 |
|
Грозопоражаемость контактной сети
Чтобы оценить среднее число перекрытий изоляции контактной сети
за год, необходимо учесть прямые удары молнии и индуктированные пе-
ренапряжения. Оценка количества прямых ударов молнии в контактную
сеть, каждый из которых приведет к перекрытию изоляции, может быть
сделана по формулам раздела 12.3. Средняя высота опоры около 10 м та-
кова, что можно не учитывать количество путей участка, поскольку при
этом к 6hср=60м нужно прибавить еще 5-7 м, что при оценочных расчетах
особого смысла не имеет. Для индуктированных перенапряжений необхо-
димо выбрать все удары молнии, которые могут происходить на расстоя-
нии более 3hср,выделив из них те удары, которые приведут к перенапря-
жениям, превышающим напряжение перекрытия изоляции контактной се-
ти. В этом разделе произведена оценка числа перекрытий изоляции 100 км
контактной сети из-за прямых ударов молнии и индуктированных перена-
пряжений в условиях Иркутска, где TГ=30ч.
Число прямых ударов молнии в контактную сеть длиной 100 км за
100 грозочасов равно
N *ПУМ=4 hср=
, а при 30 грозочасах
N
ПУМ
= N *
ПУМ
l T
Г
100 100
= 40
100 30
100 100
= 12
. Это в среднем, а на открытых участках
дороги с высокими насыпями ожидаемое число ударов молнии будет
больше.
Количество индуктированных перенапряжений значительно больше,
однако только наиболее близкие удары с большими токами приведут к на-
пряжениям, превышающим напряжение перекрытия изоляции. Рассмотрим
полоску земли длиной 100 км, шириной db (м) на расстоянии b (м) от оси
дороги. Общее число ударов молнии в год в эту полоску равно, в соответ-
ствии с данными раздела 12.3,
dN = ⋅TГ ⋅ ⋅ db ⋅ −3 ,
6.7
где сомножитель 10 −3
нужен для перевода размерности db в километры.
hср
Величина индуктированного напряжения U инд=30
b
I м превысит напряже-
ние перекрытия изоляции, если будет соблюдено условие
I м
≥
b
30hср
U пер
.
Доля молний, в которых значение тока будет больше I м,определяется вы-
ражением
I
P( )
= e
−0.04Iм=
−
exp(
b
U
)
, так что число ударов молнии в
м
750hср
пер
полоску земли с токами более заданного I м будет равно
∞
0,
N
= 2 ∫
⋅
6.7 10
−3 ⋅ T ⋅
−
exp(
b
)
, или
dN = P(I м)⋅ dN
Г
U db
T
U
3hср
750hср
пер
N =
80.5 ⋅
Г
U пер
⋅ exp(−
пер
) , где U пер выражено в киловольтах.
Если TГ=30 час , U пер=300 кВ , то N=3. Количество перекрытий из-за
индуктированных напряжений получается существенно меньше числа пе-
рекрытий из-за прямых ударов молнии, а общее число грозовых перекры-
тий изоляции равно 15 на 100 км контактной сети в грозовой сезон (в ос-
новном это летние месяцы). Примерно половина этих перекрытий приво-
дит к появлению дуги короткого замыкания и отключению контактной се-
ти.
В учебном пособии [1] для линий электропередачи приводится ана-
логичное выражение для числа перекрытий индуктированными перена-
пряжениями:
N
=
9.36
h
TГ ср
⋅
exp(
−
U
пер
)
.
U пер
Это выражение показывает, что уже для линий напряжением 110 кВ
добавка перекрытий из-за индуктированных перенапряжений мала. Для
линий напряжением 220 кВ и выше индуктированные перенапряжения
практически не представляют опасности.
РЕЗЮМЕ
Прямые удары молний приводят к перекрытию изоляции линий на-
пряжением 3..35 кВ, в том числе и контактной сети железной дороги. Око-
ло половины всех перекрытий контактной сети переменного тока сопро-
вождаются возникновением электрической дуги и отключением фидера.
Величина индуктированного перенапряжения примерно пропорцио-
нальна амплитуде тока молнии.
Прямые удары молнии в контактную сеть переменного тока вместе с
индуктированными перенапряжениями при 30 грозовых часах в году при-
водят в среднем к 15 перекрытиям изоляции 100 км контактной сети пере-
менного тока.
Контрольные вопросы
1. Какие показатели используются для количественной оценки гро-
зоупорности?
2. Как можно оценить величину возникающего перенапряжения при
прямом ударе молнии в объект?
3. Как можно оценить величину индуктированного перенапряже-
ния?
4. Как оценивается среднее количество перекрытий изоляции грозо-
выми перенапряжениями?