Elektros oro linijų apsauga nuo žaibo

Oro linija yra ilgiausias elektros sistemos elementas. Tai taip pat yra labiausiai paplitęs sistemos elementas, į kurį dažniausiai patenka žaibas. Elektros sistemų avarijų statistika rodo, kad 75-80% elektros oro linijų avarinių gedimų yra susiję su žaibo gedimais.

Žaibo iškrovos fizika

Žaibas – labai ilgo kibirkštinio ilgio dujų išlydžio tipas. Bendras žaibo kanalo ilgis siekia kelis kilometrus, o nemaža šio kanalo dalis yra perkūnijos debesies viduje.

Kad perkūnija kiltų, pirma, stiprūs pakilimai ir, antra, būtina oro drėgmė perkūnijos zonoje.

Viršutinė srovė atsiranda dėl oro sluoksnių, besiribojančių su žemės paviršiumi, įkaitimo ir termiškai sukelto šių sluoksnių šilumos mainų su vėsesniu oru dideliame aukštyje.

Debesyje susidaro kelios krūvių sankaupos, izoliuotos viena nuo kitos (apatinėje debesies dalyje kaupiasi neigiamo poliškumo krūviai), žaibai dažniausiai būna daugialypiai, t.y. susideda iš kelių pavienių iškrovų, besivystančių tuo pačiu keliu.

Tikslus krūvio atskyrimo mechanizmas griaustinio debesyje vis dar iš esmės neaiškus. Tačiau stebėjimai rodo, kad krūvio atsiskyrimas sutampa su vandens lašelių užšalimu debesyje.

Leidžiamas elektros oro linijų pertrūkių skaičius dėl žaibo

Galimybių studija rodo, kad oro linijų neįmanoma padaryti visiškai atsparių žaibai... Turime sąmoningai manyti, kad oro linijos bus uždaromos ribotą skaičių kartų per metus. Elektros linijų apsaugos nuo žaibo užduotis – kuo labiau sumažinti žaibo trukdžių skaičių.

Leidžiamas oro linijų sustabdymo per metus ir papildomo išjungimo skaičius nustatomas pagal sąlygas:

a) patikimas energijos tiekimas vartotojams,

b) patikimas jungiklių, einančių į oro linijas, veikimas ir apskaičiuojamas pagal formulę:

kur mažiausias — leistinų linijos maitinimo nutraukimų skaičius per metus nadd ≤ 0,1, jei nėra perteklinio pertekliaus, ir nadd ≤ 1, jei yra perteklinis, β — APV sėkmės rodiklis, lygus 0,8-0,9 110 kV linijoms ir aukščiau ant metalinių ir gelžbetoninių atramų.

Automatinis atjungiklis (AR) gali palaikyti liniją, nes lankinių atramų izoliacijos gedimo atvejai yra gana reti. Tokiu atveju žaibo smūgis nebus lydimas elektros energijos tiekimo nutraukimo.Sugedus automatiniam pakartotiniam prijungimui, elektros linija bus visiškai išjungta.

Pažymėtina, kad dažnas automatinio pakartotinio uždarymo naudojimas apsunkina grandinės pertraukiklių veikimą, o tai šiuo atveju reikalauja ypatingos peržiūros. Remiantis tuo, leidžiamas papildomas išjungimas = 1–4, priklausomai nuo jungiklių tipo. Kritinių linijų atveju šis reisų skaičius turėtų būti sumažintas.

Numatomas žaibo smūgių į oro linijas skaičius

Numatomą žaibo gedimų skaičių linijoje daugiausia lemia žaibo aktyvumo intensyvumas linijos trasos zonoje. Remiantis vidutiniais skaičiais, visuotinai priimta, kad 0,067 žaibo trenkia 1 km atstumu nuo žemės paviršiaus per vieną perkūnijos valandą... Atsižvelgiant į tai, kad linija surenka visus smūgius iš 6h pločio juostos (h yra vidutinis audros aukštis). kabelio pakaba arba kabelis), N žaibo smūgių į l ilgio liniją skaičius per metus yra

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

čia n yra perkūnijos valandų skaičius per metus.

Oro linijų izoliacijos persidengimų skaičius nustatomas pagal formulę

ntape = n NS šluostė,

čia Pln — linijos izoliacijos persidengimo tikimybė esant tam tikrai žaibo srovei.

Ne kiekvieną impulsų izoliavimo persidengimą lydi linijos išjungimas, nes norint išjungti, impulso lankas turi praeiti į maitinimo lanką. Perėjimo tikimybė priklauso nuo daugelio veiksnių, o inžineriniuose skaičiavimuose įprasta ją nustatyti pagal darbinės įtampos gradientą išilgai persidengimo kelio EСр = Urob / Lband, kV / m.

Linijų ant medinių atramų su ilgais oro tarpais tikimybė pereiti prie impulsinio lanko h nustatoma pagal formulę

Linijose ant metalinių ir gelžbetoninių atramų h = 0,7, kai linijos įtampa iki 220 kV ir h = 1,0, kai vardinė įtampa 330 kV ir daugiau.

Padauginus nlent iš koeficiento η, galima apskaičiuoti numatomą žaibo smūgių linijoje skaičių per metus

Inžinerinėje praktikoje dažniausiai naudojamas konkretus linijos pertrūkių skaičius nNutrūkimų skaičius 100 km linijos, einančios per zoną, kurioje per metus būna 30 valandų perkūnijos:

Norėdami sumažinti žaibo smūgių į liniją skaičių, galite:

• sumažinti izoliacijos persidengimo tikimybę žaibo metu, kas paprastai pasiekiama elektros oro linijose su metalinėmis atramomis, pakabinant žaibolaidžius nuo kontaktinio laido ir užtikrinant mažą atramų ir kabelių impulsinę įžeminimo varžą,

• pratęsti persidengimo kelią naudojant žemą darbinės įtampos gradientą, kuris sumažina impulso lanko ir galios lanko perėjimo koeficientą h. Pastaroji atliekama ant oro linijų su medinėmis atramomis.

Apsaugos nuo žaibo efektas

Elektros oro linijos ant metalinių (gelžbetoninių) atramų be įžeminimo laido.

Kai laidas atsitrenkia į smūgio tašką, įjungiama varža, lygi pusei Z laido būdingosios varžos.