Расчет числа грозовых отключений двухцепной воздушной линии 110 кВ
Ключевые слова:
воздушная линия, молния, обратное перекрытие изоляции, грозовое отключение, средства грозозащиты
Аннотация
Расчет грозовых перенапряжений двухцепной воздушной линии (ВЛ) 110 кВ проводится методами теории заземлителей, расчет вероятности обратных перекрытий изоляции – методом опасных токов. В статье предложен новый подход к выбору расчетных точек удара молнии – в трос на расстоянии четверти пролета. В частотно-зависимой модели высокоомного грунта, рекомендуемой стандартом СИГРЭ, импульсное сопротивление заземлителя меньше стационарного, поэтому перенапряжения на фронте импульса при расчетах снижаются, обратные перекрытия изоляции происходят на спаде импульса. Ожидаемое число грозовых отключений двухцепной ВЛ 110 кВ не превышает среднеэксплуатационные значения при сопротивлении заземлителей до 15 Ом. Типовой четырехлучевой заземлитель (с лучами до 60 м) удовлетворяет указанному сопротивлению в грунте с удельным сопротивлением до 1500 Ом•м. Если удельное сопротивление больше, то заземлители опор рекомендуется усилить заземлителем-противовесом, подвесить второй трос под проводами ВЛ или проложить его по поверхности земли. Исследованы средства защиты от отключений двухцепных ВЛ: увеличение числа изоляторов одной цепи и установка линейных разрядников.
Литература
1. Богач И.И., Лопатин В.В. Грозоупорность линий электропередачи высокого напряжения. Проблемы и пути решения в АО «Тюменьэнерго». – Энергетик, 2019, № 4, с. 17–21.
2. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб.: ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999, 353 с.
3. Правила устройства электроустановок. М.: Проспект, 2022, 832 с.
4. Гайворонский А.С., Заболотников А.П. Технологии грозозащиты ВЛ высших классов напряжения на основе применения линейных ОПН и разрядников с внешним искровым промежутком. – Известия РАН. Энергетика, 2015, № 3, с. 103–117.
5. Киселев А.Ю., Львов А.П., Назарычев А.Н. Опыт повышения грозоупорности магистральных линий электропередачи. – Электричество, 2025, № 3, с. 4–15.
6. Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С. Моделирование заземлителя в грунте с частотно-зависимой удельной проводимостью. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 3, с. 91–101.
7. CIGRE Technical Brochure No. 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems, 2019, 67 p.
8. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет грозовых перенапряжений воздушных линий с импульсной короной в цепных схемах. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 1, с. 47–56.
9. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет заземлителей с учетом ионизации и частотных свойств грунта. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 6, с. 46–63.
10. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет числа грозовых отключений воздушной линии 110 кВ. – Электричество, 2023, № 9, с. 22–30.
11. Корсунцев А.В., Покровская К.И. Методика расчета сопротивлений заземления железобетонных фундаментов. – Электрические станции, 1968, № 11, с. 63–68.
12. CIGRE Brochure No. 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines, 1991, 61 p.
13. Свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2012620331. Разрядные характеристики линейной изоляции 110–750 кВ при импульсных грозовых воздействиях / Гайворонский А.С. и др., 03.04.2012.
14. CIGRE Technical Brochure No. 549. Lightning Parameters for Engineering Applications, 2013, 117 p.
15. Техника высоких напряжений / под ред. Д. В. Разевига. М.: Энергия, 1976, 488 с.
16. IEEE Std. 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p., DOI: 10.1109/IEEESTD.2011.5706451.
17. Куклин Д.В., Ефимов Б.В. Расчет кривых опасных параметров при высоких сопротивлениях заземлений опор линий электропередачи. – Электричество, 2016, № 6, с. 16–21.
18. Heidler F., Cavetic J.M., Santic B.V. Calculation of Lightning Current Parameters. – IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol. 14, No. 2, pp. 399–404, DOI: 10.1109/61.754080.
19. Программа «ЗУМ» [Электрон. ресурс], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (дата обращения 05.04.25).
#
1. Bogach I.I., Lopatin V.V. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2019, No. 4, pp. 17–21.
2. RD 153-34.3-35.125-99. Rukovodstvo po zashchite elektri-cheskih setey 6–1150 kV ot grozovyh i vnutrennih perenapryazheniy (Guidelines for the Protection of Electrical Networks 6–1150 kV from Lightning and Internal Overvoltages). SPb.: PEIPK Mintopenergo RF, 1999, 353 p.
3. Pravila ustroystva elektroustanovok (Rules of the Device of Electrical Installations). M.: Prospekt, 2022, 832 p.
4. Gayvoronskiy A.S., Zabolotnikov A.P. Izvestiya RAN. Ener-getika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2015, No. 3, pp. 103–117.
5. Kiselev A.Yu., L’vov A.P., Nazarychev A.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2025, No. 3, pp. 4–15.
6. Shishigin S.L., Cherepanov A.V., Shishigin D.S. Nauchno-tehnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and Technical Bulletins of SPbPU. Natural and Engineering Sciences), 2018, vol. 24, No. 3, pp. 91–101.
7. CIGRE Technical Brochure No. 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems, 2019, 67 p.
8. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2022, No. 1, pp. 47–56.
9. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2022, No. 6, pp. 46–63.
10. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 9, pp. 22–30.
11. Korsuntsev A.V., Pokrovskaya K.I. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Stations), 1968, No. 11, p. 63–68.
12. CIGRE Brochure No. 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines, 1991, 61 p.
13. Certificate of State Registration of the Database No. 2012620331. Razryadnye harakteristiki lineynoy izolyatsii 110–750 kV pri impul’snyh grozovyh vozdeystviyah (Discharge Characteristics of 110-750 kV Linear Insulation Under Pulsed Lightning Conditions) / Gayvoronskiy A.S. et al., 03.04.2012.
14. CIGRE Technical Brochure No. 549. Lightning Parameters for Engineering Applications, 2013, 117 p.
15. Tehnika vysokih napryazheniy (High Voltage Technology) / Ed. by D.V. Razevig. M.: Energiya, 1976, 488 p.
16. IEEE Std. 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p., DOI: 10.1109/IEEESTD.2011.5706451.
17. Kuklin D.V., Efimov B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 6, pp. 16–21.
18. Heidler F., Cavetic J.M., Santic B.V. Calculation of Lightning Current Parameters. – IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol. 14, No. 2, pp. 399–404, DOI: 10.1109/61.754080.
19. Programma «ZUM» (The ZYM Program) [Electron. resource], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (Access on 05.04.25)
2. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6–1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб.: ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999, 353 с.
3. Правила устройства электроустановок. М.: Проспект, 2022, 832 с.
4. Гайворонский А.С., Заболотников А.П. Технологии грозозащиты ВЛ высших классов напряжения на основе применения линейных ОПН и разрядников с внешним искровым промежутком. – Известия РАН. Энергетика, 2015, № 3, с. 103–117.
5. Киселев А.Ю., Львов А.П., Назарычев А.Н. Опыт повышения грозоупорности магистральных линий электропередачи. – Электричество, 2025, № 3, с. 4–15.
6. Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С. Моделирование заземлителя в грунте с частотно-зависимой удельной проводимостью. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 3, с. 91–101.
7. CIGRE Technical Brochure No. 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems, 2019, 67 p.
8. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет грозовых перенапряжений воздушных линий с импульсной короной в цепных схемах. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 1, с. 47–56.
9. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет заземлителей с учетом ионизации и частотных свойств грунта. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 6, с. 46–63.
10. Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Смирнов И.Н. Расчет числа грозовых отключений воздушной линии 110 кВ. – Электричество, 2023, № 9, с. 22–30.
11. Корсунцев А.В., Покровская К.И. Методика расчета сопротивлений заземления железобетонных фундаментов. – Электрические станции, 1968, № 11, с. 63–68.
12. CIGRE Brochure No. 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines, 1991, 61 p.
13. Свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2012620331. Разрядные характеристики линейной изоляции 110–750 кВ при импульсных грозовых воздействиях / Гайворонский А.С. и др., 03.04.2012.
14. CIGRE Technical Brochure No. 549. Lightning Parameters for Engineering Applications, 2013, 117 p.
15. Техника высоких напряжений / под ред. Д. В. Разевига. М.: Энергия, 1976, 488 с.
16. IEEE Std. 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p., DOI: 10.1109/IEEESTD.2011.5706451.
17. Куклин Д.В., Ефимов Б.В. Расчет кривых опасных параметров при высоких сопротивлениях заземлений опор линий электропередачи. – Электричество, 2016, № 6, с. 16–21.
18. Heidler F., Cavetic J.M., Santic B.V. Calculation of Lightning Current Parameters. – IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol. 14, No. 2, pp. 399–404, DOI: 10.1109/61.754080.
19. Программа «ЗУМ» [Электрон. ресурс], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (дата обращения 05.04.25).
#
1. Bogach I.I., Lopatin V.V. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2019, No. 4, pp. 17–21.
2. RD 153-34.3-35.125-99. Rukovodstvo po zashchite elektri-cheskih setey 6–1150 kV ot grozovyh i vnutrennih perenapryazheniy (Guidelines for the Protection of Electrical Networks 6–1150 kV from Lightning and Internal Overvoltages). SPb.: PEIPK Mintopenergo RF, 1999, 353 p.
3. Pravila ustroystva elektroustanovok (Rules of the Device of Electrical Installations). M.: Prospekt, 2022, 832 p.
4. Gayvoronskiy A.S., Zabolotnikov A.P. Izvestiya RAN. Ener-getika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2015, No. 3, pp. 103–117.
5. Kiselev A.Yu., L’vov A.P., Nazarychev A.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2025, No. 3, pp. 4–15.
6. Shishigin S.L., Cherepanov A.V., Shishigin D.S. Nauchno-tehnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and Technical Bulletins of SPbPU. Natural and Engineering Sciences), 2018, vol. 24, No. 3, pp. 91–101.
7. CIGRE Technical Brochure No. 781. Impact of Soil-Parameter Frequency Dependence on the Response of Grounding Electrodes and on the Lightning Performance of Electrical Systems, 2019, 67 p.
8. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2022, No. 1, pp. 47–56.
9. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy Industry), 2022, No. 6, pp. 46–63.
10. Shishigin S.L., Shishigin D.S., Smirnov I.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 9, pp. 22–30.
11. Korsuntsev A.V., Pokrovskaya K.I. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Stations), 1968, No. 11, p. 63–68.
12. CIGRE Brochure No. 64. Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines, 1991, 61 p.
13. Certificate of State Registration of the Database No. 2012620331. Razryadnye harakteristiki lineynoy izolyatsii 110–750 kV pri impul’snyh grozovyh vozdeystviyah (Discharge Characteristics of 110-750 kV Linear Insulation Under Pulsed Lightning Conditions) / Gayvoronskiy A.S. et al., 03.04.2012.
14. CIGRE Technical Brochure No. 549. Lightning Parameters for Engineering Applications, 2013, 117 p.
15. Tehnika vysokih napryazheniy (High Voltage Technology) / Ed. by D.V. Razevig. M.: Energiya, 1976, 488 p.
16. IEEE Std. 1410-2010. IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2011, 73 p., DOI: 10.1109/IEEESTD.2011.5706451.
17. Kuklin D.V., Efimov B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 6, pp. 16–21.
18. Heidler F., Cavetic J.M., Santic B.V. Calculation of Lightning Current Parameters. – IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol. 14, No. 2, pp. 399–404, DOI: 10.1109/61.754080.
19. Programma «ZUM» (The ZYM Program) [Electron. resource], URL: https://zym-emc.ru/zymprogram.html (Access on 05.04.25)
