ГОСТ Р 55630-2013/IEC/TR 62066:2002 Перенапряжения импульсные и защита от перенапряжений в низковольтных системах переменного тока. Общие положения

     5.2 Грозовые импульсные перенапряжения

Перенапряжения при ударе молнии в электрических системах могут быть классифицированы по их источнику следующим образом:

- перенапряжения из-за прямого удара молнии в электрические сети;

- перенапряжения в электрических сетях, вызванные ударом молнии в землю на некотором расстоянии;

- перенапряжения, вызванные в результате взаимодействием системы через резистивную, индуктивную и емкостную связь с током разряда молнии.

5.2.1 Прямой удар молнии в воздушную линию

Как отмечалось ранее эффективный импеданс канала молнии имеет высокое значение и ток молнии можно фактически рассматривать как идеальный источник тока. Возникающее перенапряжение определяются эффективным импедансом и пропорционально току молнии. При ударе молнии в проводник воздушной линии импеданс в первый момент определяется импедансом (импульсный импеданс) линии. Этот импеданс () обычно находится в диапазоне 400 до 500 Ом для каждого провода. Как показано на рисунке 6, ток () первоначально делится на две части, по одной в каждом направлении.

 
Рисунок 6 - Прямой удар молнии в воздушную линию

Импульс (), сгенерированный током в точке удара определяется как (1)

,               (1)

где

- импульс напряжения (кВ);

- импульсный импеданс (Ом);

- ток молнии (кА).

Для умеренного значения тока 20 кА и импеданса импульса 400 Ом предполагаемое напряжение импульсного перенапряжения в точке удара молнии составляет 4000 кВ. Таким образом для линий среднего напряжения (СН) и для линий низкого напряжения (НН), искровой разряд будет возникать между всеми проводниками линии и, в большинство случаев, также по отношению к заземлителям, расположенным вдоль линии. После искрового разряда эффективный импеданс уменьшается в зависимости от значения сопротивлений заземлителей. Однако для относительно низкого эффективного импеданса в 10 Ом напряжение на линии составит порядка 200 кВ для тока молнии 20 кА, принятого в этом примере, что может привести к возникновению искрового разряда.

________________

В данном стандарте трансформатор распределительной подстанции будет использоваться в качестве границы между низковольтной системой -  до 1000 В - и системой основного напряжения. Последнее, независимо от его значения, будет упоминаться как "напряжение среднего уровня", независимо от практики разделения между "напряжением среднего уровня" и "напряжением высокого уровня" системы.

Частота ударов молнии в линию зависит от локальной плотности грозовой активности и параметров линии (особенно ее высоты) и возможных эффектов экранирования. Для линий, расположенных на открытом пространстве, число ударов молнии в линию может быть определено как для полосы шириной в три высоты линии (). Эффективная площадь () может быть определена:

,        (2)

где

- эффективная площадь;

- высота;

- длина линии

Число ударов молнии в год () определяется  умножением на локальную плотность ударов молнии () следующим образом: