2 Блискавкозахист підстанцій

2.1 Завдання і критерії блискавкозахисту підстанції

Надійність захисту електричних станцій і підстанцій від грозових перенапруг повинна бути значно вищою надійності блискавкозахисту ліній електропередачі. Це визначається значно більшим збитком від грозових перенапруг на підстанціях, ніж на лініях. Внутрішня ізоляція силових трансформаторів та іншого підстанційного обладнання має менші рівні в порівнянні з ізоляцією лінії і не має властивості самовідновлення після згасання дуги грозового перекриття.

Захист устаткування підстанцій від прямих ударів блискавки забезпечується стрижневими блискавковідводами. Крім того, необхідний захист від хвиль, що виникають на лініях, які відходять від підстанції, під час ударів блискавки в проводи або опори цих ліній.

Захист від набіжних хвиль (incoming wave; arriving wave), базується на виборі ОПН або розрядників з відповідними захисними характеристиками, виборі їхнього числа і місця встановлення, а також на посиленні захисту підходів ліній для зниження числа набіжних хвиль з великою крутизною напруги на фронті.

Як і для ліній електропередачі, для порівняння ефективності різних заходів блискавкозахисту підстанцій застосовується ряд критеріїв.

Рівень грозостійкості, як і для ліній електропередачі, визначається верхніми межами амплітуди струму блискавки під час прямих ударів у підстанцію, за яких ще не відбувається прямого або зворотного перекриття між струмоведучими і заземленими частинами об’єкта. Рівень грозостійкості дозволяє оцінити ймовірність ушкодження обладнання на підстанції під час прямого удару блискавки в блискавковідвід (lightning arrester; lightning discharger; lightning conductor) або під час прориву блискавки на захищене обладнання, минаючи блискавковідводи. Для оцінювання ймовірності ушкодження від набіжних хвиль на підстанцію використовувати рівень грозостійкості як критерій виявляється неможливим, оскільки амплітуди перенапруг у різних точках підстанції істотно залежать не тільки від амплітуди, але й від крутизни фронту набіжних хвиль перенапруг.

Крива небезпечних хвиль являє собою границю області безпечних поєднань амплітуди й крутизни (або довжини фронту) хвиль, що дійшли до підстанції. Імовірність ушкодження обладнання підстанції внаслідок набіжних хвиль може бути визначена шляхом інтегрування щільності ймовірності всіх можливих поєднань їхньої амплітуди й крутизни по області, розташованій вище кривої небезпечних хвиль.

Показник надійності блискавкозахисту є більш об’єктивним критерієм ефективності блискавкозахисту підстанції. Він визначається як середнє очікуване число років безаварійної роботи підстанції під час грозових впливів. Показник надійності блискавкозахисту може бути розрахований за формулою:

,                      (2.1)

де п_пр – очікуване середньорічне число перевищень припустимого рівня перенапруг внаслідок проривів блискавки на підстанцію;

п_з – те ж внаслідок зворотних перекриттів під час ударів блискавки в блискавковідводи і заземлені конструкції підстанції;

п_л – те ж внаслідок ударів блискавки в лінії за межами захищеного підходу лінії;

п_підв – те ж внаслідок ударів блискавки в лінію в межах захисного підходу лінії.

Практично під час встановлення блискавковідводів відповідно до Правил улаштування електроустановок (ПУЕ) і забезпечення їхнього малого опору заземлення складові п_пр і п_з виявляються значно меншими, ніж п_л і п_підв і надалі можуть не враховуватися.