Zaštita od groma nadzemnih vodova

Nadzemni dalekovod je najduži element elektroenergetskog sustava. To je ujedno i najčešći element sustava i najčešće ga udara munja. Statistika nesreća u elektroenergetskom sustavu pokazuje da je 75-80% hitnih ispada nadzemnih dalekovoda povezano s udarima groma.

Fizika pražnjenja munje

Munja - vrsta plinskog pražnjenja s vrlo velikom duljinom iskre. Ukupna duljina kanala munje doseže nekoliko kilometara, a značajan dio ovog kanala nalazi se unutar grmljavinskog oblaka.

Za grmljavinsko nevrijeme, prvo, potrebna su jaka uzlazna strujanja i, drugo, potrebna vlažnost zraka u području grmljavinskog nevremena.

Uzlazno strujanje nastaje zbog zagrijavanja slojeva zraka uz zemljinu površinu i toplinski inducirane izmjene topline tih slojeva s hladnijim zrakom na velikim visinama.

U oblaku se stvara nekoliko nakupina naboja, izoliranih jedna od druge (u donjem dijelu oblaka nakupljaju se naboji negativnog polariteta), munje su obično višestruke, tj. sastoji se od nekoliko pojedinačnih pražnjenja koja se razvijaju na istom putu.

Točan mehanizam odvajanja naboja u grmljavinskom oblaku još uvijek je uglavnom nejasan. Međutim, promatranja pokazuju da se odvajanje naboja podudara sa smrzavanjem kapljica vode u oblaku.

Dopušteni broj prekida nadzemnih vodova kao posljedica udara groma

Studija izvodljivosti pokazuje da je nadzemne vodove nemoguće učiniti apsolutno otpornim na munje... Moramo namjerno pretpostaviti da će se nadzemni vodovi gasiti ograničen broj puta godišnje. Zadatak gromobranske zaštite vodova je smanjiti broj gromobranskih prekida.

Dopušteni broj obustava nadzemnih vodova godišnje i dodatnih isključenja određuje se prema uvjetima:

a) pouzdano napajanje potrošača,

b) pouzdan rad sklopki koje putuju do nadzemnih vodova i izračunava se po formuli:

gdje je naddotional — broj dopuštenih prekida u opskrbi električnom energijom na liniji godišnje nadd ≤ 0,1 u odsutnosti redundancije i nadd ≤ 1 ako je redundant dostupan), β — stopa uspješnosti APV jednaka 0,8-0,9 za vodove 110 kV i viši na metalnim i armiranobetonskim nosačima.

Automatski recloser (AR) može održavati vod u radu jer su slučajevi kvara izolacije lučnih nosača prilično rijetki. U tom slučaju udar groma neće biti popraćen nestankom struje.U slučaju kvara automatskog ponovnog uključivanja, doći će do potpunog isključenja dalekovoda.

Treba napomenuti da česta uporaba automatskog ponovnog uključivanja komplicira rad prekidača, koji u ovom slučaju zahtijevaju izvanrednu reviziju. Na temelju toga dopušteno je dodatno isključivanje = 1 — 4 ovisno o vrsti prekidača. Za kritične linije ovaj broj putovanja treba smanjiti.

Procijenjeni broj udara groma na nadzemne vodove

Očekivani broj grmljavinskih ispada na pruzi uglavnom je određen intenzitetom munjevinske aktivnosti u području trase voda. Na temelju prosječnih brojki, općenito je prihvaćeno da se 0,067 munja dogodi na 1 km od površine zemlje u jednom grmljavinskom satu... S obzirom da linija prikuplja sve udare iz trake širine 6h (h je prosječna visina kabelski ovjes ili kabel), broj N udara groma na liniju duljine l godišnje je

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

gdje je n broj grmljavinskih sati godišnje.

Broj preklapanja u izolaciji nadzemnih vodova određuje se formulom

ntape = n NS Pcloth,

gdje je Pln — vjerojatnost preklapanja linijske izolacije pri određenoj struji munje.

Nije svako preklapanje izolacije impulsa popraćeno gašenjem vodova, jer okidanje zahtijeva prolaz impulsnog luka do opskrbnog luka. Vjerojatnost prijelaza ovisi o mnogim čimbenicima, au inženjerskim izračunima uobičajeno je odrediti je prema gradijentu radnog napona duž staze preklapanja ESr = Urob / Lband, kV / m.

Za vodove na drvenim nosačima s dugim zračnim rasporima, vjerojatnost prijelaza na pulsni luk h određena je formulom

Za vodove na metalnim i armiranobetonskim nosačima h = 0,7 za vodni napon do 220 kV i h = 1,0 za nazivni napon 330 kV i više.

Množenjem nlenta s faktorom η, moguće je izračunati očekivani broj udara groma na liniju godišnje

U inženjerskoj praksi obično se koristi specifičan broj prekida vodova nBroj prekida na 100 km voda koji prolazi kroz područje s 30 sati grmljavinskog nevremena godišnje:

Kako biste smanjili broj udara groma na liniju, možete:

• smanjenje vjerojatnosti preklapanja izolacije pri udaru groma, što se obično postiže na nadzemnim elektroenergetskim vodovima s metalnim nosačima vješanjem gromobrana na kontaktnu žicu i osiguravanjem niskog impulsnog otpora uzemljenja nosača i kabela,

• proširiti put preklapanja s niskim gradijentom radnog napona, koji smanjuje koeficijent h prijelaza impulsnog luka u energetski luk. Potonji se izvodi na nadzemnim dalekovodima s drvenim nosačima.

Učinak izvedbe zaštite od munje

Nadzemni vodovi na metalnim (armiranobetonskim) nosačima bez uzemljenja.

Kada se žica udari u točku udara, uključuje se otpor jednak polovici karakteristične impedancije Z žice.