Atmosfärisk överspänning i elektriska nät

Plötsliga kortvariga spänningar stiger till ett värde som är farligt för isoleringen av en elektrisk installation kallas överspänning... Genom sitt ursprung är överspänningar av två typer: extern (atmosfärisk) och intern (omkoppling).

Atmosfäriska överspänningar uppstår vid direkta blixtnedslag i en elektrisk installation eller från blixtnedslag i dess omedelbara närhet. Atmosfäriska överspänningar utgör den största faran för en elektrisk installation, som vid direkta stötar blixt de kan nå 1 000 000 V, med en blixtström på upp till 200 kA. De beror inte på värdet på den elektriska installationens nominella spänning. De är särskilt farliga för installationer med lägre spänning, eftersom avstånden mellan spänningsförande delar och isoleringsnivån i dessa installationer är lägre än i högspänningar.

Atmosfäriska överspänningar är uppdelade i inducerade och direkta blixtnedslag. Den första inträffar vid en blixtladdning nära en elektrisk installation, till exempel en transformatorstation eller kraftledning.Överspänningen genereras av den induktiva effekten av ett åskmoln laddat till en mycket hög potential (flera miljoner volt).

Vid ett direkt blixtnedslag observeras, förutom att den elektromagnetiska verkan orsakar överspänning, även mekaniska skador, till exempel splittring av trästolpar eller luftledningsslipers.

De inducerade överspänningarna är i storleksordningen 100 kV, vilket är betydligt mindre än den överspänning som orsakas av ett direkt blixtnedslag. De fortplantar sig längs luftledningsledarna efter urladdningen i form av evanescenta vågor.

Ett blixtnedslag består i de flesta fall av en serie individuella pulser som följer på varandra. Hela urladdningen varar i tiondelar av en sekund, och de individuella pulserna har varaktigheter på tiotals mikrosekunder vardera. Antalet individuella pulser under ett blixtnedslag kan vara från 1 till 40.

Skydd av elektriska installationer från atmosfärisk överspänning

Det noterades ovan att atmosfäriska överspänningar kan nå flera miljoner volt. Isoleringen av elektriska installationer tål inte sådana spänningsnivåer, så den behöver ytterligare skydd mot skador. Dessa medel förhindrar skador på elektrisk utrustning och bör användas i elektriska installationer både för att öka den oavbrutna strömförsörjningen till konsumenterna och för att skydda människor och djur.

Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt överspänningsskydd av 10 och 0,4 kV luftledningar, samt konsumenttransformatorstationer belägna på landsbygden.

Bränder kan vara en allvarlig följd av överspänning, särskilt på grund av direkta blixtnedslag. Därför ägnas den största uppmärksamheten åt att organisera ett korrekt och tillförlitligt fungerande skydd mot atmosfärisk överspänning (eller åskskydd).

Problemet med åskskydd inkluderar åtgärder för att skydda enskilda delar av elektriska installationer från direkta blixtnedslag, isolering av elektriska maskiner och enheter från skador, från impulser som passerar från linjen av överspänningsvågor. Dessa åtgärder kokar ner till installation av skyddsanordningar och anordningar som avleder en impuls (våg) från en våg ned i marken innan vågen når något kritiskt element i installationen och avaktiverar den.

Därför är huvuddelen av alla skyddsanordningar jordningsbrytare. De måste uppfyllas i enlighet med PUE och ge tillförlitlig urladdning av laddningen till marken.

Blixtavledare, avledare och gnistavledare används som primär skyddsutrustning mot atmosfärisk överspänning.

Blixtstången riktar den atmosfäriska urladdningen mot sig själva och tar bort den från installationens strömförande delar. För att skydda koncentrerade föremål (till exempel transformatorstationer eller andra strukturer) används blixtstångsstång, och för att skydda förlängda sådana (till exempel luftledningsledningar) används kontakttrådsblixtledare. För att dränera laddningen i marken, avledare är installerade och ljus.

För åskskydd av stationsgeneratorer och transformatorer tillhandahålls en uppsättning medel för både skydd mot direkta blixtnedslag och överspänningsvågor som faller från ledningen.

Skydd mot direkta blixtnedslag tillhandahålls av blixtstång och kontaktblixt vid luftledningens närmande till stationen eller transformatorstationen. Generatorer är skyddade från vågor som faller från linjen med begränsare som begränsar vågens amplitud till ett värde som inte är farligt för isoleringen av en elektrisk maskin.

Stora generatorer rekommenderas inte direktanslutna till utgående kraftledningar. För små stationer som levererar el till konsumenter vid generatorspänning är en sådan anslutning möjlig med ytterligare installation av speciella begränsare med förbättrade egenskaper till generatorn.

Om generatorerna är anslutna direkt till stegtransformatorerna, det vill säga enligt generator-transformatorblockschemat, kräver de inga speciella skyddsåtgärder mot polyöverspänning.

Luftledningar med en spänning på 6 — 35 kV, gjorda på trästolpar, kräver inget särskilt överspänningsskydd. Blixtmotståndet hos deras isolering tillhandahålls av träets isolerande egenskaper. Här är det bara viktigt att hålla följande minsta isoleringsavstånd mellan ledningar (i trä): 0,75 m för spänningar 6-10, 1,5 m för spänning 20 och 3 m för spänning 35 kV.

Enskilda sektioner av luftledningar med försvagad isolering (till exempel genom att använda metall- eller armerad betongstöd, ansluta luftledningen med en kabel, etc.) skyddas av avledare eller gnistgap (vid låga strömmar) (se — Rörspärrar och Ventilspärrar). Motståndet hos dessa enheters jordningsenheter bör inte vara mer än 10 ohm.

Begränsare och gnistgap är installerade på stöden av två luftledningar som korsar varandra eller vid korsningen av en luftledning med en kommunikationsledning. Motståndet hos jordningsanordningarna här bör inte vara högre än 15 ohm. Jordningssluttningarna på stöden måste ha en skruvförband och deras tvärsnitt måste vara minst 25 mm2.

För att återställa ström över luftledningen efter snabba övergående blixtfel används automatiska återstängningsanordningar (automatisk återstängning) av ledningarna. Med den framgångsrika driften av automatiska återförslutningar som en blixtskyddsanordning kommer användarna inte att känna ett strömavbrott som inte kommer att vara mer än 0,2 s, och deras normala drift kommer inte att störas.

Kabelförskruvningarna är skyddade i båda ändar med stopp.

Skyddet av konsumentnätverk med en spänning på 0,38 / 0,22 kV utförs särskilt noggrant. Dessa nätverk är vanligtvis flygplan och deras design är mest mottagliga för atmosfäriska överspänningar eftersom de höjer sig över alla andra strukturer och passerar genom öppna områden.

Lågspänningsnät är utrustade med åskskyddsanordningar som avleder impulsurladdningsströmmar till jord. Detta gör att du kan skydda människor och djur, förhindra bränder orsakade av blixtnedslag och deras penetration in i interna elektriska ledningar.

I lågspänningsnätverk tillhandahålls anslutningar till åskskyddsjordning för krokar eller stift av isolatorer för alla fasledare och nollledaren.

Jordning tillhandahålls även på stöd med trådkranar till hus eller direkt vid entréer till byggnader. Resistansen hos den skyddande jordningsanordningen får inte överstiga 30 ohm.

I 10 / 0,4 kV förbrukarstationer måste lågspänningslindningar anslutna till luftledningar skyddas av avledare. De installeras så nära transformatorn som möjligt och är anslutna till transformatorstationernas gemensamma jordkrets. När transformatorns effekt är 630 kVA och mer, görs ytterligare två skyddsjordar längs linjerna som sträcker sig från den - på 50 och 100 m från transformatorstationen med det specificerade motståndsvärdet.