Основные положения
Степень грозоупсрности линий характеризуется удельным числом отключений , т. е. числом отключений за год линии длиной l=100 км вследствие грозовых перенапряжений при числе грозовых дней в году n=20 или грозовых часов в году n‘=30. В приближенных расчетах удельное число отключений определяется с помощью защитного уровня линии . т. е. минимального значения амплитуды тока молнии, вызывающего перекрытие изоляции линии.
Грозозащита линий имеет целью уменьшить число отключений линии. Это достигается:
а) защитой линии от прямых ударов молнии тросовыми молниеотводами с целью уменьшить число перекрытий изоляции;
б) удлинением пути перекрытия путем применения деревянных опор или траверс, что несколько уменьшает число перекрытий изоляции и значительно уменьшает число отключений вследствие снижения вероятности перехода импульсного перекрытия в устойчивую силовую дугу;
в) защитой отдельных точек линии с ослабленной изоляцией (например, металлическая
опора на линии с деревянными опорами) трубчатыми разрядниками, гасящими дугу короткого замыкания и предупреждающими отключения линии;
г) применением АПВ как трехфазного, так и однофазного.

Рекомендуемые способы грозозащиты линий

а) Линии 150 кВ и выше всех типов и линии 110 кВ на металлических и железобетонных опорах защищаются тросовыми молниеотводами по всей длине.
Примечание. Для слабо грозовых районов с числом грозовых часов менее 10 в отдельных случаях допускается сооружение линий электропередачи 110-220 кВ без тросов.

Рис. 40-28. Расположение тросов на опоре.

Рис. 40-29. Удельное число отключений линий 110-150 кВ. Сплошные линии — 1 трос; пунктир — 2 троса; 1 — линии 110 кВ; 2 — линии 150 кВ.

Рис. 40-30. Удельное число отключений линий 220 кВ. 1 — одноцепные опоры с оттяжками; 2 — двухцепные опоры с одним тросом.

Рис. 40-31. Удельное число отключений линий 330 кВ. 1 — одноцепные опоры с оттяжками; 2 — двухцепные опоры с одним тросом.

Расположение тросов на опоре (рис. 40-28) выбирается таким образом, чтобы соблюдалось условие и угол α был по возможности малым (во всяком случае ).
Расстояние между проводами и тросами в середине пролета желательно принимать в соответствии с табл. 40-12 или на основании расчета. Эти расстояния целесообразно выдерживать, когда их соблюдение мало влияет на стоимость опор. При некотором уменьшении расстояний по сравнению с указанными возможны грозовые перекрытия в пролете. Однако опыт эксплуатации показывает, что при этом вероятность образования силовой дуги и отключения линии весьма мала.

Таблица 40-12

Зависимости удельного числа отключений линий 110-500 кВ на типовых опорах от импульсного сопротивления заземления опор приведены на рис. 40-29 — 40-32.

Рис. 40-32. Удельное число отключений линий 500 кВ. 1- одноцепные опоры с оттяжками; 2 — одноцепные портальные опоры.

б) Линии 110 кВ на деревянных опорах, как правило, тросами не защищаются. Расстояние по дереву между фазами должно быть не менее 4 м.
в) Линии 20-35 кВ на деревянных опорах тросами не защищаются. Расстояние по дереву между фазами должно быть не менее 3 м для линий 35 кВ и 2 м для линий 20 кВ.
г) Для линий 20-35 кВ на металлических опорах, работающих в системе с изолированной нейтралью, основным средством защиты являются применение дугогасящих катушек и надежное заземление опор с импульсным сопротивлением не более 10 Ом.
д) Расстояния по дереву между фазами для линий 3, 6 и 10 кВ не должны быть меньше соответственно 0,5; 0,7 и 1,0 м.
е) Отдельные опоры линий 3-110 кВ с относительно слабой изоляцией (например, металлические опоры на линиях с деревянными опорами) или опоры, перекрытие изоляции которых особенно нежелательно (например, переходные и перестановочные опоры), защищаются трубчатыми разрядниками.

Приближенный расчет удельного числа отключений линий электропередачи

Линии без тросов:

Линии с тросами:

где — средние высоты подвеса тросов или верхнего провода; — вероятность прорыва молнии через тросовую защиту; — вероятности перехода импульсного перекрытия в силовую дугу соответственно при ударе в провод линии без тросов, в опору с тросами и в середину пролета линий с тросами; — вероятности перекрытия изоляции соответственно при ударе в провод линии без тросов, в опору линии с тросами, в пролет линии с тросами и в провод линии с тросами.
Вероятность перекрытия изоляции равна вероятности токов молнии (см. рис. 40-22), превышающих защитный уровень линии , который определяется по приводимым ниже формулам.
Линии на металлических опорах без тросов:

где — минимальное импульсное разрядное напряжение гирлянды изоляторов (см. табл. 40-11 или рис. 40-25).
Линии на деревянных опорах без тросов:

где — минимальное импульсное разрядное напряжение междуфазной изоляции (табл. 40-11); — коэффициент связи с учетом короны (определяется при напряжении )
Линии с тросами:

а) Удар в опору:

где — минимальное импульсное разрядное напряжение гирлянды изоляторов (табл. 40-11 или рис. 40-25); — импульсное сопротивление заземления опоры; δ = 0,15 для линий с двумя тросами; δ = 0,30 для линий с одним тросом.

б) Удар в провод за счет прорыва молнии через тросовую защиту. В этом случае определяется по формулам для линий без тросов.
в) Удар в середину пролета. В данном случае вероятность перекрытия изоляции определяется не по току, а по крутизне тока молнии , величина которой находится из формулы

где s — расстояние между проводом и тросом в пролете, м; — коэффициент связи с учетом короны, который определяется при напряжении U = 750 кВ; l — длина пролета, м.
Вероятность крутизны , а следовательно, и определяется по рис. 40-23.

Защита пересечений линий между собой

Защиту пересечений линий электропередачи 110-220 кВ между собой и с линиями низшего напряжения выполняют, исходя из расчетного случая прямого удара молнии в пролет пересечения. Защиту пересечений линий электропередачи 35 кВ и ниже выполняют, исходя из расчетного случая прямого удара молнии в линию вблизи пролета пересечения.

Рис. 40-33. Необходимые для предупреждения перекрытий расстояния между проводами или проводом и тросом пересекающихся линий. а — пересечение линий 110 кВ между собой или с линиями низшего напряжения; б — пересечение линий 150-220 кВ между собой или с линиями низшего напряжения; l — длина пролета пересечения; L — расстояние от места пересечения до ближайшей опоры; d — расстояние между проводами или проводом и тросом пересекающихся линий. Сплошные линии соответствуют импульсному сопротивлению заземления опор 10 Ом, пунктирные — импульсному сопротивлению заземления опор 20 Ом.

Для защиты мест пересечения должны выполняться следующие мероприятия:
а) Металлические опоры, ограничивающие пролет пересечения, независимо от наличия троса должны иметь заземлители с импульсным сопротивлением заземления 10-20 Ом.
б) На деревянных опорах 110 кВ без троса, ограничивающих пролет пересечения, устанавливаются трубчатые разрядники с импульсным сопротивлением заземления 10-20 Ом.
в) На деревянных опорах линий 35 кВ и ниже, ограничивающих пролет пересечения, устанавливаются трубчатые разрядники или защитные промежутки с импульсным сопротивлением заземления 10-20 Ом. На П-образных опорах 20-35 кВ защитные промежутки выполняются в виде заземленных спусков, проложенных по стойкам опоры до уровня траверсы. На одностоечных опорах 10 кВ и ниже, а также на линиях связи защитные промежутки выполняются в виде заземленного спуска, заканчивающегося бандажом на 0,75 м ниже уровня проводов.
г) Необходимые расстояния по вертикали между пересекающимися линиями 150-200 и 110 кВ определяются по рис. 40-33, но во всяком случае должны быть не менее 4 и 3 м соответственно. Для линий 20-35, 10 кВ и ниже допустимые расстояния равны 3 и 2 м соответственно.
Если расстояние от места пересечения до ближайшей опоры не превышает 40 м, то грозозащитные мероприятия устраиваются только на этой опоре.

Не требуется применения мер грозозащиты при расстояниях между проводами пересекающихся линий не менее:
При пересечениях между собой линий напряжением 20 кВ и ниже …… 4 м
При пересечениях линий 20 кВ и ниже с линиями 35 и 110 кВ …………… 5 м
При пересечениях линий 20 кВ и ниже с линиями 150 и 220 кВ …………. 6 м