Надійність захисту підстанцій від перенапруг повинна бути значно вище надійності захисту ліній, оскільки збитки від пошкодження тут значно більше, а рівень ізоляції нижче. Основні принципи захисту обладнання підстанцій зводяться до наступного:
- захист від прямих ударів блискавки стрижневими громовідводи;
- захист обладнання від хвиль, що приходять з лінії, за допомогою розрядників або ОПН;
- захист підходів ліній від прямих ударів блискавки.
Зони захисту блискавковідводів визначені дослідним шляхом виходячи з того, що імовірність прориву блискавки в об'єкт, що захищається не перевищує 0.05 (одне влучення прямого удару з двадцяти ударів), іноді - 0.005.
Для успішного захисту обладнання від хвиль. набігаючих з лінії, розрядник повинен мати пробивну і залишається напруга нижче допустимого на об'єкті, що підлягає на деяку величину, звану інтервалом координації, який повинен становити не менше 15% рівня допустимого напруги. Особливістю перенапруг на підстанції є їх істотна залежність від крутизни фронту хвилі, що набігає і слабка залежність від амплітуди хвилі, що набігає. Амплітуда впливає лише на величину залишається напруги, слабо мінливого завдяки пологої вольтамперної характеристиці нелінійного резистора розрядника або ОПН. Величина перенапруги залежить від крутизни набігає хвилі тому, що при проходженні хвилі від об'єкта до розрядника (якщо об'єкт виявився першим по ходу хвилі) і зворотної хвилі від спрацював розрядника до об'єкта підйом напруги на об'єкті за час подвійного пробігу прямо визначається швидкістю наростання напруги падаючої хвилі.
При просуванні хвилі вздовж лінії фронт хвилі згладжується (подовжується) за рахунок імпульсної корони, втрат в землі і в проводах, тому виконують захист підходів ліній від прямих ударів блискавки на певній довжині (рис. 9.7), що до того ж знижує величину струму в розрядниках підстанції. Кількість і місця установки ОПН і розрядників вибирають так, щоб відстань між розрядниками і захищеними об'єктами не перевищували безпечної величини (від 30 м до 150 м для різних випадків).
Малюнок 9.7 - Схема захищеного підходу лінії електропередачі
При захисті підходу лінії грозозащітние.Подвесние троси підвішують навіть в разі їх відсутності на інших ділянках лінії, трос заземлюють на кожній опорі, а опір заземлення опори витримують на рівні не більше 10-20 Ом. На початку підходу встановлюють трубчастий розрядник, що сприяє обмеженню амплітуди струму в розряднику підстанції. Другий трубчастий розрядник Рт2 призначений для захисту вимикача. На підстанціях напруг 110-220 кВ зазвичай встановлюють один комплект розрядників на кожну систему шин. Довжина захищається підходу становить зазвичай 1-2 км.
Підстанції напругою 3..20 кВ мають зазвичай кабельні вводи, оскільки підвести до підстанції велике число повітряних ліній складно. Узагальнена схема захисту від перенапруг такої підстанції показана на рис. 9.8.
Малюнок 9.8 - Узагальнена схема захисту підстанції 3-20 кВ
Наявність кабельної вставки на вході такий підстанції зазвичай не забезпечує достатньої грозоупорності підстанції через неминучих багаторазових відображень хвиль в кабельної лінії. Тому в місці з'єднання повітряної лінії з кабельної встановлюють вентильний або трубчастий розрядник для обмеження хвилі, що приходить. Вентильний розрядник в кінці кабелю встановлюється через можливість пошкодження кабельної муфти через подвоєння хвилі при відключеному вимикачі.