Защита воздушных линий электропередачи от перенапряжений

Когда речь заходит о защите воздушных линий электропередачи от перенапряжений, многие сразу думают о грозовых разрядах, но на практике всё сложнее — я видел случаи, когда стандартные ОПН выходили из строя из-за резонансных процессов в сети, а не из-за прямых ударов молнии. Вот об этом и хочу размышлять, опираясь на опыт работы с оборудованием, включая поставки от ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — их разрядники мы тестировали в полевых условиях, и есть что отметить.

Основные угрозы для ВЛ и почему грозозащита — это не панацея

Начну с того, что перенапряжения бывают не только атмосферные. В Сибири, например, сталкивался с ситуацией, когда на линии 110 кВ из-за коммутационных процессов в подстанции возникло перенапряжение, которое ?выбило? изоляторы — и это при ясном небе. Многие проектировщики до сих пор упрощают расчёты, считая, что достаточно установить ограничители перенапряжений на опорах, но если не учесть переходные процессы при КЗ, толку будет мало.

Кстати, о материалах: в последние годы активно переходим на полимерные изоляторы вместо фарфоровых — они легче и устойчивее к загрязнениям, но вот с точки зрения перенапряжений есть нюанс. При быстром нарастании импульса (например, при близком разряде) полимер может локально перегреться, и мы фиксировали такие случаи на линиях с частыми грозами. Приходится комбинировать — ставить и ОПН, и дополнительные искровые промежутки.

Здесь вспоминается проект для одной сети в Казахстане, где мы использовали оборудование от ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — их разрядники серии YH5WZ показали хорошую стабильность при температурных перепадах от -40°C, что критично для степных регионов. Но важно не просто выбрать устройство, а правильно его интегрировать в систему заземления — иначе даже лучший ОПН не сработает как надо.

Ошибки монтажа и как их избежать: личный опыт

Чаще всего проблемы возникают на этапе монтажа. Как-то раз пришлось выезжать на аварию в Ленинградской области — после грозы сгорело несколько опор. Оказалось, монтажники ?сэкономили? на заземлении, подключив ОПН к контуру с сопротивлением выше нормы. Результат — разрядник не отвёл энергию, и перенапряжение прошло вплоть до трансформатора.

Ещё один момент — выбор места установки. На длинных ВЛ иногда ставят защиту только на концах, но если линия проходит через холмистую местность, в низинах могут возникать зоны с повышенной вероятностью прямых ударов. Мы в таких случаях добавляем промежуточные точки с разрядниками, особенно рядом с объектами инфраструктуры — например, возле ж/д переездов.

Кстати, о специфике: в приморских регионах (как тот же Юэцин, где базируется ООО Юэцин Сутун Электрооборудование) солевые отложения на изоляторах усугубляют риски — даже слабое перенапряжение может вызвать поверхностный пробой. Там кроме ОПН полезно использовать частую промывку или гидрофобные покрытия.

Современные решения и их ограничения

Сейчас много говорят об ?умных? системах мониторинга для ВЛ — датчики, телеметрия и т.д. Пробовали внедрять такие в Подмосковье: идея в том, чтобы фиксировать не только факт срабатывания ОПН, но и параметры перенапряжений. Но столкнулись с тем, что датчики сами уязвимы к импульсным помехам — пришлось дорабатывать схемы гальванической развязки.

Из интересных решений — активные системы молниезащиты с ранней стримерной эмиссией. Тестировали французские устройства, но в условиях российского климата (обледенение, ветровые нагрузки) их эффективность оказалась ниже заявленной. Возможно, для южных регионов подойдут лучше.

Что касается отечественных аналогов, то тут стоит отметить, что компании вроде ООО Юэцин Сутун Электрооборудование (https://www.sutong.ru) постепенно наращивают компетенции — их каталог включает не только стандартные ОПН, но и устройства для специфичных сред, например, для линий с частыми гололёдными образованиями.

Практические кейсы: что сработало, а что нет

В Красноярском крае был проект по защите ВЛ 220 кВ, проходящих через тайгу. Изначально рассчитали схему по нормативам, но после первых же гроз сезон-2021 вышли из строя два трансформатора. Разбор показал, что не учли накопление статического заряда на соснах рядом с трассой — добавили тросовые молниеотводы и увеличили количество ОПН на участках с высокими деревьями.

А вот неудачный пример: в Ростовской области попытались применить вакуумные ограничители для коммутационных перенапряжений. Теория гласила, что они быстрее газовых, но на практике частые коммутации нагрузки (из-за ветряных электростанций) привели к ускоренному износу контактов. Вернулись к классическим ОПН с дополнительными RC-цепями.

Здесь стоит отметить, что универсальных решений нет — например, для сетей с частыми аварийными отключениями (как в некоторых районах Дальнего Востока) лучше подходят нелинейные ограничители с возможностью многократных срабатываний, такие как разрядники от ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — в их описании на сайте указан ресурс до 20 операций без деградации характеристик.

Выводы и рекомендации для проектировщиков

Если обобщить, то ключевое — это комплексный подход. Нельзя полагаться только на защиту от перенапряжений как на набор устройств. Нужен анализ трассы, учёт местных климатических особенностей и даже сезонных изменений — например, весеннее таяние снега может изменить сопротивление грунта, что скажется на заземлении.

Всегда стоит закладывать резерв по току срабатывания ОПН — особенно для линий, где возможны близкие грозовые разряды. Мы обычно беру запас 15-20% от расчётного значения, и это не раз спасало от ложных срабатываний или, наоборот, пропусков импульсов.

И последнее: не пренебрегайте обменом опытом. Те же производители, включая ООО Юэцин Сутун Электрооборудование, часто проводят семинары по применению своей продукции — это шанс узнать о тонкостях, которые не написаны в инструкциях. Например, как влияет на работу ОПН вибрация от ветра на многопроветвых фазах — мелочь, но может стать причиной хронических проблем.