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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Sección 2. Alcantarillado de electricidad Líneas eléctricas aéreas con tensión superior a 1 kV. Protección contra sobretensiones, puesta a tierra
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Normas para la instalación de instalaciones eléctricas (PUE) 2.5.116. Las líneas aéreas de 110-750 kV con soportes metálicos y de hormigón armado deben protegerse de la caída directa de rayos mediante cables en toda su longitud. Se permite la construcción de líneas aéreas de 110-500 kV o sus tramos sin cables: 1) en zonas con menos de 20 horas de tormenta al año y en zonas montañosas con una densidad de descarga al suelo inferior a 1,5 por 1 km2 por año; 2) en secciones de líneas aéreas en áreas con suelos poco conductivos (r> 103 Ohm m); 3) en secciones de la ruta con un espesor de pared de hielo estimado de más de 25 mm; 4) para líneas aéreas con aislamiento reforzado del cable con respecto a las partes puestas a tierra del soporte, garantizando al mismo tiempo que el número estimado de cortes por rayo de la línea corresponda al número estimado de cortes por rayo de una línea aérea del mismo voltaje con protección de cable. . El número de cortes de pararrayos para los casos indicados en los párrafos. 1-3, determinado mediante cálculo teniendo en cuenta la experiencia operativa, no debe exceder tres por año sin refuerzo de aislamiento para líneas aéreas de 110-330 kV y uno por año para líneas aéreas de 500 kV. Las líneas aéreas de 110-220 kV destinadas al suministro de energía a las instalaciones de producción y transporte de petróleo y gas deben estar protegidas de los rayos directos mediante cables en toda su longitud (independientemente de la intensidad de la actividad del rayo y la resistencia específica equivalente de la tierra). 2.5.117. La protección de los accesos de líneas aéreas a las subestaciones debe realizarse de acuerdo con los requisitos del Capítulo. 4.2. 2.5.118. Para líneas aéreas hasta 35 kV, no se requiere el uso de cables de protección contra rayos. En líneas aéreas de 6-20 kV, se recomienda instalar dispositivos de protección del aislamiento de los cables durante las descargas eléctricas de rayos. Las líneas aéreas de 110 kV sobre soportes de madera en áreas con hasta 40 horas de tormenta, por regla general, no deben protegerse con cables, y en áreas con más de 40 horas de tormenta, su protección con cables es obligatoria. En líneas aéreas de 6-20 kV sobre soportes de madera, debido a las condiciones de protección contra rayos, no se recomienda el uso de travesaños metálicos. 2.5.119. Las guirnaldas de aisladores de soportes monometálicos y de hormigón armado, así como los soportes exteriores de áreas con dichos soportes y otros lugares con aislamiento debilitado en líneas aéreas con soportes de madera, deben protegerse con dispositivos de protección que puedan usarse como pararrayos de válvulas (VR ), supresores de sobretensiones no lineales (NSL), espacios tubulares (RT) y explosores (SG). La IP instalada debe cumplir con los requisitos indicados en el Capítulo. 4.2. 2.5.120. A la hora de proteger las líneas aéreas de las sobretensiones de los rayos con cables, es necesario guiarse por lo siguiente: 1) los soportes de un solo poste de metal y hormigón armado con un cable deben tener un ángulo de protección de no más de 30º, y los soportes con dos cables, no más de 20º; 2) sobre soportes metálicos con alambres horizontales y dos cables, el ángulo de protección con respecto a los alambres externos para líneas aéreas de 110-330 kV no debe ser más de 20º, para líneas aéreas de 500 kV - no más de 25º, para líneas aéreas de 750 kV - no más de 22º. En áreas con IV o más hielo y en áreas con frecuente e intenso baile de cables para líneas aéreas de 110-330 kV, se permite un ángulo de protección de hasta 30º; 3) sobre soportes de hormigón armado y madera tipo pórtico, se permite que el ángulo de protección con respecto a los alambres más externos no supere los 30º; 4) al proteger una línea aérea con dos cables, la distancia entre ellos en el soporte no debe ser más de 5 veces la distancia vertical de los cables a los alambres, y cuando la altura de suspensión de los cables en el soporte sea mayor superior a 30 m, la distancia entre los cables no debe ser superior a 5 veces la distancia vertical entre el cable y el hilo sobre el soporte, multiplicada por un factor igual a 5,5/√h, donde h es la altura de la suspensión del cable sobre el soporte. 2.5.121. Las distancias verticales entre el cable y el hilo de la línea aérea en el centro del tramo, sin tener en cuenta su deflexión por el viento, según las condiciones de protección contra sobretensiones del rayo, no deben ser inferiores a las indicadas en la tabla. 2.5.16 y no menos que la distancia vertical entre el cable y el alambre en el soporte. Para tramos intermedios, las distancias se determinan por interpolación. Tabla 2.5.16. Las distancias más pequeñas entre el cable y el alambre en el medio del tramo.
2.5.122. La fijación de cables en todos los soportes de líneas aéreas de 220-750 kV debe realizarse mediante aisladores derivados por IP con un tamaño de al menos 40 mm. En cada tramo de anclaje de hasta 10 km de longitud, los cables deben conectarse a tierra en un punto instalando puentes especiales en el soporte del anclaje. Para tramos de anclaje más largos, el número de puntos de conexión a tierra en el tramo se selecciona de modo que con el valor más alto de la fuerza electromotriz longitudinal inducida en el cable durante un cortocircuito (cortocircuito) en la línea aérea, no se produzca una rotura del IP. . Se recomienda utilizar aisladores de suspensión de vidrio para aislar el cable. En los accesos de líneas aéreas de 220-330 kV a subestaciones con una longitud de 1 a 3 km y en los accesos de líneas aéreas de 500-750 kV con una longitud de 3-5 km, si los cables no se utilizan para selección capacitiva, derretimiento o comunicación del hielo, deben estar conectados a tierra en cada soporte (ver también 2.5.192). En líneas aéreas de 150 kV y menos, si no se proporciona el derretimiento del hielo o la organización de canales de comunicación de alta frecuencia en el cable, la fijación aislada del cable debe realizarse solo sobre soportes de anclaje de metal y hormigón armado. En zonas de líneas aéreas con sujeción de cables no aislados y una corriente de cortocircuito a tierra superior a 15 kA, así como en accesos a subestaciones, la puesta a tierra del cable debe realizarse con la instalación de un puente que pase por alto la abrazadera. . Cuando se utilizan cables para instalar canales de comunicación de alta frecuencia, se aíslan de los soportes a lo largo de toda la longitud de los canales de comunicación de alta frecuencia y se conectan a tierra en subestaciones y puntos de amplificación a través de barreras de alta frecuencia. El número de aisladores en la fijación del cable de soporte debe ser al menos dos y estar determinado por las condiciones para garantizar la confiabilidad requerida de los canales de comunicación de alta frecuencia. El número de aisladores en la fijación del cable tensor debe duplicarse en comparación con el número de aisladores en la fijación del cable de soporte. Los aisladores sobre los que está suspendido el cable deben estar puenteados mediante un vía de chispas. El tamaño del empresario individual se selecciona lo más pequeño posible de acuerdo con las siguientes condiciones: 1) la tensión de descarga del IP debe ser al menos un 20% menor que la tensión de descarga de la sujeción del cable aislante; 2) La fuente de alimentación no debe superponerse con un cortocircuito monofásico a tierra en otros soportes; 3) cuando el suministro eléctrico se ve interrumpido por la descarga de un rayo, el arco de la corriente de frecuencia industrial que lo acompaña debe autoextinguirse. En líneas aéreas de 500-750 kV, para mejorar las condiciones de autoextinción del arco de la corriente de frecuencia industrial que lo acompaña y reducir las pérdidas de electricidad, se recomienda utilizar cables cruzados. Si se prevé el derretimiento del hielo en cables de líneas aéreas, la fijación aislada de los cables se realiza a lo largo de toda el área de derretimiento. En un punto de la sección de fusión, los cables se conectan a tierra mediante puentes especiales. Los aisladores de cable están desviados por una fuente de alimentación, que debe ser mínima, soportar el voltaje de fusión y tener un voltaje de descarga menor que el voltaje de descarga de la guirnalda del cable. El tamaño de la fuente de alimentación debe garantizar la autoextinción del arco de la corriente de frecuencia industrial que la acompaña cuando se bloquea durante un cortocircuito o descargas de rayos. 2.5.123. En líneas aéreas con soportes de madera tipo pórtico, la distancia entre fases en madera debe ser al menos: 3 m - para líneas aéreas de 35 kV; 4 m - para línea aérea de 110 kV; 4,8 m - para línea aérea de 150 kV; 5 m - para línea aérea de 220 kV. En algunos casos, para líneas aéreas de 110-220 kV, si hay justificaciones (pequeñas corrientes de cortocircuito, zonas con débil actividad de rayos, etc.), se permite reducir las distancias especificadas al valor recomendado para líneas aéreas con una voltaje un paso más bajo. En soportes de madera de una sola columna, se permiten las siguientes distancias entre fases en madera: 0,75 m - para líneas aéreas de 3-20 kV; 2,5 m - para líneas aéreas de 35 kV, sujeto al cumplimiento de las distancias de los tramos de acuerdo con 2.5.94. 2.5.124. Los insertos de cables en líneas aéreas deben protegerse en ambos extremos del cable contra sobretensiones causadas por rayos mediante dispositivos de protección. La abrazadera de conexión a tierra de los dispositivos de protección, las fundas metálicas del cable y el cuerpo del acoplamiento del cable deben conectarse entre sí por el camino más corto. El terminal de tierra del dispositivo de protección debe conectarse al electrodo de tierra mediante un conductor separado. No requieren protección contra sobretensiones por rayos: 1) insertos de cable de 35-220 kV con una longitud de 1,5 km o más en líneas aéreas, protegidas por cables; 2) insertos de cables en líneas aéreas con tensión hasta 20 kV, fabricados con cables con aislamiento y funda plástica, de 2,5 km o más de longitud, y cables de otros diseños con una longitud de 1,5 km o más. 2.5.125. Para líneas aéreas que circulan a una altitud de hasta 1000 m sobre el nivel del mar, las distancias de aislamiento en el aire desde los cables vivos y los accesorios hasta las partes de los soportes conectadas a tierra no deben ser menores que las indicadas en la tabla. 2.5.17. Se permite reducir las distancias de aislamiento para sobretensiones por rayo indicadas en la Tabla. 2.5.17, siempre que el nivel general de resistencia al rayo de la línea aérea se reduzca en no más del 20%. Para líneas aéreas de 750 kV que discurran a una altitud de hasta 500 m sobre el nivel del mar, las distancias indicadas en la tabla. 2.5.17, se puede reducir en un 10% para el espacio “alambre de bucle - soporte de anclaje-esquina”, “cable tensor” y en un 5% para otros espacios. Las distancias de aislamiento más pequeñas para sobretensiones internas se dan para los siguientes valores de la multiplicidad calculada: 4,5 - para líneas aéreas de 6-10 kV; 3,5 - para líneas aéreas de 20-35 kV; 3,0 - para líneas aéreas de 110-220 kV; 2,7 - para líneas aéreas de 330 kV; 2,5 - para líneas aéreas de 500 kV y 2,1 - para líneas aéreas de 750 kV. Para otros valores más bajos del factor de sobretensión interna calculado, las distancias de aislamiento permitidas para ellos se recalculan proporcionalmente. Las distancias de aislamiento en el aire entre partes vivas y un soporte de madera que no tenga pendientes de puesta a tierra podrán reducirse en un 10%, con excepción de las distancias seleccionadas en función de la condición de ascenso seguro al soporte. Al pasar líneas aéreas en zonas montañosas, las distancias de aislamiento más pequeñas para la tensión de funcionamiento y las sobretensiones internas deben aumentarse en comparación con las indicadas en la tabla. 2.5.17 en un 1% por cada 100 m por encima de los 1000 m sobre el nivel del mar. Tabla 2.5.17. Distancia mínima de aislamiento en el aire (libre) desde las partes del soporte conductoras de corriente hasta las partes conectadas a tierra
* En el denominador - el intervalo "pelar el cable - poste del soporte de la esquina del anclaje", en el numerador - todos los intervalos, excepto el intervalo "cable - soporte" para la fase intermedia, que debe ser de al menos 480 cm. 2.5.126. Las distancias más cortas en el soporte entre los cables de la línea aérea en el lugar de su intersección durante la transposición, ramales y transición de una disposición de cables a otra no deben ser menores que las que se indican en la tabla. 2.5.18. Tabla 2.5.18. Distancia mínima entre fases sobre un soporte
* Para valores del factor de sobretensión interna calculado inferiores a 2,1, las distancias de aislamiento permitidas se recalculan proporcionalmente. 2.5.127. Los requisitos adicionales para la protección contra sobretensiones de rayos de líneas aéreas cuando se cruzan entre sí y cuando cruzan varias estructuras se dan en 2.5.229, 2.5.238, 2.5.267. 2.5.128. En líneas aéreas de doble circuito de 110 kV y superiores, protegidas por un cable, para reducir el número de descargas eléctricas de doble circuito, se permite aumentar el aislamiento de uno de los circuitos en un 20-30% en comparación con el aislamiento del otro circuito. 2.5.129. En la línea aérea debe estar conectado a tierra: 1) soportes con cable de protección contra rayos u otros dispositivos de protección contra rayos; 2) soportes metálicos y de hormigón armado de líneas aéreas de 3-35 kV; 3) soportes sobre los cuales se instalan transformadores de potencia o de medida, seccionadores, fusibles y otros dispositivos; 4) soportes metálicos y de hormigón armado de líneas aéreas de 110-500 kV sin cables y otros dispositivos de protección contra rayos, si esto es necesario en las condiciones para asegurar el funcionamiento de los relés de protección y automatización. Los postes de madera y los postes de madera con travesaños metálicos de líneas aéreas sin cables de protección contra rayos u otros dispositivos de protección contra rayos no están conectados a tierra. La resistencia de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes indicados en el párrafo 1, con una altura de hasta 50 m, no debe ser superior a la que se indica en la tabla. 2.5.19; con una altura de soporte de más de 50 m, 2 veces menor que las que figuran en la tabla. 2.5.19. En soportes de líneas aéreas de doble circuito y multicircuito, independientemente de la tensión de la línea y la altura de los soportes, se recomienda reducir la resistencia de los dispositivos de puesta a tierra 2 veces en comparación con los indicados en la tabla. 2.5.19. Se permite exceder la resistencia de puesta a tierra de algunos soportes en comparación con los valores estandarizados, si existen soportes con valores reducidos de resistencia de puesta a tierra, y el número esperado de cortes por rayo no excede los valores obtenidos cuando se cumplen los requisitos. de la Tabla 2.5.19 se cumplen. XNUMX para todos los soportes de líneas aéreas. Para apoyos de líneas aéreas de montaña situadas a altitudes superiores a 700 m sobre el nivel del mar, indicadas en la tabla. 2.5.19 los valores de resistencia a tierra se pueden aumentar 2 veces. La resistencia de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes especificados en la cláusula 2 para líneas aéreas de 3-20 kV que pasan por zonas pobladas, así como todas las líneas aéreas de 35 kV, no deben ser superiores a las indicadas en la tabla. 2.5.19: para líneas aéreas de 3-20 kV en áreas deshabitadas en suelos con una resistividad ρ de hasta 100 ohmios m - no más de 30 ohmios, y en suelos con ρ superiores a 100 ohmios m - no más de 0,3 ρ ohmios. La resistencia de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes de líneas aéreas de 110 kV y superiores, especificada en el párrafo 3, no debe ser mayor que la indicada en la tabla. 2.5.19, y para líneas aéreas de 3 a 35 kV no deben exceder los 30 ohmios. Las resistencias de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes especificados en el párrafo 4 se determinan al diseñar la línea aérea. Para líneas aéreas protegidas por cables, la resistencia de los dispositivos de puesta a tierra fabricados de acuerdo con las condiciones de protección contra rayos debe garantizarse cuando el cable está desconectado y, en otras condiciones, cuando el cable no está desconectado. La resistencia de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes de líneas aéreas debe proporcionarse y medirse a corrientes de frecuencia industrial durante el período de sus valores más altos en el verano. Se permite realizar mediciones en otros períodos con los resultados ajustados mediante la introducción de un coeficiente estacional; sin embargo, las mediciones no deben realizarse durante un período en el que el valor de la resistencia de los dispositivos de puesta a tierra se vea afectado significativamente por la congelación del suelo. El lugar donde se conecta el dispositivo de puesta a tierra al soporte de hormigón armado debe ser accesible para realizar mediciones. Tabla 2.5.19. La mayor resistencia de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes de líneas aéreas.
2.5.130. Las cimentaciones de hormigón armado para soportes de líneas aéreas de 110 kV y superiores se pueden utilizar como conductores de puesta a tierra naturales (excepción 2.5.131 y 2.5.253) cuando existe una conexión metálica entre los pernos de anclaje y el refuerzo de la cimentación y el hormigón armado no está impermeabilizado. con materiales poliméricos. El revestimiento bituminoso sobre soportes y cimientos de hormigón armado no afecta a su uso como conductores de puesta a tierra naturales. 2.5.131. Al pasar líneas aéreas de 110 kV y superiores en áreas con suelos arcillosos, francos, franco arenosos y similares con una resistividad de ρ≤1000 Ohm · m, se deben utilizar refuerzos de cimientos, soportes e hijastros de hormigón armado como conductores de puesta a tierra naturales sin tendido adicional. o en combinación con el tendido de conductores de puesta a tierra artificiales. En suelos con mayor resistividad, no se debe tener en cuenta la conductividad natural de los cimientos de hormigón armado y el valor de resistencia requerido del dispositivo de puesta a tierra debe garantizarse únicamente mediante el uso de electrodos de tierra artificiales. La resistencia requerida de los dispositivos de puesta a tierra de los soportes de líneas aéreas de 35 kV debe garantizarse mediante el uso de conductores de puesta a tierra artificiales, y en los cálculos no se debe tener en cuenta la conductividad natural de los cimientos, las partes subterráneas de los soportes y los hijastros (accesorios). 2.5.132. Para poner a tierra los soportes de hormigón armado, se deben utilizar como conductores de puesta a tierra aquellos elementos de refuerzo longitudinal tensado y no tensado de los bastidores, cuyos elementos metálicos están interconectados y pueden conectarse al electrodo de tierra. Si es necesario, se puede colocar un conductor especial como conductor de puesta a tierra dentro o fuera del rack. Los accesorios utilizados para la conexión a tierra deben satisfacer la resistencia térmica cuando fluyen corrientes de cortocircuito. Durante un cortocircuito, las varillas no deben calentarse más de 60 ºС. Además del refuerzo, se deben utilizar tirantes de soportes de hormigón armado como conductores de puesta a tierra. Los cables puestos a tierra de acuerdo con 2.5.122 y las piezas para sujetar guirnaldas de aisladores al travesaño de soportes de hormigón armado deben estar conectados de forma metálica a un descenso de puesta a tierra o refuerzo puesto a tierra. 2.5.133. La sección de cada uno de los descensos de puesta a tierra sobre el soporte de la línea aérea debe ser de al menos 35 mm2, y para descensos de un solo cable el diámetro debe ser de al menos 10 mm (sección 78,5 mm2). El número de descensos debe ser al menos dos. Para áreas con una humedad relativa anual promedio del 60% o más, así como con grados de influencia ambiental moderados y altamente agresivos, las pendientes de puesta a tierra en el punto de su entrada al suelo deben protegerse de la corrosión de acuerdo con los requisitos de la construcción. códigos y reglamentos. Si existe riesgo de corrosión de los conductores de puesta a tierra, se debe aumentar su sección transversal o utilizar conductores de puesta a tierra galvanizados. En líneas aéreas con soportes de madera, se recomienda una conexión atornillada de los descensos a tierra; sobre soportes metálicos y de hormigón armado, la conexión de los taludes de puesta a tierra se puede realizar atornillada o soldada. 2.5.134. Los conductores de puesta a tierra para soportes de líneas aéreas, por regla general, deben ubicarse a una profundidad de al menos 0,5 m, y en tierras cultivables, a 1 m. En el caso de instalar soportes en suelos pedregosos, se permite colocar conductores de puesta a tierra de vigas directamente. debajo de una capa colapsable sobre rocas con un espesor de capa de al menos 0,1 m, si el espesor de esta capa es menor o ausente, se recomienda colocar conductores de puesta a tierra a lo largo de la superficie de la roca y rellenarlos con mortero de cemento.
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