Zaščita pred strelo nadzemnih električnih vodov

Nadzemni daljnovod je najdaljši element električnega sistema. Je tudi najpogostejši element sistema, v katerega najpogosteje udari strela. Statistični podatki o nesrečah v elektroenergetskem sistemu kažejo, da je 75-80 % zasilnih izpadov nadzemnih daljnovodov povezanih z izpadi strele.

Fizika izpusta strele

Strela - vrsta plinske razelektritve z zelo dolgo dolžino iskre. Skupna dolžina kanala strele doseže nekaj kilometrov, pomemben del tega kanala pa se nahaja znotraj nevihtnega oblaka.

Za nastanek nevihte so, prvič, močni dvigovalni tokovi in, drugič, potrebna vlažnost zraka na območju neviht.

Dvigovanje nastane zaradi segrevanja zračnih plasti ob zemeljskem površju in toplotno povzročene izmenjave toplote teh plasti s hladnejšim zrakom na velikih nadmorskih višinah.

V oblaku se tvori več akumulacij nabojev, izoliranih druga od druge (v spodnjem delu oblaka se nabirajo naboji negativne polarnosti), strele so običajno večkratne, tj. sestoji iz več posameznih izpustov, ki se razvijajo po isti poti.

Natančen mehanizem ločevanja nabojev v nevihtnem oblaku je še vedno precej nejasen. Vendar pa opazovanja kažejo, da ločitev naboja sovpada z zamrzovanjem vodnih kapljic v oblaku.

Dovoljeno število prekinitev nadzemnih daljnovodov zaradi udara strele

Študija izvedljivosti kaže, da je nadzemne daljnovode nemogoče narediti absolutno zaščitene pred udari strele... Zavestno moramo predvidevati, da se bodo nadzemni daljnovodi izklopili omejeno število krat na leto. Naloga strelovodne zaščite daljnovodov je čim manjše število prekinitev strele.

Dovoljeno število prekinitev nadzemnih daljnovodov na leto in dodatnih izklopov je določeno s pogoji:

a) zanesljivo napajanje porabnikov,

b) zanesljivo delovanje stikal, ki potujejo do nadzemnih električnih vodov in se izračuna po formuli:

kjer nadditional — število dovoljenih prekinitev napajanja na liniji na leto nadd ≤ 0,1 v odsotnosti redundance in nadd ≤ 1, če je na voljo redundant), β — stopnja uspešnosti APV enaka 0,8–0,9 za vode 110 kV in višji na kovinskih in armiranobetonskih nosilcih.

Samodejni ponovni vklop (AR) lahko ohrani linijo v delovanju, saj so primeri okvare izolacije obločnih nosilcev precej redki. V tem primeru udar strele ne bo spremljal izpad električne energije.V primeru okvare samodejnega ponovnega vklopa pride do popolne zaustavitve daljnovoda.

Treba je opozoriti, da pogosta uporaba avtomatskega ponovnega vklopa otežuje delovanje odklopnikov, ki v tem primeru zahtevajo izredno revizijo. Na podlagi tega je dovoljen dodatni izklop = 1 — 4 glede na vrsto stikal. Za kritične proge je treba to število voženj zmanjšati.

Ocenjeno število udarov strele v daljnovode

Pričakovano število izpadov strele na progi je odvisno predvsem od intenzivnosti strele na območju trase voda. Na podlagi povprečnih številk je splošno sprejeto, da se na 1 km od zemeljskega površja zgodi 0,067 udarov strele v eni uri nevihte ... Glede na to, da črta zbere vse udare iz pasu širine 6h (h je povprečna višina kabelsko obešanje ali kabel), je število N udarov strele na linijo dolžine l na leto

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

kjer je n število ur neviht na leto.

Število prekrivanj v izolaciji nadzemnih daljnovodov se določi s formulo

ntape = n NS Pcloth,

kjer je Pln - verjetnost prekrivanja izolacije linije pri danem toku strele.

Vsakega prekrivanja izolacije impulza ne spremlja izklop voda, saj sprožitev zahteva prehod impulznega obloka v napajalni oblok. Verjetnost prehoda je odvisna od številnih dejavnikov, v inženirskih izračunih pa je običajno, da se določi z gradientom delovne napetosti vzdolž poti prekrivanja EСр = Urob / Lband, kV / m.

Za proge na lesenih nosilcih z dolgimi zračnimi režami je verjetnost prehoda na impulzni lok h določena s formulo

Za daljnovode na kovinskih in armiranobetonskih nosilcih je h = 0,7 za daljnovodno napetost do 220 kV in h = 1,0 za nazivno napetost 330 kV in več.

Če pomnožimo nlent s faktorjem η, je mogoče izračunati pričakovano število udarov strele na linijo na leto

V inženirski praksi se običajno uporablja specifično število prekinitev proge n Število prelomov na 100 km proge, ki poteka skozi območje s 30 urami neviht na leto:

Če želite zmanjšati število udarov strele na liniji, lahko:

• zmanjšanje verjetnosti prekrivanja izolacije ob udaru strele, kar se na nadzemnih daljnovodih s kovinskimi nosilci običajno doseže z obešanjem strelovodov na kontaktni vodnik in z zagotavljanjem nizke impulzne ozemljitvene upornosti nosilcev in kablov,

• podaljšajte pot prekrivanja z nizkim gradientom delovne napetosti, ki zmanjša koeficient h prehoda impulznega obloka v močnostni oblok. Slednji se izvaja na nadzemnih daljnovodih z lesenimi nosilci.

Učinek delovanja zaščite pred strelo

Nadzemni daljnovodi na kovinskih (železobetonskih) nosilcih brez ozemljitvene žice.

Ko žico udarimo na mestu udarca, se vklopi upor, ki je enak polovici karakteristične impedance Z žice.