RU2100888C1 - Power transmission line with lightning surge protective gear - Google Patents
Power transmission line with lightning surge protective gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100888C1 RU2100888C1 RU96120009A RU96120009A RU2100888C1 RU 2100888 C1 RU2100888 C1 RU 2100888C1 RU 96120009 A RU96120009 A RU 96120009A RU 96120009 A RU96120009 A RU 96120009A RU 2100888 C1 RU2100888 C1 RU 2100888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulator
- wire
- power
- specified
- line
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Suspension Of Electric Lines Or Cables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной технике, а более конкретно к электропередачам с устройствами для защиты от грозовых перенапряжений. The invention relates to high-voltage technology, and more particularly to power transmissions with devices for protection against lightning surges.
Известные высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), как правило, включают в себя силовой провод, закрепленный на опорах посредством изоляторов, а также устройства грозозащиты, т.е. устройства для ограничения перенапряжений, возникающих в линии при попадании в нее молнии. Линия может содержать несколько силовых проводов, например, если линия выполнена многофазной. Опоры выполняются, как правило, заземленными, но встречаются также линии электропередач с незаземленными опорами. Силовой провод, как правило, соединен с питающим кабелем через кабельную разделку. Known high-voltage power lines (transmission lines), as a rule, include a power wire mounted on poles through insulators, as well as lightning protection devices, i.e. devices to limit overvoltages arising in the line when lightning enters it. A line may contain several power wires, for example, if the line is multi-phase. Supports are usually grounded, but there are also power lines with ungrounded supports. The power wire is usually connected to the power cable through a cable cut.
Особенностью грозозащиты ЛЭП с изолированными проводами является то, что, если не принять специальных мер, при грозовом перенапряжении происходит перекрытие изолятора линии, а затем пробой твердой изоляции провода. С большой вероятностью грозовое перекрытие переходит в дугу промышленной частоты, которая горит в месте пробоя изоляции до тех пор, пока линия не будет отключена. Это может привести к обжигу изоляции провода, изолятора линии, а в случае больших токов короткого замыкания (КЗ) к пережогу провода. A feature of the lightning protection of a power transmission line with insulated wires is that, if no special measures are taken, during a lightning overvoltage, the line insulator overlaps and then breaks down the solid insulation of the wire. It is very likely that a thunderstorm overlaps into an industrial frequency arc that burns at the point of insulation breakdown until the line is disconnected. This can lead to firing of wire insulation, line insulator, and in case of high short circuit currents (short circuit) to burn the wire.
В Финляндии фирмой NOKIA для грозозащиты используется система, состоящая из металлической спирали, навитой на изолированный провод в месте его крепления к изолятору и дуговых рогов, установленных по концам спирали и гальванически соединенных с проводом при помощи прокусывающих зажимов. Такая система устанавливается на каждую фазу трехфазной линии таким образом, чтобы обеспечить искровой разрядный промежуток между дуговыми рогами соседних фаз. In Finland, NOKIA uses a system for lightning protection, consisting of a metal spiral wound on an insulated wire in the place of its attachment to the insulator and arc horns installed at the ends of the spiral and galvanically connected to the wire using biting clamps. Such a system is installed on each phase of a three-phase line in such a way as to provide a spark discharge gap between the arc horns of neighboring phases.
При перенапряжении происходит однофазное перекрытие изолятора на землю и образуется дуга, которая перемещается по металлической спирали, навитой поверх изоляции провода. Под действием электродинамических сил дуга переходит на дуговой рог и далее перекидывается на расположенный вблизи (на расстоянии, примерно 30 40 см) дуговой рог соседней фазы. Таким образом, однофазное КЗ переводится в двухфазное. Дуга двухфазного КЗ горит между дуговыми рогами до тех пор, пока линия не будет отключена, что приводит к значительному обгоранию рогов. Поэтому необходима их периодическая замена. Кроме того, двухфазные КЗ создают сильные электродинамические удары по обмоткам трансформаторов, что приводит к ускоренному износу их изоляции и всего оборудования в целом. Частые коммутации увеличивают также затраты на профилактические ревизии коммутирующего оборудования. During overvoltage, a single-phase overlap of the insulator to the ground occurs and an arc forms, which moves along a metal spiral wound over the insulation of the wire. Under the influence of electrodynamic forces, the arc passes to the arc horn and then spreads to the adjacent horn of the adjacent phase (located at a distance of about 30–40 cm). Thus, a single-phase fault is converted into two-phase. The arc of a two-phase short circuit burns between the arc horns until the line is disconnected, which leads to a significant burning of the horns. Therefore, their periodic replacement is necessary. In addition, two-phase short circuits create strong electrodynamic shocks on the transformer windings, which leads to accelerated wear of their insulation and the entire equipment as a whole. Frequent switching also increases the cost of routine revisions of the switching equipment.
В Японии широкое распространение для грозозащиты воздушных линий получили ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) [1] ОПН подключается через искровой промежуток и рассчитан на ток грозового перенапряжения 2,5 кА, поскольку 95% измеренных в японских распределительных линиях грозовых токов имеют величину менее 1 кА. ОПН эффективно ограничивают индуктированные перенапряжения, но в случае относительно редкого события превышения тока грозового перенапряжения сверх расчетного уровня они повреждаются. In Japan, non-linear surge arresters (SPDs) are widely used for lightning protection of overhead lines [1] The arrester is connected through the spark gap and is designed for a 2.5 kA lightning overvoltage current, since 95% of lightning currents measured in Japanese distribution lines are less than 1 kA. Arrester effectively limit the induced overvoltage, but in the case of a relatively rare event when the lightning overvoltage current exceeds the calculated level, they are damaged.
Любую систему грозозащиты ЛЭП с изолированными проводами, в том числе и ОПН, весьма желательно устанавливать параллельно каждому изолятору. При массовой установке главная проблема ОПН их высокая цена. Ориентировочно один ОПН 10 кВ стоит 100 120 долларов США. It is highly desirable to install any lightning protection system for power lines with insulated wires, including arrester, in parallel with each insulator. With mass installation, the main problem of arresters is their high price. Approximately one 10 kV surge arrester costs $ 100,120.
В США предложено для грозозащиты ЛЭП с изолированными проводами удалять твердую изоляцию провода на участке линии вблизи опоры, а на границе изоляции устанавливать массивные зажимы [2] Это устройство является наиболее близким к предлагаемому и принято в качестве прототипа. In the USA, for lightning protection of power lines with insulated wires, it was proposed to remove the solid insulation of the wire in the section of the line near the support, and install massive clamps at the insulation border [2] This device is the closest to the proposed one and is accepted as a prototype.
В такой линии при перенапряжении происходит грозовое перекрытие изолятора на неизолированный участок провода. Перекрытие переходит в силовую дугу, которая под действием электродинамических сил перемещается по проводу до тех пор, пока не дойдет до границы изоляции, на которой установлен массивный зажим. Далее дуга не перемещается и продолжает гореть, опираясь одним из своих концов на зажим, до тех пор пока линия не будет отключена. В случае системы с заземленной нейтралью (как, например, в США) токи КЗ весьма велики и автоматика относительно быстро реагирует на КЗ и отключает поврежденную линию. Однако при этом происходит значительное обгорание зажимов, что определяет необходимость их периодической замены. Кроме того, образование силовой дуги приводит к необходимости отключения линии. In such a line, during overvoltage, a lightning shutdown of the insulator to an uninsulated section of the wire occurs. The overlap passes into a power arc, which, under the action of electrodynamic forces, moves along the wire until it reaches the insulation border on which the massive clamp is mounted. Further, the arc does not move and continues to burn, resting one of its ends on the clamp, until the line is disconnected. In the case of a system with a grounded neutral (as, for example, in the USA), short-circuit currents are very high and the automation responds relatively quickly to a short-circuit and disconnects the damaged line. However, significant burning of the clamps occurs, which determines the need for their periodic replacement. In addition, the formation of a power arc leads to the need to disconnect the line.
Все вышеуказанное определяет необходимость поиска новых технических решений, повышающих надежность и экономическую эффективность грозозащитных мер. All of the above determines the need to search for new technical solutions that increase the reliability and economic efficiency of lightning protection measures.
Задачей изобретения является создание надежной и обладающей невысокой стоимостью в строительстве и эксплуатации линии электропередачи благодаря повышению надежности и упрощению конструкции средств защиты от грозовых воздействий. The objective of the invention is to create a reliable and low cost in the construction and operation of the power line by increasing reliability and simplifying the design of means of protection against thunderstorms.
Техническим результатом является повышение надежности и упрощение конструкции средств защиты от грозовых воздействий. The technical result is to increase reliability and simplify the design of means of protection against thunderstorms.
Поставленная задача достигается тем, что в линии электропередачи, включающей по меньшей мере одну опору, по меньшей мере один изолированный силовой провод, по меньшей мере один изолятор указанного силового провода от указанной опоры, крепежный элемент, фиксирующий указанный силовой провод на указанном изоляторе, а также средства защиты изолятора от грозовых перенапряжений, согласно изобретению средства защиты выполнены в виде по меньшей мере одного отверстия в изоляции силового провода, причем отверстие удалено от крепежного элемента на расстояние, определяемое из выражения
0,06 U0,75 h < l < 0,5 U0,75 h, (1)
где l расстояние от указанного отверстия до указанного крепежного элемента, м;
h длина пути перекрытия защищаемого изолятора, м;
U номинальное напряжение линии, кВ.This object is achieved in that in a power line comprising at least one support, at least one insulated power wire, at least one insulator of the specified power wire from the specified support, a fastener fixing the specified power wire to the specified insulator, and means for protecting the insulator against lightning surges, according to the invention, the means of protection are made in the form of at least one hole in the insulation of the power wire, the hole being removed from the fastener at a distance determined from the expression
0.06 U 0.75 h <l <0.5 U 0.75 h, (1)
where l is the distance from the specified hole to the specified fastener, m;
h is the length of the overlapping path of the insulator being protected, m;
U rated line voltage, kV.
Практически авторами предложен новый способ грозозащиты, основанный на использовании эффекта скользящего разряда по поверхности изолированных проводов. Защита от грозовых перенапряжений в предлагаемой линии электропередачи основана на следующем принципе. Practically, the authors proposed a new method of lightning protection, based on the use of the sliding discharge effect on the surface of insulated wires. Lightning surge protection in the proposed power line is based on the following principle.
После грозового перекрытия изоляции вероятность установления силовой дуги главным образом зависит от средней напряженности электрического поля, создаваемой рабочим напряжением линии на канале перекрытия. After a lightning insulation overlap, the probability of establishing a power arc mainly depends on the average electric field created by the line operating voltage on the floor channel.
Физические закономерности, связанные с переходом импульсного перекрытия в силовую дугу, исследовались в разных лабораториях мира. На основе обобщения результатов этих исследований и опыта эксплуатации действующих ЛЭП в России принято нормативное соотношение, позволяющее оценивать вероятность возникновения силовой дуги при грозовых перекрытиях изоляции (Корсунцев А. В. Проект руководящих указаний по защите электрических сетей 3 750 кВ от грозовых и коммутационных перенапряжений. Тр. НИИПТ, с. 21 22, 1975). The physical laws associated with the transition of pulsed overlap into a power arc have been studied in various laboratories around the world. Based on a generalization of the results of these studies and the operating experience of existing power lines in Russia, a normative ratio has been adopted that allows us to assess the likelihood of a power arc arising from lightning isolation ceilings (A.V. Korsuntsev. NIIPT, p. 21 22, 1975).
Pд (1,59 Uф/L 6)•10-2 (1,59E - 6)•10-2, (2)
где E Uф/L- средняя напряженность электрического поля вдоль пути перекрытия, кВ/м;
Uф фазное напряжение линии, кВ;
L длина пути перекрытия, м.P d (1,59 U f / L 6) • 10 -2 (1,59E - 6) • 10 -2 , (2)
where EU f / L is the average electric field along the overlapping path, kV / m;
U f phase voltage of the line, kV;
L the length of the overlapping path, m
Формула (2) справедлива при E≥10 кВ/м. При E≅7 кВ/м образование силовой дуги практически невозможно
Pд 0 при E≅7 кВ/м. (3)
Как видно из (2), при заданном номинальном напряжении вероятность возникновения дуги приблизительно обратно пропорциональна длине пути перекрытия. Поэтому за счет увеличения L можно снизить Pд и, следовательно, сократить число отключений линий.Formula (2) is valid at E≥10 kV / m. At E≅7 kV / m, the formation of a power arc is practically impossible
P d 0 at E≅7 kV / m. (3)
As can be seen from (2), for a given rated voltage, the probability of an arc occurring is approximately inversely proportional to the length of the overlapping path. Therefore, by increasing L, it is possible to reduce P d and, therefore, reduce the number of line outages.
На линиях с деревянными опорами, являющимися дополнительными изоляторами, длина пути перекрытия существенно больше, чем на линиях с металлическими или бетонными опорами. Вследствие этого вероятность возникновения дуги для деревянных опор существенно ниже, чем для металлических или бетонных. Опыт эксплуатации показывает, что для металлических опор Pд 0,7 0,85, а для деревянных Pд 0,3 0,5.On lines with wooden poles, which are additional insulators, the length of the overlap path is significantly longer than on lines with metal or concrete poles. As a result of this, the probability of arcing for wooden supports is significantly lower than for metal or concrete. Operational experience shows that for metal supports P d 0.7 0.85, and for wooden P d 0.3 0.5.
Приведенный краткий технический анализ рассматриваемого явления позволяет установить, что улучшение грозозащиты линий электропередачи возможно путем удлинения пути импульсного грозового перекрытия. The brief technical analysis of the phenomenon under consideration allows us to establish that the improvement of lightning protection of power lines is possible by lengthening the path of pulsed lightning overlap.
Минимальная длина пути перекрытия Lформ, обеспечивающая достаточное повышение надежности защиты, может быть вычислена по формуле
Lформ 0,06 U0,75, м
где U номинальное напряжение линии, кВ.The minimum length of the overlap path L forms , providing a sufficient increase in the reliability of protection, can be calculated by
L form 0.06 U 0.75 m
where U is the rated line voltage, kV.
В таблице приведены опубликованные в литературе максимальные из используемых в настоящее время длин изоляции lиз.The table shows the maximum published insulation lengths l out of the published in the literature.
Как видно из таблицы, длина пути искрового перекрытия, определенная по вышеуказанной формуле, по меньшей мере на 20 70% больше, чем максимальные длины обычной изоляции. As can be seen from the table, the length of the path of the sparkover, determined by the above formula, is at least 20 70% longer than the maximum lengths of conventional insulation.
На фиг. 1 изображена схема линии электропередачи с отверстием в изоляции провода; на фиг. 2 схема линии электропередачи с прокалывающим зажимом. In FIG. 1 shows a diagram of a power line with a hole in the wire insulation; in FIG. 2 diagram of a power line with a piercing clip.
Линия электропередачи (фиг. 1) включает в себя провод 1, покрытый изоляцией 2 и укрепленный на изоляторе 3 с помощью металлической обвязки 4. Изолятор 3 установлен на опоре 5. На расстоянии l от конца металлической обвязки 4 в изоляции 2 провода 1 выполнено отверстие 6. Позицией 7 обозначен канал разряда. The power line (Fig. 1) includes a wire 1 coated with
На фиг. 2 показан другой вариант выполнения линии, в которой на расстоянии l от конца металлической обвязки 4 в изоляции 2 провода 1 установлены прокалывающие зажимы 8. In FIG. 2 shows another embodiment of a line in which piercing clamps 8 are installed at a distance l from the end of the metal strapping 4 in the
Защита от грозовых перенапряжений работает следующим образом. Lightning surge protection works as follows.
При перенапряжении сначала перекрывается изолятор 3, а затем происходит скользящий разряд 7 по поверхности изоляции 2. За счет весьма большой длины разряда грозовое перекрытие не переходит в силовую дугу промышленной частоты и линия продолжает бесперебойную работу без отключения. During overvoltage,
Общие длины грозовых перекрытий L l + h, при которых исключается переход импульсного разряда в силовую дугу (E≅7 кВ/м, формулы 2 и 3), составляют
для ЛЭП 6 кВ L 60 см
для ЛЭП 10 кВ L 80 см.The total lengths of lightning ceilings L l + h, at which the transition of a pulsed discharge into a power arc is excluded (E≅7 kV / m,
for
for power lines 10 kV L 80 cm.
Приведенные в изобретении модификации выполнения линии электропередачи даны лишь для пояснения их устройства и принципов работы. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны отклонения от вышеприведенных примеров выполнения, которые также охватываются формулой изобретения. The modifications of the power line shown in the invention are given only to explain their device and operating principles. Specialists in the art should understand that there may be deviations from the above examples, which are also covered by the claims.
Claims (2)
0,06 U0 , 7 5 h < l < 0,5 U0 , 7 5 h,
где l расстояние от указанного отверстия до указанного крепежного элемента, м;
h длина пути перекрытия защищаемого изолятора, м;
U номинальное напряжение линии, кВ.1. A power line comprising at least one support, at least one insulated wire, at least one insulator of the specified wire from the specified support, a fastener fixing the specified power wire to the specified insulator, and also means for protecting the specified insulator against lightning overvoltages characterized in that the said means of protection are made in the form of at least one hole in the insulation of the wire, and this hole is removed from the specified fastener by a distance determined from expressions
0.06 U 0 , 7 5 h <l <0.5 U 0 , 7 5 h,
where l is the distance from the specified hole to the specified fastener, m;
h is the length of the overlapping path of the insulator being protected, m;
U rated line voltage, kV.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120009A RU2100888C1 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Power transmission line with lightning surge protective gear |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95119890/07 | 1995-11-17 | ||
RU96120009A RU2100888C1 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Power transmission line with lightning surge protective gear |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2100888C1 true RU2100888C1 (en) | 1997-12-27 |
RU96120009A RU96120009A (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20186311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120009A RU2100888C1 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Power transmission line with lightning surge protective gear |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2100888C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3747100B1 (en) * | 2018-01-30 | 2022-03-16 | Hitachi Energy Switzerland AG | Surge arrestor dimensioning in a dc power transmission system |
-
1996
- 1996-09-30 RU RU96120009A patent/RU2100888C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. M.Washino, A.Fukuyama, K.Kito and K.Kato "Development of Current limiting Arcing Horn for Prevention of Lightning Faults on Distribution Lines," IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.3, No. 1, p. 138 - 152, January 1988. 2. R.E.Lee et al. "Prevention of covered conductor burndown on distribution circuitarcing protection devices," IEEE Trans. Pas, Vol.PAS-101, p. 2434 - 2438, August, 1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3747100B1 (en) * | 2018-01-30 | 2022-03-16 | Hitachi Energy Switzerland AG | Surge arrestor dimensioning in a dc power transmission system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2772219C (en) | Method and apparatus for protecting power systems from extraordinary electromagnetic pulses | |
EP0871965B1 (en) | An electric power transmission line with protection devices against lightning overvoltages | |
FI80169B (en) | LJUSBAOGSSKYDD SOM VERKAR GENOM LEDNINGSISOLERINGEN. | |
US4398057A (en) | Arc protection arrangement for covered overhead power distribution lines | |
RU2096882C1 (en) | Power transmission line with pulse lightning arrester | |
CA2338566C (en) | Creeping discharge lightning arrestor | |
RU95119890A (en) | ELECTRIC TRANSMISSION LINE WITH PULSE THUNDER DISCHARGE | |
US4743997A (en) | High-voltage systems surge eliminators for transmission lines and distribution station protection | |
He et al. | Discussion on measures against lightning breakage of covered conductors on distribution lines | |
KR100339924B1 (en) | arc-inducing type driven rod with needles | |
RU2100888C1 (en) | Power transmission line with lightning surge protective gear | |
RU2377678C1 (en) | High-voltage insulator and high-voltage power line using this insulator | |
Podporkin et al. | Lightning protection of medium voltage overhead lines by modular long-flashover arresters | |
AU2011201033A1 (en) | Method and apparatus for protecting power systems from extraordinary electromagnetic pulses | |
CN106298106A (en) | A kind of with all pressures and the lightning protection line insulator of discharging gap function | |
RU2666358C2 (en) | Power transmission line with ground wire, protected by discharger | |
KR20050091514A (en) | Improved sheath current restrain unit in underground cable | |
RU2178612C2 (en) | Power transmission line | |
WO1998026484A1 (en) | Lightning protection devices | |
Ritonga et al. | Study Analysis Of Lightining Arrester Installation Location At Substations | |
RU2133064C1 (en) | Hardware for securing high-voltage member to power transmission line support | |
JP3835940B2 (en) | Lightning intrusion protection device in low voltage distribution system. | |
RU2757107C1 (en) | Device for protecting air power lines against atmospheric overvoltage | |
RU2133538C1 (en) | Electric power line with gears for protection against lightning surges | |
JP3075987B2 (en) | Method of preventing breakage of insulated wires and interruption of feeding due to lightning surge |