Укрощение стихии: как электростанции СГК переживают летние грозовые фронты

Как отобрать электричество у облаков

На всех ТЭЦ и ГРЭС спроектированы свои системы молниезащиты — это группа молниеотводов с зонами покрытия.


 С тех пор в конструкции принципиально ничего не поменялось. Классический промышленный молниеотвод состоит из трех элементов:
• молниеприемник — стальной стержень, принимающий удар;
• токоотвод — толстый проводник, по которому ток идет вниз;
• заземлитель — металлическая сетка и штыри, закопанные в грунт.

Один стержень защищает конусообразное пространство вокруг себя. Если рассчитать радиус, условное правило гласит: радиус защиты одиночного молниеотвода на уровне земли примерно равен его высоте.

ГРЭС под защитной аркой

Например, Беловская ГРЭС СГК, одна из самых крупных по установленной электрической мощности электростанций Кузбасса , находится под надежным «зонтом» из нескольних десятков молниеотводов, защищающих стратегическое оборудование. Высота отдельно стоящих молниеотводов на ГРЭС составляет в среднем от 20 до 40 метров.

Вся площадь станции разбита на секторы. Каждая точка Беловской ГРЭС попадает в зону двойного или многократного покрытия. Это значит, что, если грозовой разряд устремится к земле, его гарантированно перехватит один из ближайших защитных стержней.

Молниеотводы концентрируют в зонах повышенного риска. Так, максимальная плотность защиты сосредоточена вокруг трансформаторных подстанций, блочных трансформаторов и главного корпуса ГРЭС. Далее — угольный склад и топливоподача: эти объекты относятся к зонам повышенной пожароопасности и взрывоопасности из-за угольной пыли. Здесь молниеотводы устанавливают обособленно по периметру, чтобы исключить малейшую вероятность искры вблизи топлива. Плюс — мазутное хозяйство: зоны хранения резервного жидкого топлива защищаются по высшей категории надежности с выносными изолированными мачтами.  Стоящие рядом мачты образуют общую защитную «арку», надежно закрывающую от молний огромные площади между ними.

Сила притяжения

Отрытое распределительное устройство (ОРУ) — это критически важный узел, где распределяется сверхвысокое напряжение (110, 220 и 500 кВ). Из-за обилия металла и высоких порталов ОРУ сильно притягивает молнии. На ОРУ Беловской ГРЭС используются комбинированные молниеотводы. Это десятки стальных шпилей (громоотводов-надстроек), которые установлены на вершинах железобетонных или металлических опор для проводов. Конструкция жестко интегрирована с заземляющим контуром ОРУ. Дополнительно над отходящими ЛЭП натягивают грозозащитные тросы — стальные канаты, которые принимают на себя удар молнии по всей длине линий.

Самые высокие точки Беловской ГРЭС — три дымовые трубы, каждая — по 150 метров. На каждой трубе установлены стальные шпили-молниеприемники, объединенные в общее кольцо. По всей высоте 150-метрового ствола трубы спускается мощный токоотвод, надежно прикрепленный к ходовым лестницам или конструкции трубы, который уходит глубоко в землю.

Выше дымовой трубы

На Ново-Кемеровской ТЭЦ установлено 45 молниеотводов. Более насыщенные молниеотводами места — это тоже распределительные устройства. Часть зоны ОРУ-110 кВ покрывается грозотросами линий электропередач, другая часть попадает в зоны защиты от молниеотводов, установленных на крыше зданий зарытого распределительного устройства (ЗРУ-110 кВ). Молниеотводы стоят также на крыше главного корпуса, на дымовых трубах и на градирнях, газовом распределительном пункте и масло-мазутном хозяйстве.

Самое высокое сооружение на станции — это 150-метровая дымовая труба №5. На ней на самом верху оголовка установлены штыревые молниеотводы высотой около 6 метров. Получается, самый высокий молниеотвод Ново-Кемеровской ТЭЦ — 156 метров.

Естественный молниеотвод

На территории Кемеровской ГРЭС находится 36 молниеотводов. Половина из них — на открытом распределительном устройстве. Заземляющие шпили есть также на пункте распределения газа, трансформаторной башне, заправочной станции, рядом с мазутными и масляными баками, кислородной станцией.

На Кемеровской ТЭЦ, где территория более компактная, установлено 14 молниеотводов. Они распределены так, чтобы обеспечить сплошную зону защиты. Высота молниеотводов — до 46 метров, чтобы покрыть площадь всех зданий и сооружений ТЭЦ. А вот дымовые трубы Кемеровской ТЭЦ без молниезащитных шпилей, так как они выполнены из метала и являются естественным молниеотводом.

Грозовой сезон: готовность №1

Ежегодно перед грозовым сезоном, обычно это с середины апреля-мая, на всех электростанциях происходит проверка состояния молниеприемников.

В проверку входит визуальный осмотр, измерение сопротивления заземления и контроль целостности проводников. Специальными измерительными приборами тестируют сопротивление заземляющего контура. Если нарушилась связь токоотвода молниеприёмника с заземлителем, тогда система не может быть допущена к эксплуатации. 

Молнии залетали?

Как объясняют сотрудники электрических цехов ТЭЦ и ГРЭС, попадание молний в элементы защиты во время сильных гроз случаются. Дымовые трубы и высотные мачты ОРУ могут принимать на себя разряды по нескольку раз за лето.

Однако для персонала и оборудования эти события, как правило, проходят незаметно: автоматика не фиксирует сбоев, свет в домах жителей Кузбасса не гаснет, а колоссальная энергия стихии за доли секунды уходит в землю, подтверждая безупречность инженерной мысли и эффективность систем молниезащиты ТЭЦ и ГРЭС.