Protectia liniilor electrice aeriene impotriva supratensiunilor de trasnet

PROTECTIA LINIILOR ELECTRICE AERIENE IMPOTRIVA SUPRATENSIUNILOR DE TRASNET

1. Prevederi generale privind protectia liniilor electrice aeriene

1.1.- Liniile electrice aeriene de 110 kV, 220 kV, 400 kV si 750 kV trebuie sa fie protejate pe toata lungimea lor impotriva loviturilor directe de trasnet, prin conductoare de protectie.

Liniile electrice aeriene de 3 35 kV nu trebuie sa se protejeze in mod special impotriva loviturilor directe de trasnet.

1.2.- Nu trebuie utilizate conductoare de protectie la liniile electrice aeriene de 110 kV,     220 kV si 400 kV in urmatoarele cazuri

a) in sectoarele cu depuneri intense de chiciura, in care montarea conductoarelor de

protectie necesita costuri mari de investitii, nejustificate economic;

b) in zonele in care solul are o rezistivitate mare (r 10 ⁵ W m).

In cazul in care nu se pot utiliza conductoare de protectie din motivele precizate la pct. a si b de mai sus, se va analiza tehnic si economic necesitatea si oportunitatea utilizarii pe LEA 110÷400 kV a unor solutii suplimentare de reducere a numarului de intreruperi in functionare a LEA respective (de exemplu montarea pe linii de descarcatoare cu rezistenta variabila pe baza de oxizi metalici).

1.3.- Pentru protejarea impotriva loviturilor directe de trasnet a conductoarelor active exterioare, unghiul de protectie nu trebuie sa depaseasca limitele

a = 20⁰ 30⁰

La liniile electrice aeriene de 110 kV si 220 kV simplu si dublu circuit si de 400 kV simplu circuit, unghiul de protectie va fi de maximum 30⁰ pe toata lungimea liniei, daca inaltimea stalpilor nu depaseste 40 m. Pentru inaltimi mai mari, unghiul de protectie se alege conform tabelului 3.

La liniile electrice aeriene de 750 kV simplu circuit, unghiul de protectie va fi de maximum 20⁰ pe toata lungimea liniei.

La liniile electrice aeriene de 400 kV dublu circuit, unghiul de protectie va fi de maximum 20⁰ pe toata lungimea liniei, daca inaltimea stalpilor nu depaseste 50 m. Pentru inaltimi mai mari, unghiul de protectie se alege conform tabelului 3.

Pentru stalpii pe care este necesar sa se monteze doua conductoare de protectie asezate in plan orizontal, distanta pe verticala intre conductoarele de protectie si conductorul activ mijlociu trebuie sa fie de minimum a/4, unde a este distanta pe orizontala intre conductoarele de protectie.

Unghiul de protectie la intrarile liniilor electrice aeriene in statii electrice este reglementat la pct. 7.2.23.

1.4.- a) La liniile electrice aeriene de 110 kV, 220 kV si 400 kV conductoarele de protectie se leaga la pamant la fiecare stalp si la prizele de pamant ale statiilor de la capetele liniei electrice respective (legatura se poate realiza prin elementele conductoare ale stalpului, iar priza de legare la pamant poate fi artificiala sau naturala).

b) Daca conductoarele de protectie ale liniilor de 750 kV urmeaza sa se foloseasca la organizarea comunicatiilor la inalta frecventa pentru comanda prin dispecer si automatica, acestea trebuie sa fie suspendate pe stalp prin lanturi de izolatoare.

Legarea la pamant a conductoarelor de protectie se face in acest caz prin intermediul unor intervale de protectie, care sunteaza lanturile de izolatoare.

Alegerea numarului de izolatoare din lant se face in urma unui calcul tehnico-economic, tinand seama de modul de organizare a legaturilor de inalta frecventa si de curentii de scurtcircuit ce pot sa apara pe linia respectiva.

Nivelul de izolatie al lanturilor de care se suspenda conductoarele de protectie trebuie stabilit astfel incat conturnarea izolatiei sa se produca numai la supratensiuni de trasnet si la scurtcircuite nesimetrice, daca numarul acestora din urma nu este mare si asigurarea izolatiei la acesti curenti de scurtcircuit este rationala din punct de vedere economic.

Daca din conditiile indicate mai sus rezulta necesar un singur izolator pentru suspendarea conductoarelor de protectie, nu se adopta aceasta solutie, deoarece la deteriorarea izolatorului apare intreruperea legaturii de inalta frecventa.

Reglarea intervalelor de protectie se stabileste coordonat cu izolatia lanturilor de izolatoare si pentru stingerea sigura a curentului de insotire, dupa amorsarea acestuia.

1.5.- In cazul liniilor electrice aeriene protejate cu conductoare de protectie (integral sau pe portiuni) vor fi admise urmatoarele valori ale curentilor de protectie in cazul loviturii de trasnet in stalp

a) 150 kA pentru linii electrice aeriene de 400 kV si 750 kV;

b) 100 kA pentru linii electrice aeriene de 220 kV;

c) 50 kA pentru linii electrice aeriene de 110 kV;

d) 25 kA pentru linii electrice aeriene de 20 kV.

1.- Legarea la pamant a stalpilor liniilor electrice aeriene trebuie sa se realizeze conform STAS 12604/4-89 si STAS 12604/5-90.

In functie de rezistivitatea solului, rezistenta prizei de pamant a fiecarui stalp la curentii de frecventa industriala nu trebuie sa depaseasca valorile din tabelul 1.

In cazul liniilor de 750 kV, rezistenta prizei de pamant a fiecarui stalp la curentii de frecventa industriala nu trebuie sa depaseasca valoarea de 10 W

Tabelul 1

Rezistenta prizelor de pamant ale stalpilor liniilor electrice aeriene in functie

de rezistivitatea solului

Note: 1) Se recomanda adoptarea unei rezistente de pana la 5 W daca aceasta nu impune greutati

deosebite de realizare.

2) In cazuri exceptionale, cand conditiile impun prize costisitoare, se admite valoarea maxima

de 30 W

1.7.- Rezistenta de dispersie a prizei de pamant a fiecarui stalp din beton armat sau metalic, cu conductoare de protectie legate la pamant, se verifica cu relatia

( 1 )

unde

U_t este tensiunea nominala de tinere la impuls de trasnet a izolatiei liniei, in kV_max. ;

I_t - valoarea admisa a curentilor de trasnet, in cazul loviturii directe de trasnet in stalp,

pentru a se evita aparitia conturnarilor inverse, in kA;

k - coeficientul de cuplaj intre conductorul de protectie si cel mai indepartat conductor

activ.

Coeficientul de cuplaj k (fara considerarea fenomenului corona) intre conductorul de protectie si conductorul activ se poate calcula cu relatia

k = lg (D /d)/lg(2h/r)                                                       ( 2 )

unde

D este distanta dintre conductorul activ si imaginea conductorului de protectie fata de                    

suprafata solului

d - distanta dintre conductorul activ si conductorul de protectie;

h - inaltimea medie a conductorului de protectie fata de sol;

r - raza conductorului de protectie.

Verificarea rezistentei de legare la pamant se face utilizand valorile curentilor de protectie indicate la pct. 1.5, in cazul liniilor electrice de 110 750 kV.

1.8.- Ca mijloc de reducere a numarului de declansari ale liniilor electrice datorate supratensiunilor de trasnet, se recomanda utilizarea reanclansarii automate rapide trifazate sau monofazate (conform normativului PE 501/1985).

1.9.- Pentru reducerea numarului de declansari la lovituri de trasnet a liniilor electrice aeriene de 110 kV cu patru circuite este necesar sa se realizeze prize de legare la pamant a stalpilor, astfel incat rezistenta acestora sa fie de 5 10 W

2.- Prevederi specifice privind protectia punctelor slabe ale liniilor electrice aeriene

2.1.- Reducerea numarului si a consecintelor avariilor provocate de supratensiunile de trasnet se va asigura prin inlaturarea punctelor slabe cu izolatie redusa in raport cu izolatia restului liniei sau prin protejarea punctelor slabe acolo unde nu se pot inlatura.

Prin puncte slabe ale unei linii electrice aeriene se inteleg

a) stalpii suprainaltati in deschideri denivelate (locuri expuse la lovituri directe de trasnet);

b) stalpii de rotire a fazelor, la care se reduce distanta normala intre conductoare;

c) traversarile si intersectiile de linii cu gabarite reduse fata de norme;

d) cablurile de energie intercalate in linii electrice aeriene;

e) stalpii cu separator intercalati in liniile electrice pe stalpii de lemn;

f) intreruptoarele de sectionare si de derivatie, in special cele care in schema normala

functioneaza in pozitie deschisa;

g) portiunile de linii pe stalpi din beton intercalate in linii pe stalpi de lemn.

2.2.- Intersectiile liniilor electrice aeriene trebuie realizate astfel, incat sa nu constituie puncte slabe fata de restul izolatiei.

Distantele minime pe verticala intre conductoarele liniilor electrice aeriene ale caror trasee se intersecteaza (intre conductoarele active sau intre conductoarele active si conductoarele de protectie) trebuie sa fie cel putin egale cu cele prevazute in normativul PE 104/1993.

In scopul realizarii sigurantei in functionare pentru intersectiile liniilor electrice aeriene de 110 750 kV, este necesara indeplinirea simultana a urmatoarelor conditii

a) liniile electrice aeriene care supratraverseaza sa fie prevazute cu conductor de

protectie;

b) rezistentele prizelor de legare la pamant ale stalpilor care limiteaza deschiderea sa fie

mai mici de 20 W

c) intersectia sa se realizeze, pe cat posibil, cat mai aproape de stalpul liniei care

supratraverseaza.

In situatia in care nu se pot indeplini primele doua conditii, se recomanda ca distantele minime pe verticala, recomandate de PE 104/1993, sa fie marite cu 2 m.

2.3.- In cazul intersectiilor liniilor electrice aeriene cu linii de telecomunicatii, distanta pe verticala la incrucisarea lor trebuie sa fie mai mare sau cel putin egala cu valorile prevazute in STAS 6290-1980.

2.4.- Protectia intreruptoarelor, ce functioneaza deschise in regim normal, montate pe axele (pentru sectionare) sau la derivatiile liniilor electrice aeriene de medie tensiune (6 20 kV), trebuie realizata prin montarea de descarcatoare cu rezistenta variabila pe partea sursei (surselor).

2.5.- Pentru ca prin intercalarea unui cablu intr-o linie electrica aeriana sa nu se creeze puncte slabe, este necesar ca tensiunea nominala de tinere a izolatiei cablului sa fie mai mare decat cea a izolatiei liniei aeriene.

In cazul in care tensiunea nominala de tinere a izolatiei cablului este mai mica decat tensiunea de 50% conturnari a izolatiei liniei electrice aeriene cu pana la 40%, se va proteja izolatia cablului cu un set de descarcatoare cu rezistenta variabila montat pe una din extremitatile cablului, cand lungimea cablului intercalat este mai mica decat valoarea indicata in tabelul 2.

Tabelul 2

Lungimile cablului care asigura autoprotectia in schema linie electrica

aeriana - cablu - linie electrica aeriana

Note:*) - Parametrii de calcul pentru cabluri se vor lua din cataloagele de fabricatie sau din masuratori.

- Parametrii pentru linii vor fi calculati tinandu-se seama de caracteristicile geometrice si

electrice ale acestora.

- Pentru valorile intermediare se fac interpolari.

2.- Stalpii suprainaltati care se instaleaza la capetele deschiderilor pentru traversari de rauri sau defileuri, la transpuneri de faze etc., trebuie sa aiba un nivel de protectie impotriva supratensiunilor de trasnet cel putin egal cu cel al stalpilor normali ai aceleiasi linii. In acest scop este necesar ca stalpii suprainaltati

a) sa se protejeze cu conductoare de protectie, care sa asigure, in functie de inaltimea

stalpului, unghiurile de protectie mai reduse decat valorile din tabelul 3.

b) sa aiba valoarea rezistetelor prizelor de legare la pamant, masurata la 50 Hz, mai mica

decat

- 5 W pentru linii de 110 kV si 220 kV la stalpi mai inalti de 40 m;

- 5 10 W pentru linii de 400 kV si 750 kV la stalpi mai inalti de 80 m.

Tabelul 3

Unghiurile de protectie pentru stalpi suprainaltati

2.7.- Stabilirea protectiei stalpilor speciali trebuie sa se faca in urma unui calcul tehnico-economic, in care sa se tina seama de conditiile climaterice ale regiunii prin care trece linia.

Protectia stalpilor speciali se realizeaza prin intarirea izolatiei, reducerea rezistentei prizei de legare la pamant fata de restul stalpilor sau prin montarea de descarcatoare cu rezistenta variabila.

2.8.- Unghiul de protectie al conductoarelor de protectie in deschideri mari nu trebuie sa depaseasca 20⁰ pentru a se realiza o ecranare corespunzatoare a conductoarelor active.