227·0.469)]=

= 4.576 » 5отключения (88)

Число отключений линии с учетом применения АПВ за год:

Nапв =nоткл.·(1-βапв), (89)

где βапв - коэффициент успешности срабатывания АПВ, βапв =(0.8 ÷ 0.9). Принимаем βапв =0.85

Nапв =nоткл.·(1-βапв) = 4.576·(1-0.85) =0.69

Заключение

Как было сказано выше, эффективность защиты подстанции характеризуется числом перекрытия изоляции, поскольку каждое перекрытие сопровождается возникновением больших токов короткого замыкания и мощных дуг, а образующиеся при перекрытиях срезы напряжения представляют серьезную опасность для внутренней изоляции трансформаторов.