Ilmakehän ylijännite sähköverkoissa

Äkillisiä lyhytaikaisia ​​jännitteen nousuja sähköasennuksen eristyksen kannalta vaaralliseen arvoon kutsutaan ylijännite... Alkuperänsä perusteella ylijännitteitä on kahta tyyppiä: ulkoinen (ilmakehän) ja sisäinen (kytkentä).

Ilmakehäpiikit syntyvät suorista salamaniskuista sähköasennuksessa tai salamaniskuista sen välittömässä läheisyydessä. Ilmakehän ylijännitteet ovat suurin vaara sähköasennukselle, kuten suorille iskuille salama ne voivat saavuttaa 1 000 000 V ja salamavirran jopa 200 kA. Ne eivät riipu sähköasennuksen nimellisjännitteen arvosta. Ne ovat erityisen vaarallisia matalajännitteisille asennuksille, koska näissä asennuksissa jännitteisten osien väliset etäisyydet ja eristystaso ovat pienemmät kuin korkeajännitteissä.

Ilmakehän ylijännitteet jaetaan indusoituihin ja suoriin salamaniskuihin. Ensimmäinen tapahtuu salamapurkauksen aikana lähellä sähkölaitteistoa, esimerkiksi sähköasemaa tai voimajohtoa.Ylijännite syntyy ukkospilven induktiivisesta vaikutuksesta, joka on ladattu erittäin korkeaan potentiaaliin (useita miljoonia voltteja).

Suorassa salamaniskussa havaitaan ylijännitteen aiheuttavan sähkömagneettisen toiminnan lisäksi myös mekaanisia vaurioita, esimerkiksi puupylväiden tai ilmajohtojen ratapölkkyjen halkeamista.

Indusoituneet jännitteet ovat luokkaa 100 kV, mikä on merkittävästi pienempi kuin suoran salamaniskun aiheuttama ylijännite. Ne leviävät ilmajohtojen johtimia pitkin purkauksen jälkeen vaimenevien aaltojen muodossa.

Salamanisku koostuu useimmissa tapauksissa sarjasta yksittäisiä pulsseja, jotka seuraavat toisiaan. Koko purkaus kestää sekunnin kymmenesosia ja yksittäisten pulssien kesto on kymmeniä mikrosekunteja. Yksittäisten pulssien lukumäärä salamaniskun aikana voi olla 1-40.

Sähköasennusten suojaus ilmakehän ylijännitteeltä

Edellä todettiin, että ilmakehän ylijännitteet voivat nousta useisiin miljooniin voltteihin. Sähköasennusten eristys ei kestä tällaisia ​​jännitetasoja, joten se tarvitsee lisäsuojaa vaurioilta. Nämä aineet estävät sähkölaitteiden vaurioitumisen ja niitä tulee käyttää sähköasennuksissa sekä kuluttajien keskeytymättömän virransyötön lisäämiseksi että ihmisten ja eläinten suojelemiseksi.

Erityistä huomiota tulee kiinnittää 10 ja 0,4 kV ilmajohtojen sekä maaseudulla sijaitsevien kuluttajasähköasemien ylijännitesuojaukseen.

Tulipalot voivat olla vakava seuraus ylijännitteestä, erityisesti suorien salamaniskujen vuoksi. Siksi vakavinta huomiota kiinnitetään oikean ja luotettavasti toimivan suojauksen järjestämiseen ilmakehän ylijännitteeltä (tai salamansuojalta).

Ukkossuojausongelma sisältää toimenpiteitä sähköasennusten yksittäisten elementtien suojaamiseksi suorilta salamaniskuilta, sähkökoneiden ja -laitteiden eristämistä vaurioilta, aaltoaaltojen linjalta kulkevilta impulssilta. Nämä toimenpiteet tiivistyvät suojalaitteiden ja laitteiden asentamiseen, jotka ohjaavat impulssin (aallon) aaltovirrasta maahan ennen kuin aalto saavuttaa minkä tahansa asennuksen kriittisen osan ja poistaa sen käytöstä.

Siksi pääosa kaikista suojalaitteista on maadoituskytkimet. Ne on täytettävä PUE:n mukaisesti ja varmistaa luotettavan panoksen purkamisen maahan.

Ukkos-, ukkos- ja kipinänsammuttimia käytetään ensisijaisena suojavarusteena ilmakehän ylijännitettä vastaan.

Salamanvarret suuntaavat ilmakehän purkauspurkauksen itseään kohti ja vievät sen pois asennuksen virtaa kuljettavilta osilta. Keskittyneiden kohteiden (esim. sähköasemat tai muut rakenteet) suojaamiseen käytetään sauvavalonsuojaimia ja laajennettujen (esim. ilmajohtojen johtojen) suojaamiseen ajolangan salamanvarsia. Varauksen tyhjentämiseen maaperään käytetään pysäyttimiä. on asennettu ja kynttilöitä.

Asemien generaattoreiden ja muuntajien salamansuojaukseen on tarjolla joukko välineitä, jotka suojaavat sekä suorilta salamaniskuilta että johdosta putoavilta aaltoaaltoilta.

Suojaus suoria salamaniskuja vastaan ​​tarjotaan ukkosenjohtimilla ja kosketussalamalla ilmajohdon lähestymiskohdissa asemalle tai sähköasemalle. Generaattorit on suojattu linjalta putoavilta aalloilla rajoittimilla, jotka rajoittavat aallon amplitudin arvoon, joka ei ole vaarallista sähkökoneen eristyksen kannalta.

Suuria generaattoreita ei suositella kytkettäväksi suoraan lähteviin voimalinjoihin. Pienillä asemilla, jotka toimittavat sähköä kuluttajille generaattorijännitteellä, tällainen liitäntä on mahdollista asentamalla generaattoriin lisärajoittimet, joilla on parannetut ominaisuudet.

Jos generaattorit on kytketty suoraan porrasmuuntajiin, eli generaattori-muuntaja-lohkokaavion mukaan, ne eivät vaadi erityisiä suojatoimenpiteitä moniylijännitettä vastaan.

Puupylväisiin valmistetut ilmajohdot, joiden jännite on 6–35 kV, eivät vaadi erityistä ylijännitesuojaa. Niiden eristyksen salamankestävyyden takaavat puun eristävät ominaisuudet. Tässä on vain tärkeää säilyttää seuraavat vähimmäiseristysetäisyydet johtimien välillä (puussa): 0,75 m jännitteillä 6-10, 1,5 m jännitteellä 20 ja 3 m jännitteellä 35 kV.

Ilmajohtojen yksittäiset osat, joiden eristys on heikentynyt (esimerkiksi metalli- tai teräsbetonitukien avulla, ilmajohdon yhdistäminen kaapelilla jne.) on suojattu rajoittimilla tai kipinäväleillä (alhaisilla virroilla) (katso — Putken rajoittimet ja Venttiilirajoittimet). Näiden laitteiden maadoituslaitteiden resistanssi ei saa olla yli 10 ohmia.

Rajoittimet ja kipinävälit asennetaan kahden toistensa risteävän ilmajohdon tukiin tai ilmajohtimen ja viestintäjohdon risteykseen. Maadoituslaitteiden vastus ei saa olla yli 15 ohmia. Tukien maadoitusrinteiden tulee olla pulttiliitoksia ja niiden poikkileikkauksen tulee olla vähintään 25 mm2.

Sähkön palauttamiseksi ilmajohdon yläpuolelle nopeiden ohimenevien salamavikojen jälkeen käytetään johtojen automaattisia uudelleensulkulaitteita (automaattinen jälleenkytkentä). Kun automaattiset jälleenkytkimet toimivat onnistuneesti ukkossuojalaitteena, käyttäjät eivät koe sähkökatkoksia, jotka eivät ole yli 0,2 s, eikä niiden normaali toiminta häiriinny.

Kaapeliholkit on suojattu molemmista päistä rajoittimilla.

Kuluttajaverkkojen, joiden jännite on 0,38 / 0,22 kV, suojaus suoritetaan erityisen huolellisesti. Nämä verkot ovat tyypillisesti ilma-aluksia ja niiden suunnittelu on herkimmin ilmakehän jännitteille, koska ne kohoavat kaikkien muiden rakenteiden yläpuolelle ja kulkevat avoimien alueiden läpi.

Pienjänniteverkot on varustettu salamansuojalaitteilla, jotka ohjaavat impulssipurkausvirrat maahan. Näin voit suojata ihmisiä ja eläimiä, estää salaman aiheuttamat tulipalot ja niiden tunkeutumisen sisäisiin sähköjohtoihin.

Pienjänniteverkoissa kaikkien vaihejohtimien ja nollajohtimen eristimien koukkuja tai nastoja varten on liitännät ukkossuojamaadoitukseen.

Maadoitus tehdään myös tukiin, joissa on hanat taloihin tai suoraan rakennusten sisäänkäyntiin. Suojamaadoituslaitteen resistanssi ei saa ylittää 30 ohmia.

10 / 0,4 kV:n kuluttaja-asemilla ilmajohtoihin kytketyt pienjännitekäämit on suojattava rajoittimilla. Ne asennetaan mahdollisimman lähelle muuntajaa ja liitetään sähköasemien yhteiseen maadoituspiiriin. Kun muuntajan teho on 630 kVA tai enemmän, tehdään kaksi ylimääräistä suojamaadoitusta siitä ulottuville linjoille - 50 ja 100 metrin etäisyydelle sähköasemasta määritellyllä vastusarvolla.