Atmosfærisk overspænding i elektriske netværk

Pludselig kortvarig spænding stiger til en værdi, der er farlig for isoleringen af ​​en elektrisk installation kaldes overspænding... Ved deres oprindelse er overspændinger af to typer: ekstern (atmosfærisk) og intern (switching).

Atmosfæriske overspændinger opstår ved direkte lynnedslag i en elektrisk installation eller fra lynnedslag i dens umiddelbare nærhed. Atmosfæriske overspændinger udgør den største fare for en elektrisk installation, som ved direkte påvirkninger lyn de kan nå 1.000.000 V, med en lynstrøm på op til 200 kA. De afhænger ikke af værdien af ​​den nominelle spænding i den elektriske installation. De er især farlige for lavspændingsinstallationer, da afstanden mellem strømførende dele og isolationsniveauet i disse installationer er lavere end ved højspænding.

Atmosfæriske overspændinger er opdelt i inducerede og direkte lynnedslag. Den første sker under et lynudladning nær en elektrisk installation, for eksempel en transformerstation eller elledning.Overspændingen er genereret af den induktive effekt af en tordensky opladet til et meget højt potentiale (adskillige millioner volt).

I tilfælde af et direkte lynnedslag observeres udover den elektromagnetiske påvirkning, der forårsager overspænding, også mekaniske skader, for eksempel flækkelse af træpæle eller luftledningssveller.

De inducerede stigninger er af størrelsesordenen 100 kV, hvilket er væsentligt mindre end stigningen forårsaget af et direkte lynnedslag. De forplanter sig langs luftledningslederne efter udledningen i form af flygtige bølger.

Et lynnedslag består i de fleste tilfælde af en række individuelle impulser, der følger efter hinanden. Hele udladningen varer tiendedele af et sekund, og de enkelte pulser har varigheder på 10 mikrosekunder hver. Antallet af individuelle impulser under et lynnedslag kan være fra 1 til 40.

Beskyttelse af elektriske installationer mod atmosfærisk overspænding

Det blev bemærket ovenfor, at atmosfæriske overspændinger kan nå flere millioner volt. Isoleringen af ​​elektriske installationer kan ikke modstå sådanne spændingsniveauer, så den har brug for yderligere beskyttelse mod skader. Disse midler forhindrer skader på elektrisk udstyr og bør bruges i elektriske installationer både for at øge den uafbrudte strømforsyning til forbrugerne og for at beskytte mennesker og dyr.

Der bør lægges særlig vægt på overspændingsbeskyttelse af 10 og 0,4 kV luftledninger samt forbrugerstationer beliggende i landdistrikter.

Brande kan være en alvorlig konsekvens af overspænding, især på grund af direkte lynnedslag. Derfor er den mest seriøse opmærksomhed rettet mod organiseringen af ​​en korrekt og pålideligt fungerende beskyttelse mod atmosfærisk overspænding (eller lynbeskyttelse).

Problemet med lynbeskyttelse omfatter foranstaltninger til at beskytte individuelle elementer i elektriske installationer mod direkte lynnedslag, isolering af elektriske maskiner og enheder fra skader, fra impulser, der passerer fra bølgebølgelinjen. Disse foranstaltninger bunder i installationen af ​​beskyttelsesanordninger og anordninger, der afleder en impuls (bølge) fra en bølge ned i jorden, før bølgen når et kritisk element i installationen og deaktiverer den.

Derfor er hoveddelen af ​​alle beskyttelsesanordninger jordafbrydere. De skal opfyldes i overensstemmelse med PUE og give pålidelig udledning af ladningen til jorden.

Lynafledere, afledere og gnistfangere anvendes som primært beskyttelsesudstyr mod atmosfærisk overspænding.

Lynaflederne orienterer den atmosfæriske udledning mod sig selv og fjerner den fra installationens strømførende dele. For at beskytte koncentrerede genstande (f.eks. transformerstationer eller andre konstruktioner) bruges lynafledere, og for at beskytte forlængede (for eksempel luftledningsledninger) bruges lynafledere med kontakttråd. For at dræne ladningen i jorden, afledere er installeret og stearinlys.

Til lynbeskyttelse af stationsgeneratorer og transformere er der tilvejebragt et sæt midler til både beskyttelse mod direkte lynnedslag og overspændingsbølger, der falder fra ledningen.

Beskyttelse mod direkte lynnedslag ydes af lynafledere og kontaktlyn ved luftledningens tilgange til stationen eller transformerstationen. Generatorer er beskyttet mod bølger, der falder fra linjen med begrænsere, der begrænser bølgens amplitude til en værdi, der ikke er farlig for isoleringen af ​​en elektrisk maskine.

Store generatorer anbefales ikke at tilsluttes direkte til udgående elledninger. For små stationer, der leverer elektricitet til forbrugere ved generatorspænding, er en sådan forbindelse mulig med yderligere installation af specielle begrænsere med forbedrede egenskaber til generatoren.

Hvis generatorerne er forbundet direkte med step-up-transformatorerne, det vil sige ifølge generator-transformator-blokdiagrammet, kræver de ikke særlige beskyttelsesforanstaltninger mod poly-overspænding.

Luftledninger med en spænding på 6 — 35 kV, lavet på træpæle, kræver ikke særlig overspændingsbeskyttelse. Lynmodstanden af ​​deres isolering er tilvejebragt af træets isolerende egenskaber. Her er det kun vigtigt at opretholde følgende minimumsisoleringsafstande mellem ledninger (i træ): 0,75 m for spænding 6-10, 1,5 m for spænding 20 og 3 m for spænding 35 kV.

Individuelle sektioner af luftledninger med svækket isolering (for eksempel ved hjælp af metal- eller armeret betonstøtter, forbindelse af luftledningen med et kabel osv.) er beskyttet af afledere eller gnistgab (ved lave strømme) (se — Rørsikringer og Ventilbegrænsere). Modstanden af ​​disse enheders jordforbindelsesanordninger bør ikke være mere end 10 ohm.

Begrænsninger og gnistgab er installeret på understøtningerne af to luftledninger, der krydser hinanden, eller ved skæringspunktet mellem en luftledning og en kommunikationsledning. Modstanden af ​​jordforbindelserne her bør ikke være højere end 15 ohm. Støttenes jordingshældninger skal have en boltforbindelse, og deres tværsnit skal være mindst 25 mm2.

For at genoprette strømmen over luftledningen efter hurtige forbigående lynfejl anvendes automatiske genlukningsanordninger (automatisk genlukning) af ledningerne. Med den vellykkede drift af automatiske genlukkere som lynbeskyttelsesanordning vil brugerne ikke føle en strømafbrydelse, der ikke vil være mere end 0,2 s, og deres normale drift vil ikke blive forstyrret.

Kabelforskruninger er beskyttet i begge ender med stop.

Beskyttelsen af ​​forbrugernetværk med en spænding på 0,38 / 0,22 kV udføres særligt omhyggeligt. Disse netværk er typisk fra luften, og deres design er mest modtagelige for atmosfæriske bølger, da de hæver sig over alle andre strukturer og passerer gennem åbne områder.

Lavspændingsnetværk er udstyret med lynbeskyttelsesanordninger, der afleder impulsudladningsstrømme til jord. Dette giver dig mulighed for at beskytte mennesker og dyr, forhindre brande forårsaget af lyn og deres indtrængning i interne elektriske ledninger.

I lavspændingsnetværk er forbindelser til lynbeskyttelsesjording tilvejebragt for kroge eller ben af ​​isolatorer af alle faseledere og nullederen.

Jording udføres også på understøtninger med ledningshaner til huse eller direkte ved bygningers indgange. Modstanden af ​​den beskyttende jordingsanordning må ikke overstige 30 ohm.

I 10 / 0,4 kV forbrugsstationer skal lavspændingsviklinger forbundet til luftledninger beskyttes af afledere. De er installeret så tæt som muligt på transformeren og er forbundet til transformatorstationernes fælles jordkredsløb. Når transformatorens effekt er 630 kVA og mere, laves to yderligere beskyttende jordforbindelser langs linjerne, der strækker sig fra den - 50 og 100 m fra transformerstationen med den angivne modstandsværdi.