Atmosferski prenapon u električnim mrežama

Iznenadni kratkotrajni porasti napona do vrijednosti opasne za izolaciju električne instalacije nazivaju se prenapona... Po svom podrijetlu prenaponi su dvije vrste: vanjski (atmosferski) i unutarnji (preklopni).

Atmosferski udari nastaju od izravnih udara groma u električnu instalaciju ili od udara groma u njezinoj neposrednoj blizini. Najveću opasnost za električnu instalaciju predstavljaju atmosferski prenaponi, kao i kod izravnih udara munja mogu doseći 1.000.000 V, uz struju munje do 200 kA. Ne ovise o vrijednosti nazivnog napona električne instalacije. Osobito su opasni za instalacije nižeg napona, jer su u tim instalacijama razmaci između dijelova pod naponom i razina izolacije manji nego kod visokih napona.

Atmosferski prenaponi se dijele na inducirane i izravne udare groma. Prvi se događa tijekom pražnjenja groma u blizini električne instalacije, na primjer trafostanice ili dalekovoda.Prenapon se stvara induktivnim učinkom grmljavinskog oblaka nabijenog na vrlo visok potencijal (nekoliko milijuna volti).

U slučaju izravnog udara groma, osim elektromagnetskog djelovanja koje uzrokuje prenapon, uočavaju se i mehanička oštećenja, primjerice cijepanje drvenih stupova ili pragova dalekovoda.

Inducirani prenaponi su reda veličine 100 kV, što je znatno manje od prenapona uzrokovanog izravnim udarom munje. Oni se nakon pražnjenja šire duž vodiča nadzemnog voda u obliku evanescentnih valova.

Udar groma se u većini slučajeva sastoji od niza pojedinačnih impulsa koji slijede jedan za drugim. Cjelokupno pražnjenje traje desetinke sekunde, a pojedinačni impulsi imaju trajanje od nekoliko desetaka mikrosekundi. Broj pojedinačnih impulsa tijekom udara groma može biti od 1 do 40.

Zaštita električnih instalacija od atmosferskog prenapona

Gore je navedeno da atmosferski prenaponi mogu doseći nekoliko milijuna volti. Izolacija električnih instalacija ne može izdržati takve razine napona, pa ju je potrebna dodatna zaštita od oštećenja. Ova sredstva sprječavaju oštećenja električne opreme i trebaju se koristiti u električnim instalacijama kako za povećanje neprekidnog napajanja potrošača tako i za zaštitu ljudi i životinja.

Posebnu pozornost treba obratiti na zaštitu od prenapona nadzemnih vodova 10 i 0,4 kV, kao i trafostanica potrošača u ruralnim područjima.

Požari mogu biti ozbiljna posljedica prenapona, osobito zbog izravnih udara groma. Stoga se najozbiljnija pažnja posvećuje organizaciji ispravne i pouzdano funkcionalne zaštite od atmosferskog prenapona (ili zaštite od groma).

Problem zaštite od munje uključuje mjere zaštite pojedinih elemenata električnih instalacija od izravnih udara groma, izolaciju električnih strojeva i uređaja od oštećenja, od impulsa koji prolaze iz linije udarnih valova. Ove mjere svode se na ugradnju zaštitnih uređaja i uređaja koji odvraćaju impuls (val) od udara u tlo prije nego val dođe do bilo kojeg kritičnog elementa instalacije i onesposobi ga.

Stoga su glavni dio svih zaštitnih uređaja uzemljivači. Moraju se ispuniti u skladu s PUE i osigurati pouzdano pražnjenje naboja u zemlju.

Kao primarna zaštitna oprema od atmosferskog prenapona koriste se odvodnici munja, odvodnici i iskrišta.

Gromobrani usmjeravaju atmosfersko pražnjenje prema sebi, odvodeći ga dalje od strujnih dijelova instalacije. Za zaštitu koncentriranih objekata (na primjer, trafostanica ili drugih objekata) koriste se štapni gromobrani, a za zaštitu proširenih (na primjer, nadzemnih vodova) koriste se gromobrani s kontaktnom žicom.Za odvod naboja u zemlju, odvodnici postavljaju se i svijeće.

Za zaštitu od groma generatora i transformatora stanica predviđen je set sredstava za zaštitu od izravnog udara groma i od udarnih valova koji padaju s voda.

Zaštita od izravnog udara groma ostvaruje se gromobranima i kontaktnom munjom na prilazima nadzemnog voda kolodvoru ili trafostanici. Generatori su zaštićeni od valova koji padaju s voda limiterima koji ograničavaju amplitudu vala na vrijednost koja nije opasna za izolaciju električnog stroja.

Ne preporučuje se izravno spajanje velikih generatora na odlazne vodove. Za male stanice koje opskrbljuju potrošače električnom energijom na generatorskom naponu, takav priključak je moguć uz dodatnu ugradnju posebnih graničnika s poboljšanim karakteristikama na generator.

Ako su generatori spojeni izravno na pojačane transformatore, odnosno prema blok shemi generator-transformator, ne zahtijevaju posebne mjere zaštite od poliprenapona.

Nadzemni vodovi napona 6 — 35 kV, izvedeni na drvenim stupovima, ne zahtijevaju posebnu zaštitu od prenapona. Otpornost njihove izolacije na munje osigurana je izolacijskim svojstvima drva. Ovdje je jedino važno održavati sljedeće minimalne izolacijske udaljenosti između žica (u drvu): 0,75 m za napone 6-10, 1,5 m za napon 20 i 3 m za napon 35 kV.

Pojedinačni dijelovi nadzemnih vodova s ​​oslabljenom izolacijom (na primjer, upotrebom metalnih ili armiranobetonskih nosača, povezivanjem nadzemnih vodova kabelom itd.) zaštićeni su odvodnicima ili iskrištima (pri niskim strujama) (vidi - Ograničenja cijevi i Ograničivači ventila). Otpor uređaja za uzemljenje ovih uređaja ne smije biti veći od 10 ohma.

Ograničivači i iskrišta postavljaju se na nosače dvaju nadzemnih vodova koji se međusobno križaju ili na sjecištu nadzemnog dalekovoda s komunikacijskim vodom. Otpor uređaja za uzemljenje ovdje ne smije biti veći od 15 ohma. Kosine uzemljenja nosača moraju imati vijčani spoj, a njihov presjek mora biti najmanje 25 mm2.

Za ponovno uspostavljanje napajanja iznad nadzemnog voda nakon brzih prolaznih grmljavinskih kvarova koriste se uređaji za automatsko ponovno uključivanje (automatsko ponovno uključivanje) vodova. Uspješnim radom automatskih reklozera kao uređaja za zaštitu od udara groma, korisnici neće osjetiti prekid napajanja koji neće biti duži od 0,2 s, te neće biti poremećen njihov normalan rad.

Kabelske uvodnice su na oba kraja zaštićene graničnicima.

Zaštita potrošačkih mreža s naponom od 0,38 / 0,22 kV provodi se posebno pažljivo. Ove mreže su obično zračne i njihov je dizajn najosjetljiviji na atmosferske udare jer se uzdižu iznad svih ostalih struktura i prolaze kroz otvorena područja.

Niskonaponske mreže opremljene su uređajima za zaštitu od munje koji odvode impulsne struje pražnjenja u zemlju. To vam omogućuje da zaštitite ljude i životinje, spriječite požare uzrokovane gromom i njihov prodor u unutarnje električne žice.

U niskonaponskim mrežama priključci na gromobransko uzemljenje predviđeni su za kuke ili klinove izolatora svih faznih vodiča i neutralnog vodiča.

Uzemljenje je predviđeno i na nosačima sa žičanim odvodnicima do kuća ili izravno na ulazima zgrada. Otpor zaštitnog uzemljenja ne smije biti veći od 30 ohma.

U podstanicama potrošača 10 / 0,4 kV niskonaponski namoti spojeni na nadzemne vodove moraju biti zaštićeni odvodnicima. Postavljaju se što bliže transformatoru i spajaju se na zajednički krug uzemljenja trafostanica. Kada je snaga transformatora 630 kVA i više, dva dodatna zaštitna uzemljenja izrađuju se duž vodova koji se protežu od njega - na 50 i 100 m od trafostanice s navedenom vrijednošću otpora.