уГРОЗА энергетике

В этом году на территории Удмуртии не было серьезных атмосферных катаклизмов, но несколько сильных гроз население республики все же испытало. В результате не обошлось без сбоев в обеспечении электроэнергией промышленных и жилых объектов.

Каляпин Вячеслав Михайлович, начальник отдела по надзору в электроэнергетике Управления Ростехнадзора по УР

Что необходимо сделать для того, чтобы свести к минимуму неизбежные потери от воздействия грозовых и коммутационных перенапряжений на электрооборудование, здания и сооружения энергетических объектов (трансформаторных подстанций, открытых и закрытых распределительных устройств, распределительных пунктов, воздушных и кабельных линий)? Все организации, эксплуатирующие электроустановки в соответствии с правилами технической эксплуатации (ПТЭ), обязаны проводить перед грозовым сезоном планово предупредительный ремонт (ППР) всех устройств для защиты от перенапряжений и поддерживать их в работоспособном состоянии. А контроль за соблюдением подобных требований возложен на структурные подразделения Ростехнадзора по УР.

Наиболее уязвимыми объектами, которые подвергаются опасности воздействия грозовых разрядов, считаются воздушные линии электропередач и трансформаторные подстанции.

Способы защиты
Сегодня для организации защиты от грозовых перенапряжений используются несколько способов. Защита от грозовых перенапряжений распределительных устройств (РУ) и подстанций (ПС) осуществляется:
• от прямых ударов молнии - стержневыми и тросовыми молниеотводами;
• от набегающих волн с отходящих линий - молниеотводами от прямых ударов молнии на определенной длине этих линий защитными аппаратами, устанавливаемыми на подходах и в РУ, к которым относятся разрядники вентильные (РВ), ограничители перенапряжений (ОПН), разрядники трубчатые (РТ) и защитные искровые промежутки (ИП).

Открытые РУ и ПС 20-750 кВ должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Защита открытых распределительных устройств (ОРУ) 35 кВ и выше от прямых ударов молнии должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на конструкциях стержневыми молниеотводами.

Тросовые молниеотводы ВЛ 110 кВ и выше, как правило, следует присоединять к заземленным конструкциям ОРУ (ПС).
В РУ 35 кВ и выше, к которым присоединены воздушные линии (ВЛ), должны быть установлены РВ или ОПН.
Распределительные устройства 3-20 кВ, к которым присоединены ВЛ, должны быть защищены РВ или ОПН, установленными на шинах или у трансформаторов.

Защита подходов ВЛ 3-20 кВ к ПС молниеотводами по условиям грозозащиты не требуется.
Защита ПС 3-20 кВ с низшим напряжением до 1 кВ, присоединенных к ВЛ 3-20 кВ, должна выполняться РВ или ОПН, устанавливаемыми со стороны высокого и низкого напряжения ПС.

Воздушные линии 110-750 кВ с металлическими и железобетонными опорами должны быть защищены от прямых ударов молнии тросами по всей длине.

Защита подходов ВЛ к подстанциям должна выполняться в соответствии с требованиями гл.4.2. ПУЭ.

Воздушные линии 110-220 кВ, предназначенные для электроснабжения объектов добычи и транспорта нефти и газа, должны быть защищены от прямых ударов молнии тросами по всей длине (независимо от интенсивности грозовой деятельности и удельного эквивалентного сопротивления земли).

Для ВЛ до 35 кВ применение грозозащитных тросов не требуется.
Гирлянды изоляторов единичных металлических и железобетонных опор, а также крайних опор участков с такими опорами и другие места с ослабленной изоляцией на ВЛ с деревянными опорами должны защищаться защитными аппаратами, в качестве которых могут использоваться вентильные разрядники (РВ), ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН), трубчатые разрядники (РТ) и искровые промежутки (ИП). Устанавливаемые ИП должны соответствовать требованиям, приведенным в гл.4.2.

Крепление тросов на всех опорах ВЛ 220-750 кВ должно быть выполнено при помощи изоляторов, шунтированных ИП размером не менее 40 мм.

На каждом анкерном участке длиной до 10 км тросы должны быть заземлены в одной точке путем устройства специальных перемычек на анкерной опоре. При большей длине анкерных пролетов количество точек заземления в пролете выбирается таким, чтобы при наибольшем значении продольной электродвижущей силы, наводимой в тросе при коротком замыкании (КЗ) на ВЛ, не происходил пробой ИП.

Изолированное крепление троса рекомендуется выполнять стеклянными подвесными изоляторами.
Кабельные вставки в ВЛ должны быть защищены по обоим концам кабеля от грозовых перенапряжений защитными аппаратами. Заземляющий зажим защитных аппаратов, металлические оболочки кабеля, корпус кабельной муфты должны быть соединены между собой по кратчайшему пути. Заземляющий зажим защитного аппарата должен быть соединен с заземлителем отдельным проводником.

На ВЛ должны быть заземлены:
1) опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства молниезащиты;
2) железобетонные и металлические опоры ВЛ 3-35 кВ;
3) опоры, на которых установлены силовые или измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители и другие аппараты;
4) металлические и железобетонные опоры ВЛ 110-500 кВ без тросов и других устройств молниезащиты, если это необходимо по условиям обеспечения работы релейной защиты и автоматики.

Деревянные опоры и деревянные опоры с металлическими траверсами ВЛ без грозозащитных тросов или других устройств молниезащиты не заземляются.

Импульсные перенапряжения в сетях ниже 1000 В. (Здания и жилые дома.)
Возникновение импульсных перенапряжений и помех, вызываемых  электромагнитными воздействиями (грозовыми, коммутационными, радиочастотными и др.) на  низковольтные  сети,  приводит не только к выходу из строя электроустановок, кабелей, распределительных щитов, но также и к повреждению оконечного оборудования и сбоям в его работе. Это связано, в первую очередь, с насыщенностью современных зданий и сооружений информационной, телекоммуникационной и др. цифровой техникой, имеющей очень низкий уровень защиты от импульсных перенапряжений и помех. Все это вызывает необходимость проведения соответствующих защитных мероприятий.

Большое значение имеют экранирующие свойства зданий и сооружений, длины и расположение кабелей, взаимное расположение оборудования и, в первую очередь, правильно выполненные системы заземления и выравнивания потенциалов. Во время проведения проектных и монтажных работ, а также эксплуатации объекта  при проведении мероприятий по защите от импульсных перенапряжений нельзя рассматривать различные типы оборудования, различные системы и коммуникации отдельно друг от друга.

Опыт эксплуатации электроустановок, электронного и телекоммуникационного оборудования показывает, что без применения специальных защитных устройств (ограничителей импульсных перенапряжения) невозможна надежная эксплуатация устройств электропитания. Возможный ущерб, причиняемый  выходом оборудования из строя или нарушением его нормальной работы, в связи с воздействием импульсных перенапряжений и помех,  в десятки и даже сотни раз превышает стоимость проведения необходимых мер по защите объекта.

Как действует молния
Непосредственные последствия опасного воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Удар молнии может вызвать взрывы и выделение радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).

Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Следует учитывать, что повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии.
Кроме механических и термических воздействий, ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т. п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.

Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов.

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система - МЗС) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.
Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

Проверка готовности
Грозовой сезон в Удмуртии длится в среднем с апреля по сентябрь. Ежегодно специалисты РТН по УР проводят плановые проверки предприятий энергетического сектора, промышленности, сетевых и энергоснабжающих организаций на предмет готовности к этому климатическому сезону. При этом проводятся испытания защитного оборудования, проверка его состояния. Результаты проверок оформляются соответствующими актами.

В 2008 году проведены проверки на 28-и предприятиях Удмуртии. В результате официально зафиксировано 7 отключений электроэнергии, которые были вызваны короткими замыканиями вследствие воздействия на оборудование грозовых разрядов. Здесь не учтены отключения, вызванные косвенными последствиями гроз: повалом деревьев, градом и т.д. Объектами отключения в 5-и случаях стали ВЛ-110 кВ; в одном случае – ВЛ-220 кВ. Еще один раз объектом стала подстанция «Заречная».
Во всех случаях ответственным лицам предписано устранить выявленные технологические нарушения.   

Защита в проекте

Защита объектов капитального строительства от ударов молнии предусматривается проектной документацией. При допуске в эксплуатацию энергетических установок должностные лица Ростехнадзора обязательно рассматривают проектную документацию и проверяют объект на соответствие проекту, а также на качество выполненных электромонтажных и наладочных работ, наличие квалифицированного обслуживающего персонала. В том числе и на наличие молниезащиты объекта, установки. В процессе эксплуатации объектов может происходить ухудшение защитных свойств молниезащиты. Собственник обязан своевременно проводить профилактические работы по поддержанию своего энергетического хозяйства в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. При проведении мероприятий по контролю за техническим состоянием должностные лица Ростехнадзора оформляют предписания и накладывают административные взыскания на юридических и должностных лиц, нарушающих требования правил эксплуатации, которые снижают безопасность и надежность работы энергетических установок (объектов капитального строительства). Молниезащита предусматривается на всех объектах электроэнергетики и выполняется с достаточно высоким уровнем защиты. Для объектов ядерной энергетики надежность защиты от прямых ударов молнии принимается не ниже 0,98. К сожалению, выполнение абсолютно надежной защиты невозможно с учетом непредсказуемости параметров молнии.

Энергетики к грозовому сезону готовятся заблаговременно

Бакулев Вячеслав Иванович, заместитель генерального директора - директор филиала "Удмуртэнерго" ОАО "МРСК Центра и Приволжья"

Филиал «Удмуртэнерго» ОАО «МРСК Центра и Приволжья» готовится к прохождению грозового сезона ежегодно, перед его началом. Не исключением стал и 2008 год – все энергообъекты и оперативный персонал прошли проверку и подготовились обеспечить надежную работу в грозовых условиях.      
  
Для повышения надежности  грозозащиты энергообъектов филиала «Удмуртэнерго» энергетики выполнили целый ряд мероприятий.

Перед началом грозового сезона были проведены осмотры состояния разрядников и ограничителей перенапряжения. Произведен тепловизионный контроль ОПН и РВ. Проверено соответствие фактического расположения средств грозозащиты схемам их размещения, а также соответствие этих схем проектам.

Проверена готовность всех средств молниезащиты и защиты от перенапряжений электроустановок, зданий и сооружений, промышленных коммуникаций и распределительных устройств в соответствии с Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений и промышленных коммуникаций (СО-2004, утв. от 30.06.03г. №280 приказом Минэнего РФ). Результаты проверок оформлены актами.

Произведена проверка соединения заземлителей с заземляемыми элементами молниеотводов ОРУ 35-220 кВ, маслобаков. Проверена защищенность тросом ВЛ 35-220 кВ от прямых ударов молний и защита подстанций от волн перенапряжений, набегающих с линий.

За последние три года  в рамках технического перевооружения и реконструкции филиалом «Удмуртэнерго» выполнена замена 65,6 км грозозащитного троса на воздушных линиях электропередачи 35 -110 кВ. 

Проведена проверка надежной работы устройств релейной защиты и автоматики (АПВ, АВР) и приборов для определения мест повреждений линий электропередачи. Надо отметить, что в работе энергосистемы используются современные устройства РЗА, телекоммуникационные цифровые системы, по проектам, в которых предусматриваются обеспечение требований электромагнитной совместимости.

Подготовлен аварийный запас материалов и оборудования (ОПН, разрядники, регистраторы срабатываний). Проверено исправное состояние резерва.

В рамках мероприятий производится вырубка опасных деревьев и расчистка трасс высоковольтных линий для предотвращения их отключения из-за перекрытия на поросль при грозах. Выполнена чистка и гидрофобная смазка изоляции распределительных устройств и ВЛ, расположенных в местах с загрязненной атмосферой.

Особое место в ходе подготовки уделяется оперативному персоналу. Во всех районных электрических сетях проведены очередные инструктажи и тренировки оперативного персонала по определению мест повреждения ЛЭП и действиям линейного и ремонтного персонала в грозовых условиях. Энергетики оснащены необходимым оборудованием и индивидуальными средствами защиты.

Все мероприятия  по повышению надежности грозозащиты энергообъектов филиала «Удмуртэнерго» ОАО «МРСК Центра и Приволжья»  выполняются по утвержденным графикам.