Ilmajohtojen ukkossuojaus

Ilmajohto on sähköjärjestelmän pisin osa. Se on myös järjestelmän yleisin elementti, ja siihen iskee useimmiten salama. Sähköjärjestelmän onnettomuustilastot osoittavat, että 75-80 % ilmajohtojen hätäkatkoksista liittyy salamakatkoihin.

Salamanpurkauksen fysiikka

Salama - eräänlainen kaasupurkaus, jolla on erittäin pitkä kipinä. Salamakanavan kokonaispituus on useita kilometrejä, ja merkittävä osa tästä kanavasta sijaitsee ukkospilven sisällä.

Ukkosmyrskyn syntymiseksi ensinnäkin voimakkaat ilmavirrat ja toiseksi tarvittava ilmankosteus ukkosmyrskyjen alueella.

Ylösvirtaukset johtuvat maan pinnan viereisten ilmakerrosten kuumenemisesta ja näiden kerrosten termisesti indusoidusta lämmönvaihdosta viileämmän ilman kanssa suurilla korkeuksilla.

Pilveen muodostuu useita toisistaan ​​eristyneitä varauskertymiä (pilven alaosaan kerääntyy negatiivisen polariteetin varauksia), salama on yleensä moninkertainen, ts. koostuu useista yksittäisistä purkauksista, jotka kehittyvät samaa reittiä pitkin.

Varauksen erottumisen tarkka mekanismi ukkospilvessä on edelleen suurelta osin epäselvä. Havainnot kuitenkin osoittavat, että varauksen erottuminen osuu samaan aikaan vesipisaroiden jäätymisen kanssa pilvessä.

Salman aiheuttamien ilmajohtojen katkosten sallittu määrä

Esiselvitys osoittaa, että ilmajohtoja on mahdotonta tehdä täysin salamankestäväksi... On tietoisesti oletettava, että ilmajohtoja suljetaan rajoitettu määrä vuodessa. Voimalinjojen ukkossuojauksen tehtävänä on minimoida ukkoskatkosten määrä.

Ilmajohtojen keskeytysten ja lisäseisokkien sallittu määrä vuodessa määräytyy ehtojen mukaan:

a) luotettava virransyöttö kuluttajille,

b) ilmajohtoihin kulkevien kytkinten luotettava toiminta ja se lasketaan kaavalla:

missä nadditional — sallittujen sähkökatkosten lukumäärä linjalla vuodessa nadd ≤ 0,1 redundanssin puuttuessa ja nadd ≤ 1, jos redundantti on saatavilla), β - APV onnistumisprosentti 0,8-0,9 linjoille 110 kV ja korkeampi metalli- ja teräsbetonituilla.

Automaattinen uudelleensulkija (AR) voi pitää linjan toiminnassa, koska kaaritukien eristyshäiriöt ovat melko harvinaisia. Tässä tapauksessa salamaniskuun ei liity sähkökatkoa.Jos automaattinen uudelleenkytkentä epäonnistuu, sähköjohto sammuu kokonaan.

On huomattava, että automaattisen uudelleensulkemisen toistuva käyttö vaikeuttaa katkaisijoiden toimintaa, mikä tässä tapauksessa vaatii poikkeuksellista tarkistusta. Tämän perusteella on sallittu nadditional shutdown = 1 - 4 kytkimien tyypistä riippuen. Kriittisillä radoilla tätä matkojen määrää tulisi vähentää.

Arvioitu salamaniskujen määrä ilmajohtoihin

Odotettu salamakatkosten määrä linjalla määräytyy pääasiassa salaman toiminnan voimakkuuden mukaan linjan reitin alueella. Keskimääräisten lukujen perusteella on yleisesti hyväksyttyä, että 0,067 salamaniskua tapahtuu 1 km:n etäisyydellä maan pinnasta yhdessä ukkostunnissa... Ottaen huomioon, että viiva kerää kaikki iskut 6h leveältä kaistalta (h on salaman keskimääräinen korkeus). kaapelin ripustus tai kaapeli), salamaniskujen lukumäärä N:n pituiseen linjaan vuodessa on

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

missä n on ukkosmyrskytuntien lukumäärä vuodessa.

Päällekkäisyyksien määrä ilmajohtojen eristyksessä määräytyy kaavan mukaan

ntape = n NS Pkangas,

missä Pln — johdon eristyksen päällekkäisyyden todennäköisyys tietyllä salamavirralla.

Jokaiseen impulssieristyksen päällekkäisyyteen ei liity linjan katkaisua, koska laukaisu vaatii impulssikaarin kulkua syöttökaareen. Siirtymistodennäköisyys riippuu monista tekijöistä, ja teknisissä laskelmissa se on tapana määrittää käyttöjännitteen gradientilla limitysreitillä EСр = Urob / Lband, kV / m.

Puutukien linjoille, joissa on pitkät ilmavälit, pulssikaareen h siirtymisen todennäköisyys määritetään kaavalla

Metalli- ja teräsbetonituilla olevilla linjoilla h = 0,7 verkkojännitteellä 220 kV asti ja h = 1,0 nimellisjännitteellä 330 kV ja enemmän.

Kerrotaan nlent kertoimella η, voidaan laskea odotettu salamaniskujen määrä linjalle vuodessa

Insinöörikäytännössä käytetään yleensä tiettyä linjakatkojen määrää n Katkojen lukumäärää 100 kilometriä linjaa kohti, joka kulkee alueen läpi, jossa on 30 tuntia ukkosmyrskyjä vuodessa:

Voit vähentää salamaniskujen määrää linjalla seuraavasti:

• eristyksen päällekkäisyyden todennäköisyyden vähentäminen salamaniskun aikana, mikä yleensä saavutetaan metallituilla varustetuissa ilmajohdoissa ripustamalla ukkosenjohtimet ajolangalle ja tarjoamalla tukien ja kaapeleiden pieni impulssimaadoitusvastus,

• pidentää limityspolkua alhaisella käyttöjännitegradientilla, mikä pienentää impulssikaaren tehokaaren siirtymän kerrointa h. Jälkimmäinen suoritetaan puisilla tuilla varustetuilla ilmajohdoilla.

Salamansuojauksen vaikutus

Ilman sähköjohdot metallituilla (teräsbetoni) ilman maadoitusjohtoa.

Kun lanka osuu iskukohtaan, resistanssi, joka on yhtä suuri kuin puolet Z-johtimen ominaisimpedanssista, kytkeytyy päälle.