Статья была опубликована в журнале "Электрические сети и системы" (Украина) № 4 2007 год.

Определение мест повреждения (ОМП) на линиях 330кВ при грозовых отключениях.

Кто с линейщиками ходил по трассам линии электропередачи, по бездорожью, по пахоте, по кустарникам и болоту, тот лучше понимает справедливость их требований точности и определённости расчётных данных о месте повреждения.

В то же время качество расчётных данных ОМП во многом зависит от взаимодействия расчётчиков и линейщиков.

Так активная помощь линейщиков позволила нам заглянуть в тайны грозовых отключений линий 330кВ.

Причин аварийных отключений линий 330кВ много: загрязнение изоляции, набросы, огонь, птицы, деревья, падение троса, гололёд и пр., но все эти отключения имеют своё конкретное место повреждения, которое, как правило, удаётся найти.

Другое дело – молния.

Приборы ОМП при грозовом отключении показывают не одно, а два места повреждения (см. рис.1)

Линия 330кВ А-В

Рис.1

Приборы подстанции А показывают точку m, а приборы подстанции В- точку n, образуя зону  m-n длиною около 15-ти км.

Наши расчётчики уже давно заметили эту зону недолёта замеров и называют её «дырой», сопутствующей грозовым перекрытиям, хотя всегда оставалось сомнение, что появление «дыры» может быть вызвано не молнией, а просто неточностью замеров.

С появлением «дыры» мы каждый раз сталкивались с проблемой:

Куда направлять линейщиков для поиска места повреждения?

Где искать место возможного удара молнии?

Что ответить линейщикам, когда они прошли зону m-n и, ничего не найдя, подошли к её краю, к точке n? Идти ли им дальше и как далеко?

Появилась гипотеза, а проще – объяснение для линейщиков:

Если молния попадает в дерево, то вся её энергия расходуется в этом конкретном месте, и дерево разлетается в щепки.

А когда молния бьет в  провод линии электропередачи, то её заряд разливается по проводнику, перекрывая изоляцию на большом расстоянии, и края этой зоны разлива как раз и отмечают наши приборы ОМП, образуя в своих показаниях «дыру».

Если придерживаться такой модели, то место удара молнии логично искать где то в середине зоны, а следы короткого замыкания в точках m и n. Причём в месте удара молнии след воздействия должен быть без характерных для тока КЗ следов оплавления. А по краям (в точках  m и n) должны быть следы короткого замыкания с оплавлениями от тока на проводе и на опоре.

Требовалось подтверждение этой картины непосредственно на линии.

И вот 25 мая 2006г. на отключившейся во время грозы линии 330кВ Сумы - Конотоп линейщики Сумских магистральных электрических сетей (МЭС) со своим начальником Алексеем Сергеевичем Козловым,  который также азартно участвовал в погоне за молнией, нашли в трёх километрах от центра зоны точку удара молнии в провод в виде свежих блестящих следов от механических воздействий на провод фазы «А», похожих на удары по алюминию твёрдым заострённым предметом.

И в этот же день на ближнем к Сумам краю зоны в точке «m» на анкерной опоре были найдены свежие оплавленные следы дугового короткого замыкания между проводом и опорой. Было видно, что пробой произошёл по воздуху и ток КЗ (8,4 кА; 0,11сек) прошёл дугой параллельно гирлянде длиной 2,7 метра(Точку n» с малым током КЗ – 1,5кА найти не удалось).

Но и это ещё не всё. Как говорится, удача не приходит одна.

Анализируя материалы грозовых отключений, мы обнаружили второй признак грозового перекрытия, спрятанный в осциллограмме:

Перекрытия земного происхождения, – от падения троса, от птичьих загрязнений, от огня и пр. и пр., возникают в моменты максимума синусоиды напряжения, поскольку в этих случаях ухудшающееся состояние изоляции проверяется 100 раз в секунду максимумами напряжения (осц. №1).

Другое дело молния, она не ждёт медленных максимумов, а лупит по своим небесным законам в любой точке синусоиды и этим выдаёт себя (осц. №2).

Таким образом, два признака грозовых перекрытий, выявляющие (идентифицирующие) удар молнии в провод, как причину отключения, и найденные следы грозового перекрытия на линии Сумы-Конотоп позволяют сформулировать тактику определения мест повреждения в этих условиях:

При грозовом отключении линии 330кВ бригада направляется в центр зоны m-n;

Там она делится на две части, и они, двигаясь по линии в разные стороны, сначала ищут место удара молнии, а потом места коротких замыканий в точках m и n на краях зоны.

Заключение

Удары молнии в линию электропередачи – сложное явление, в котором остаётся ещё много неизвестного. Вот только некоторые вопросы:

Обязательно ли место удара молнии в центре зоны m-n? Опытный линейщик А.С. Козлов высказал предположение, что это зависит от разницы сопротивлений заземлений опор в зоне m-n.

Как будет меняться рассмотренная модель событий:

при ударе молнии в трос с перекрытием на провод?

при ударе молнии одновременно в две или три фазы провода?

при ударе молнии с зоной m-n, в которую попадает подстанция?

при ударе молнии между двумя тучами через линию электропередачи (так что зона m-n будет на много больше 15 км)?

Насколько эффективен грозозащитный трос, если каждый год энергосистемы готовятся к грозовым отключениям линий так же, как к осенне-зимнему периоду (ОЗП)? Не лучше ли затраты, связанные с тросом, направить на повышение надёжности выключателей, как сделано в Германии?

Как учесть указанные особенности грозовых перекрытий на линиях 330кВ в работе приборов ОМП – Регины, Рекона, Диаманта, Сименса и др., определяющих расстояние до места повреждения в километрах. Чтобы ошибка при одностороннем замере не достигла 20ти и более километров?

Интересно мнение наших коллег из других энергосистем. Насколько в их практике повторяется рассмотренная в статье модель событий при грозовых отключениях линий 330кВ.

 

А.М. Кобзин, начальник службы противоаварийной работы

Т.В. Коцюба начальник сектора расчётов РЗА

С.С.Жемаев, начальник службы РЗА Сумских МЭС

А.А. Кашин, ведущий инженер службы РЗА

Северная электроэнергетическая система

НЭК «Укрэнэрго»