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

     5.5 Грозовые импульсные перенапряжения, индуцированные в низковольтную линию

5.5.1 Ожидаемые перенапряжения

Оценки ожидаемых индуцированных перенапряжений в системах НН в результате удара молнии на некотором расстоянии от воздушной линии могут быть получены по формуле (4), приведенной в п.5.2.2. Согласно этой формуле индуцированные перенапряжения выше номинальных значений допустимого напряжения по изоляции НН могут произойти даже для случая удара молнии на 10-километровом расстоянии от линии.

Данный вид перенапряжений является определяющим для систем электроснабжения НН с использованием воздушных линий. Индуцированные грозовые перенапряжения возникают главным образом между проводами и землей. Разность потенциалов между проводниками является первоначально небольшой, особенно когда используются скрученные проводники. Однако, из-за различия нагрузок на фазных проводниках (в зависимости от системы НН), может произойти пробой защитных устройств и т.п., также могут возникнуть значительные усилия между линиями.

Пример, иллюстрирующий индуцированные перенапряжения в системах НН, приведен на рис.9. Принимается что проводники (включая нейтральный проводник) скручены. Кроме того, нейтральный проводник заземляется с обоих концов линии. Замечено, что напряжения показывают ослабленные колебания с частотой равной характерной частоте линии.

Рисунок 9 - Типовые перенапряжения, индуцированные в низковольтной линии при ударе молнии

5.5.2 Оценка вероятности возникновения

Оценка числа индуцированных перенапряжений в линии НН в функции амплитуды может быть сделана на основе формулы (4), приведенной в п.5.2.2 настоящего стандарта. Моделирование перенапряжений было выполнено для линии высотой 5 м и длиной 1 км [3], принимая нормализованную плотность ударов молнии () 1 удар на км в год, и распределение тока молнии, предложенное CIGRE [2]. Результаты измерений, основанные на той же самой модели, были подтвержденные экспериментальными данными по линиям НН в течение восьми лет.

Число индуцированных перенапряжений может быть получено по формуле, проверенной на основании модели, установленной TF CIGRE 01/01/33:

.            (5)

В этой формуле число индуцированных перенапряжений, , , , и определяются как в уравнениях (2), (3) и (4), а является понижающим коэффициентом, зависящим от заземления нейтрального или защитного проводника (фактор может колебаться от нуля, в отсутствие такого проводника, до 0,7 или даже 0,9 в случае многократного заземления нейтрального проводника в жгуте).

Большое количество измерений подтвердили важную роль многократно заземляемого нейтрального проводника, что видно из формулы (5) и доказывает, что число индуцированных перенапряжений пропорционально квадрату длины промежутка между двумя заземлителями нейтрали и чем ближе к этому заземлителю делаются измерения, тем меньшими становятся перенапряжения.

На рис.10 приведено сравнение кривых, полученных из моделирований Иоханнесена с моделированием по СС05 (при 0). Другие результаты моделирования, выполненные Electricite de France по программе также представлены на том же рис.А.4. Чтобы сделать сравнение достоверным, все данные были нормализованы для линии длиной 1 км и высотой 10 м, с 1 (предполагается, что пропорционален , и ). Нужно отметить, однако, что при моделировании делаются несколько различные допущения. Например, при моделировании по программе, линия подключалась к трансформатору СН/НН с одной стороны и оставалась разомкнутой на другом конце. По информации [3], линия заканчивалась соответствующим импедансом (нет отражения) и рассматривались воздействия вдоль сторон линии. Поэтому, прямое сравнение кривых затруднительно, но результаты можно рассматривать как общую оценку ожидаемых перенапряжений относительно характеристик молнии.

 
Рисунок 10 - Пример частоты возникновения индуцированных перенапряжений при ударе молнии в воздушную линию НН

Эти кривые представляют предполагаемые перенапряжения (не под влиянием любой реакции системы, такой как пробой). В практических случаях присутствуют искажения и ограничения связанные с наличием многократных ответвлений, кабельных вставок, нагрузок, пробоям, защитным устройствам от перенапряжения и т.п. Статистические кривые, приведенные на этом рисунке, будут несколько отличаться в реальных условиях. В частности частота появления перенапряжений с превышением величины нормального уровня изоляции линии меньше.